淺談材料屈服強度及其影響因素
屈服標準:
工程上常用的屈服標準有三種:
1、比例極限 應力-應變曲線上符合線性關系的應力,國際上常采用σp表示,超過σp時即認為材料開始屈服。
2、彈性極限 試樣加載后再卸載,以不出現殘留的變形為標準,材料能夠彈性恢復的應力。國際上通常以σel表示。應力超過σel時即認為材料開始屈服。
3、屈服強度 以規定發生一定的殘留變形為標準,如通常以0.2%殘留變形的應力作為屈服強度,符號為σ0.2或σys。
影響屈服強度的因素:
影響屈服強度的內在因素有:
---結合鍵、組織、結構、原子本性。如將金屬的屈服強度與陶瓷、高分子材料比較可看出結合鍵的影響是根本性的。從組織結構的影響來看,可以有四種強化機制影響金屬材料的屈服強度,這就是:(1)固溶強化;(2)形變強化;(3)沉淀強化和彌散強化;(4)晶界和亞晶強化。沉淀強化和細晶強化是工業合金中提高材料屈服強度的的手段。在這幾種強化機制中,前三種機制在提高材料強度的同時,也降低了塑性,只有細化晶粒和亞晶,既能提高強度又能增加塑性。
影響屈服強度的外在因素有:
---溫度、應變速率、應力狀態。隨著溫度的降低與應變速率的增高,材料的屈服強度升高,尤其是體心立方金屬對溫度和應變速率特別敏感,這導致了鋼的低溫脆化。應力狀態的影響也很重要。雖然屈服強度是反映材料的內在性能的一個本質指標,但應力狀態不同,屈服強度值也不同。我們通常所說的材料的屈服強度一般是指在單向拉伸時的屈服強度
屈服強度的工程意義
----傳統的強度設計方法,對塑性材料,以屈服強度為標準,規定許用應力[σ]=σys/n,安全系數n一般取2或更大,對脆性材料,以抗拉強度為標準,規定許用應力[σ]=σb/n,安全系數n一般取6。
需要注意的是,按照傳統的強度設計方法,必然會導致片面追求材料的高屈服強度,但是隨著材料屈服強度的提高,材料的抗脆斷強度在降低,材料的脆斷危險性增加了。
----屈服強度不僅有直接的使用意義,在工程上也是材料的某些力學行為和工藝性能的大致度量。例如材料屈服強度增高,對應力腐蝕和氫脆就敏感;材料屈服強度低,冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此,屈服強度是材料性能中的重要指標。