Mez pevnosti v tahu Rm
Mez pevnosti v tahu Rm je charakteristická hodnota materiálu pro hodnocení pevnostního chování. Pevnost v tahu je maximální mechanické tahové napětí, které vykazuje zkušební těleso při zatížení. Pokud je pevnost v tahu překročena, dochází k selhání materiálu: odolnost proti působící síle se snižuje, až nakonec dojde k porušení vzorku. Před dosažením skutečné hodnoty pevnosti v tahu dochází v materiálu k plastické deformaci (zbytkové).
Výpočet Různé materiály Úroveň zpevňování Další charakteristické hodnoty Příklady Zkušební stroje Zkouška tahem Mez kluzu
Jak se vypočítá mez pevnosti v tahu?
Pevnost v tahu Rm se stanoví zkouškou tahem (např. podle řady norem ISO 6892 (pro kovové materiály) nebo řady norem ISO 527 (pro plasty a kompozity)).
Vypočítá se z maximální dosažené tahové síly Fm a počátečního průřezu zkušebního tělesa S0:
Pevnost v tahu Rm = maximální tahová síla Fm / počáteční průřez vzorku S0
Pevnost v tahu se udává v MPa nebo v N/mm².
V diagramu napětí-deformace (síla-prodloužení) je zobrazeno tahové napětí vzorku v závislosti na jeho relativní změně délky při zkoušce tahem.
Tuto křivku lze využít k určení různých charakteristických hodnot pro zkoušený materiál; například elastické chování nebo pevnosti v tahu. V diagramu napětí-deformace je pevnost v tahu maximální hodnota napětí dosažená při tahové zkoušce během nárůstu tahového namáhání.
Mez pevnosti při různých úrovních zpevnění materiálu
U kovových materiálů s výraznou mezí kluzu je maximální tahová síla definována jako nejvyšší dosažená síla až za oblastí s mezí kluzu. Maximální tahová síla po překročení meze kluzu může u méně zpevněných materiálů ležet i pod mezí kluzu, v tomto případě je pak mez pevnosti v tahu nižší než hodnota horní meze kluzu.
Obrázek diagramu napětí-deformace vpravo ukazuje křivku s vysokou úrovní deformačního zpevnění (1) a s velmi nízkou úrovní zpevnění (2) po dosažení meze kluzu.
Naproti tomu u plastů s mezí kluzu a následným zpevňováním odpovídá pevnost v tahu napětí na mezi kluzu.
Další charakteristické hodnoty při hodnocení pevnostních vlastností
Pro hodnocení pevnostních vlastností se vedle pevnosti v tahu stanoví horní a dolní mez kluzu, stejně jako lomové napětí.
Mez kluzu je obecně definována jako napětí, kdy dochází k přechodu z pružné do plastické deformace. Je to obecný termín pro mez pružnosti, horní a dolní mez kluzu (zkouška tahem), mez kluzu v tlaku (zkouška tlakem), mez kluzu v ohybu (zkouška ohybem) nebo mez kluzu v krutu (zkouška krutem).
Naproti tomu smluvní mez kluzu je napětí, které již zahrnuje určitou plastickou deformaci nebo celkové prodloužení. Používá se u kovových materiálů k vymezení plynulého přechodu z pružné do pružně-plastické oblasti.
Termín mez kluzu (napětí na mezi kluzu) se běžně používá v reologii a udává hodnotu napětí, od které materiál začíná téct (zejména u plastů). Tečení je charakterizováno plastickou, nevratnou deformací materiálu při překročení meze kluzu.
U mnoha materiálů se po dosažení maximální síly Fm síla, a tím i jmenovité tahové napětí, s rostoucím prodloužením snižuje, dokud vzorek nepraskne nebo se neroztrhne. Síla při přetržení vztažená k počátečnímu průřezu se také nazývá lomová pevnost v tahu nebo pevnost při přetržení. Toto je důležitý parametr zejména u plastů. V případě křehkých kovových materiálů, elastomerů a houževnatých plastů bez meze kluzu odpovídá lomová pevnost v tahu obecně tahové pevnosti.
Příklady hodnot pevnosti v tahu kovových materiálů
| Materiál | Materiál č. | Původní označení | 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 | 1 250 | 1 050 | |
| 34CrMo4 | 1,7220 | 34CrMo4 | 1 000 | 800 |
| 42CrMo4 | 1,7225 | 1 100 | 900 | |
| S420N | 1,8902 | StE420 | 520 | 420 |
Často kladené dotazy k pevnosti v tahu
Mez pevnosti je maximální tahové napětí, které vykazuje materiál v oblasti plastické stability nebo než dojde k lomu. Mez pevnosti v tahu je tedy významná charakteristická hodnota materiálu pro hodnocení pevnostního chování. Čím vyšší je pevnost materiálu, tím větší je jeho odolnost vůči tahovým silám.
Pevnost v tahu se obvykle udává v MPa (mega Pascal) nebo v N/mm² (Newton na mm čtvereční). Udává, jak velká síla na jednotku plochy je zapotřebí k deformaci nebo porušení materiálu.
Vypočítá se z maximální dosažené tahové síly Fm a počátečního průřezu zkušebního tělesa S0:
Pevnost v tahu Rm = maximální tahová síla Fm / počáteční průřez vzorku S0
Pevnost v tahu se udává v MPa nebo v N/mm².