拉伸強度 Rm

Q: 什麼是拉伸強度？

拉伸強度指的是材料在發生永久變形或斷裂前能禁得住的最大拉伸應力。由此可知，拉伸強度是評估材料強度性能時重要的材料特徵值。材料的拉伸強度越高，對拉伸力的抗性也越高。 拉伸強度主要以 Mpa (megapascals) 或牛頓／平方毫米（N/mm²）為單位，代表每單位面積需要多少力量才能拉伸或撕裂材料。

Q: 拉伸強度該如何計算？

根據測試開始時達到的最大拉伸力 Fm 和試樣截面積計算出拉伸強度： 拉伸強度Rm = 最大拉伸力Fm / 試樣截面積S0 拉伸強度以MPa（兆帕）或N/mm²為單位。

拉伸強度R_m（也稱為撕裂強度）是評估強度性能的材料特徵值。拉伸強度是指試樣可負載的最大機械拉伸應力。如果超過拉伸強度，則材料失效：力的吸收減少，直到材料試樣最終被撕裂。然而，在達到實際拉伸強度值之前，材料會經歷塑性變形（殘餘）。

計算不同材料強化程度附加特徵值範例試驗機拉伸測試降伏點

拉伸強度該如何計算？

拉伸強度R_m透過拉伸測試測定（例如，根據ISO 6892標準或ISO 527標準，前者適用於金屬材料，後者適用於塑膠和複材）。

拉伸強度係根據達到的最大拉伸力F_m和測試開始時的試樣截面積計算得出：
拉伸強度R_m = 最大拉伸力F_m / 試樣截面積S₀

拉伸強度以 Mpa (megapascal) 或 N/mm² 為單位。

在應力-應變圖（也稱為應力-應變曲線）中，試片的拉伸應力伴隨其相應的長度變化被繪製在拉伸測試中。

該曲線可用於測定待測材料的不同特徵值，例如，彈性性能或拉伸強度。在應力-應變圖中，拉伸強度是在拉伸測試中拉伸應力重新增大後達到的最大應力值。

拉伸強度 Rm 應用在應力應變曲線

不同材料的拉伸強度

右圖顯示了在應力-應變圖中，不同材料的曲線和拉伸強度R_m範例。

不同材料硬化情況下的拉伸強度

對於具有明顯降伏點的金屬材料，最大拉伸力定義為在上降伏強度後達到的最大力。對於弱加工硬化材料，超過降伏點後的最大拉伸力也可能低於降伏點，因此在這種情況下，拉伸強度低於上降伏強度的值。

右邊的應力應變曲線圖顯示了具有較高加工硬化程度(1)，在降伏點後具有較低加工硬化程度(2)的曲線。

另一方面，對於具有降伏點和後續應力的塑膠，拉伸強度對應於降伏點處的應力。

用於評估強度性能的其他特徵值

為評估強度性能，除了測定拉伸強度外，還應測定上下降伏點以及斷裂強度或撕裂強度。

降伏點通常用來描述從彈性變形過渡到塑性變形時的應力。其通用術語有彈性極限、上下降伏強度（拉伸測試）、壓縮降伏強度（壓縮測試）、彎曲降伏強度（彎曲測試）或扭轉降伏強度（扭轉測試）。

另一方面，偏位降伏點為已包含一定的殘餘或總伸長量的應力。它在金屬材料上用於標記從彈性到塑性範圍的連續過渡。

降伏點或稱降伏應力，常用於流變學，描述材料開始流動時的應力值（尤其是塑膠）。流體的特徵是超過降伏點時，材料的塑性或不可逆的變形。

在許多材料中，達到最大測試力F_m後，力和標稱拉伸應力隨著伸長率的增加而減小，直到試片斷裂或撕裂。與初始截面積有關的斷裂力也稱為斷裂強度或撕裂強度。它對塑料而言是一個重要的參數。對於脆性金屬材料、彈性體和沒有降伏點的韌性塑料，撕裂強度通常相當於拉伸強度。

金屬材料拉伸強度範例參數

金屬材料的拉伸強度值 - 範例
材料名稱	材料編號	舊稱號	R_m	R_p0.2
S235JR	1.0037	St37-2	360	235
S275JR	1.0044	St44-2	430	275
S355J2G3	1.0570	St52-3N	510	355
C22E	1.1151	Ck22	500	340
28Mn6	1.1170	28Mn6	800	590
C60E	1.1221		850	580
X20Cr13	1.4021		750	550
X17CrNi16-2	1.4057		750	550
X5CrNi18-10	1.4301	V2A	520	210
X2CrNiMo17-12-2	1.4404	V4A	520	220
X2CrNiMoN17-13-3	1.4429		580	295
30CrNiMo8	1.6580		1250	1050
34CrMo4	1.7220	34CrMo4	1000	800
42CrMo4	1.7225		1100	900
S420N	1.8902	StE420	520	420