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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。拉伸強度是試片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)。

根據測試開始時達到的最大拉伸力量Fm和試片截面積計算得出:
拉伸強度Rm = 最大拉伸力Fm / 試片截面積S0

拉伸強度以MPa(兆帕)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,超過降伏強度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

為了評估強度性能,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,在另一方面則是已經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

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 1,000 800
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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