金屬材料力學(xué)性能測試機構(gòu)－－屈服強度

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屈服強度yield strength，又稱為屈服極限，是材料屈服的臨界應(yīng)力值。

（1）對于屈服現(xiàn)象明顯的材料，屈服強度就是屈服點的應(yīng)力（屈服值）；

（2）對于屈服現(xiàn)象不明顯的材料，與應(yīng)力-應(yīng)變的直線關(guān)系的極限偏差達(dá)到規(guī)定值（通常為0.2%的永久形變）時的應(yīng)力。通常用作固體材料力學(xué)機械性質(zhì)的評價指標(biāo)，是材料的實際使用極限。因為在應(yīng)力超過材料屈服極限后產(chǎn)生頸縮，應(yīng)變增大，使材料破壞，不能正常使用。

當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，進(jìn)入屈服階段后，變形增加較快，此時除了產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點后，塑性應(yīng)變急劇增加，應(yīng)力應(yīng)變出現(xiàn)微小波動，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為上屈服點和下屈服點。由于下屈服點的數(shù)值較為穩(wěn)定，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服點或屈服強度(σs或σ0.2)。

有些鋼材(如高碳鋼)無明顯的屈服現(xiàn)象，通常以發(fā)生微量的塑性變形(0.2％)時的應(yīng)力作為該鋼材的屈服強度，稱為條件屈服強度（yield strength）。

首先解釋一下材料受力變形。材料的變形分為彈性變形（外力撤銷后可以恢復(fù)原來形狀）和塑性變形（外力撤銷后不能恢復(fù)原來形狀，形狀發(fā)生變化，伸長或縮短）

建筑鋼材以屈服強度作為設(shè)計應(yīng)力的依據(jù)。

所謂屈服，是指達(dá)到一定的變形應(yīng)力之后，金屬開始從彈性狀態(tài)非均勻的向彈-塑性狀態(tài)過度，它標(biāo)志著宏觀塑性變形的開始。

屈服強度標(biāo)準(zhǔn)：

工程上常用的屈服標(biāo)準(zhǔn)有三種：

1、比例極限應(yīng)力-應(yīng)變曲線上符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力，國際上常采用σp表示，超過σp時即認(rèn)為材料開始屈服。

2、彈性極限試樣加載后再卸載，以不出現(xiàn)殘留的永久變形為標(biāo)準(zhǔn)，材料能夠完全彈性恢復(fù)的最高應(yīng)力。國際上通常以σel表示。應(yīng)力超過σel時即認(rèn)為材料開始屈服。

3、屈服強度以規(guī)定發(fā)生一定的殘留變形為標(biāo)準(zhǔn)，如通常以0.2%殘留變形的應(yīng)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(nèi)在因素有：

——-結(jié)合鍵、組織、結(jié)構(gòu)、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(jié)合鍵的影響是根本性的。從組織結(jié)構(gòu)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(xì)晶強化是工業(yè)合金中提高材料屈服強度的最常用的手段。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(xì)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(yīng)變速率、應(yīng)力狀態(tài)。隨著溫度的降低與應(yīng)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(yīng)變速率特別敏感，這導(dǎo)致了鋼的低溫脆化。應(yīng)力狀態(tài)的影響也很重要。雖然屈服強度是反映材料的內(nèi)在性能的一個本質(zhì)指標(biāo)，但應(yīng)力狀態(tài)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(tǒng)的強度設(shè)計方法，對塑性材料，以屈服強度為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定許用應(yīng)力[σ]=σys/n，安全系數(shù)n一般取2或更大，對脆性材料，以抗拉強度為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定許用應(yīng)力[σ]=σb/n，安全系數(shù)n一般取6。

需要注意的是，按照傳統(tǒng)的強度設(shè)計方法，必然會導(dǎo)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(xué)行為和工藝性能的大致度量。例如材料屈服強度增高，對應(yīng)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不可缺少的重要指標(biāo)。