金属材料屈服强度详解.docx

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1、屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，也就是抵抗微 量塑性变形的应力。对于无明显屈服现象出现的金属材料， 规定以产生02%残余变形的应力值作为其屈服极限，称为 条件屈服极限或屈服强度。大于屈服强度的外力作用，将会使零件永久失效，无法 恢复。如低碳钢的屈服极限为207MPa ,当大于此极限的外 力作用之下，零件将会产生永久变形，小于这个的，零件还 会恢复原来的样子。(1 )对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的 应力(屈服值)；(2 )对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关 系的极限偏差达到规定值(通常为02%的原始标距)时的 应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是

2、材料 的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩， 应变增大，使材料破坏，不能正常使用。当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较 快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应 力达到b点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动， 这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上 屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度（ReL或RpO.2）o有些钢材（如高碳钢）无明显的屈服现象，通常以发生微 量的塑性变形（02%）时的应力作为该钢材的屈服强度，称为 条件屈服强度。首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变

3、形 （外力撤销后可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销后 不能恢复原来形状，形状发生变化，伸长或缩短）。建筑钢材以屈服强度作为设计应力的依据。屈服极限， 常用符号。S ,是材料屈服的临界应力值。（1 ）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的 应力（屈服值）；（2 ）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线 关系的极限偏差达到规定值（通常为材料发生0.2%延伸率） 时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是 材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生 塑性变形，应变增大，使材料失效，不能正常使用。类型（1 ）:银文屈服：银纹现象与应力发白。（2）:剪切屈服。屈服强度

4、测定无明显屈服现象的金属材料需测量其规定非比例延伸强 度或规定残余伸长应力，而有明显屈服现象的金属材料，则 可以测量其屈服强度、上屈服强度、下屈服强度。一般而言， 只测定下屈服强度。通常测定上屈服强度及下屈服强度的方法有两种：图示 法和指针法。图示法试验时用自动记录装置绘制力-夹头位移图。要求力轴比 例为每mm所代表的应力一般小于10Nmm2 ,曲线至少要 绘制到屈服阶段结束点。在曲线上确定屈服平台恒定的力Fes 屈服阶段中力首次下降前的最大力Feh或者不到初始瞬时效 应的最小力FeL0屈服强度、上屈服强度、下屈服强度可以按以下公式来 计算：屈服强度计算公式：Re = Fe/S。;Fe为屈服时

5、的恒定力。上屈服强度计算公式：Reh = FehSo ; Feh为屈服阶段 中力首次下降前的最大力。下屈服强度计算公式：ReL = FeLSo ; FeL为不到初始瞬 时效应的最小力FeLo 指针法试验时，当测力度盘的指针首次停止转动的恒定力或者 指针首次回转前的最大力或者不到初始瞬时效应的最小力， 分别对应着屈服强度、上屈服强度、下屈服强度。标准L比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力， 国际上常采用。P表示，超过。P时即认为材料开始屈服。建 设工程上常用的屈服标准有三种：2、弹性极限试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变 形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。国际上通常 以Re

6、L表示。应力超过ReL时即认为材料开始屈服。3、屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准，如通常 以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为RpO.2o影响因素影响屈服强度的内在因素有：结合键、组织、结构、原子本 性。如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结 合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看，可以有四 种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(1)固溶强化；(2)形变强化；(3)沉淀强化和弥散强化；(4)晶界和亚晶强化。沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的 最常用的手段。在这几种强化机制中，前三种机制在提高材 料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能

7、 提高强度又能增加塑性。影响屈服强度的外在因素有：温度、应变速率、应力状态。随着温度的降低与应变速率的增高，材料的屈服强度升 高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导 致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强 度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同， 屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是 指在单向拉伸时的屈服强度。工程意义传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准， 规定许用应力o = oysn ,安全系数n因场合不同可从1.1 到2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应 力o = obn ,安全系数n 一般取6o需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致 片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高， 材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的 某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增 高，对应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低，冷加工成 型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服强度是材料性能中 不可缺少的重要指标。