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拉伸強度 Rm

拉伸強度Rm(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Rm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Fm和測試開始時的試樣截面積計算得出:
拉伸強度Rm = 最大拉伸力Fm / 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。

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Rm範例。

材料硬化處於不同程度的拉伸強度

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)。

偏位降伏點,另一方面則是已包含一定的殘餘或總伸長率的應力。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Fm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 Rm Rp0.2
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

用於測定拉伸強度的試驗機

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Häufig gestellte Fragen zur Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit bezeichnet die maximale Zugspannung, die ein Material aushalten kann, bevor es zu einer dauerhaften Verformung oder zum Bruch kommt. Die Zugfestigkeit ist damit ein wichtiger Werkstoffkennwert für die Bewertung des Festigkeitsverhaltens eines Materials. Je höher die Zugfestigkeit eines Materials ist, desto widerstandsfähiger ist es gegen Zugkräfte.

Die Zugfestigkeit wird in der Regel in Megapascal (MPa) oder Newton pro Quadratmillimeter (N/mm²) gemessen. Sie gibt an, wie viel Kraft pro Flächeneinheit benötigt wird, um ein Material zu dehnen oder zu zerreißen.

Die Zugfestigkeit berechnet sich aus der maximal erreichten Zugkraft Fm und der Probenquerschnittsfläche zu Beginn des Zugversuches:  
Zugfestigkeit Rm = maximale Zugkraft Fm / Probenquerschnittsfläche S0

Die Zugfestigkeit wird in MPa (Megapascal) oder N/mm² angegeben. 

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