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抗拉强度与屈服强度谁更能决定材料的结实

返回列表来源:天氏库力 发布日期 2018-10-09 浏览:

大家都知道抗拉强度和屈服强度都能用来证明材料的结实与否,那么到底哪个强度更能决定材料的安全或者结实呢?但我要说的是不管哪个强度,只拿一个来说事,都不能说明这种材料安全与否或者结实与否! 
 
咱们这里就说钢材吧,别的不说了。关于屈服强度和抗拉强度还有一个参数,可能知道的人不多,它究竟起什么左右,可能知道的人更少。这个参数就是屈强比!屈强比就是屈服强度和抗拉强度的比值。范围是0~1之间。屈强比是衡量钢材脆性的指标之一。屈强比越大,表明钢材屈服强度和抗拉强度的差值越小,钢材的塑性越差,脆性就越大!  为什么这样说呢,这里要引进一个新的指标——延伸率。通俗一点说就是钢材被拉断后,和原来比,伸长了多少。这是检验钢材塑性好坏的一个重要指标。这个数值越大,表明钢材的延展性越好。上面我说了,当钢材拉伸超过屈服点之后,这个时候的钢材已经不可能恢复原来的尺寸,一直到断裂,钢材都在不断的被拉长。屈强比越大,屈服强度和抗拉强度的差值越小,那么在的加荷速率不变的情况下,钢材被拉长的时间就越短,那么延伸率就越低。
材料拉伸屈服曲线
材料拉伸屈服曲线

 
有点罗嗦了!下面进入正题! 根据能量守恒定律,能量只能转换或者传递。当钢材被拉伸的时候,归根结底是能量的转换吸取。在屈服点之前,钢材处于弹性形变期,外部拉力几乎全部被弹力抵消(转化为弹性势能),外来能量并没有多少被吸取或者转化,只有少量转化为热能。当过屈服点之后,外力部分被弹力抵消(转化为弹性势能),而部分则被转化为热能,外力的作用于钢材上的能量,主要是在塑性形变期被吸取的!我上面提到,材料的破坏是从屈服点开始的。屈强比越低,那么材料从开始破坏到断裂的时间越长,屈强比越高,材料从开始破坏到断裂的时间越短。能量在屈服点到断裂点之间被大量转化为热能。 
 
所以,单纯说屈服强度高或者抗拉强度高,那么这种材料就一定好或者更安全。未必!只有屈服强度高,同时屈强比低的钢材,才更安全一些!可惜,这样的钢材成本太高,都不大可能被用于民用车辆上。现在钢材除强度,还有一个重要的指标就是韧性!到目前为止,我还没有看到那一家车企对所用钢材的韧性如何做一个描述!基本上都是对钢材的强度大肆渲染!恰恰相反的是,在绝大多数情况下,提高钢材的强度,往往会降低钢材的韧性!降低韧性,就是增加脆性!而钢材的韧性,是关系到钢材安全的一个重要指标  有一个指标可能被车企有意无意的遗忘了——冲击韧性或冲击功。用相同的力,推你一下或者猛击你一下,哪个对你的伤害大?答案很明显!钢材的抗冲击能力高低,才是关系的安全的重要因素!没见过那次车祸是慢慢加力直到把车拉断的吧?都是瞬间撞击!如果你扛不住瞬间作用力,你抗拉强度再大有毛用?
 
从现在已经直到的钢材来看,凡是大于1000Mpa的强度,大多是抗拉强度,屈服强度超过800Mpa也不是什么困难的事情,比如40Cr这种常见的“万能钢”(基本上属于干啥都行的),一般的调制工艺屈服强度也能接近800Mpa,抗拉强度900MPa以上。  但是三者兼顾,高屈服、高延伸、有良好抗冲击能力就比较难了!  几乎所有的钢材都存在同样的问题,那就是在提高钢材强度的同时,降低钢材的抗冲击能力!比如10.9级的高强螺栓,抗拉强度在1040-1240MPa为合格,屈服强度大于940Mpa,延伸率大于10%,冲击韧性59J/CM2;而同材质8.8级高强螺栓(低一个级别),抗拉强度在830-1030MPa为合格,屈服强度大于660Mpa,延伸率大于12%,冲击韧性78J/CM2。
 
所以,对于绝大多数金属材料而言,在提升某些技术指标性能的同时,是以降低某些技术性能指标为代价来实现的。是不能兼顾的。钢铁工业是人类最成熟的工业技术之一,没有什么太多的秘密。钢铁材料的各项技术指标,并非是越高越好,或者越低越好,而是根据需要,将各项指标调整到一个能够兼顾的范围内。对于大家行业的人而言,钢材除了结构上有问题外(指的产品缺陷),各项技术指标没有好坏之分,要看你在哪里用。只有用错地方,而没有用错东西一说。

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【本文标签】:抗拉强度,屈服强度

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