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拉伸强度

什么是拉伸强度?

拉伸强度Rm(也称为撕裂强度)是评估强度性能的材料特性值。拉伸强度是试样可加载的最大机械拉伸应力。如果超过拉伸强度,则材料失效:力的吸收减少,直到材料试样最终撕裂。然而,在达到实际拉伸强度值之前,材料会经历塑性变形(残余)。

拉伸强度Rm通过拉伸试验测定(例如,根据ISO 6892系列标准或ISO 527系列标准,前者适用于金属材料,后者适用于塑料和复合材料)。 
根据试验开始时达到的最大拉伸力Fm和试样横截面面积计算得出:
拉伸强度Rm = 最大拉伸力Fm / 试样横截面面积S0

拉伸强度以MPa(兆帕)或N/mm²为单位。 

在应力-应变图(也称为应力-应变曲线)中,绘制在拉伸试验中试样的拉伸应力随其相应长度变化图。

该曲线可用于测定待测材料的不同特性值,例如,弹性性能或拉伸强度。在应力-应变图中,拉伸强度是在拉伸试验中拉伸应力重新增大后达到的最大应力值。

不同材料的拉伸强度

右图显示了在应力-应变图中不同材料的曲线和拉伸强度Rm示例。

材料硬化处于不同水平时的拉伸强度

对于具有明显屈服点的金属材料,最大拉伸力定义为在上屈服强度之后达到的最大力。对于弱加工硬化材料,超过屈服强度后的最大拉伸力也可能低于屈服点,因此在这种情况下,拉伸强度低于上屈服强度的值。

右边的应力-应变曲线图显示了具有较高加工硬化程度(1),在屈服点之后具有较低加工硬化程度(2)的曲线。

另一方面,对于具有屈服点和后续应力的塑料,拉伸强度对应于屈服点处的应力。

用于评估强度性能的其他特性值

为了评估强度性能,除了测定拉伸强度外,还应测定上下屈服点以及断裂强度或撕裂强度。

屈服点通常用来描述从弹性变形过渡到塑性变形时的应力。它是弹性极限、上下屈服强度(拉伸试验)、压缩屈服强度(压缩试验)、弯曲屈服强度(弯曲试验)或扭转屈服强度(扭转试验)的通用术语。

规定塑性延伸强度是指已经包含一定残余或总伸长的应力。它们与金属材料一起用于标记从弹性到塑性范围的连续过渡。

术语屈服点常用于流变学,描述材料开始流动时的应力值(尤其是塑料)。流动的特征是当超过屈服点时,材料发生塑性的不可逆变形。

在许多材料中,达到最大试验力Fm后,力和标称拉伸应力随着伸长的增加而减小,直到试样断裂或撕裂。与初始横截面积有关的断裂力也称为断裂强度或撕裂强度。它是一个重要的参数,尤其是对塑料而言。对于脆性金属材料、弹性体和没有屈服点的韧性塑料,撕裂强度通常相当于拉伸强度。

金属材料拉伸强度示例值

材料名称 材料编号  旧名称  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

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