屈服強度是什么？對拉伸試驗有哪些影響？

當外力超過材料的彈性極限之后，此時材料會發(fā)生塑性變形，即卸載之后材料后保留部分殘余變形。當外力繼續(xù)增加達到一定值之后，就會出現(xiàn)外力不增加或者減少而試樣仍然繼續(xù)伸長，表現(xiàn)在應力-應變曲線上就是出現(xiàn)平臺或者鋸齒狀的峰谷，這種現(xiàn)象就稱之為屈服現(xiàn)象。處于平臺階段的力就是屈服力，試樣屈服時首次下降前的力稱為上屈服力，不計瞬時效應的屈服階段的最小力稱為下屈服力。相應的強度即為屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。

屈服強度的測定

無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料需測量其規(guī)定非比例延伸強度或規(guī)定殘余伸長應力，而有明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料，則可以測量其屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。一般而言，只測定下屈服強度。

通常測定上屈服強度及下屈服強度的方法有兩種：圖示法和指針法。

01圖示法

試驗時用自動記錄裝置繪制力-夾頭位移圖。要求力軸比例為每mm所代表的應力一般小于10N/mm2，曲線至少要繪制到屈服階段結(jié)束點。在曲線上確定屈服平臺恒定的力Fe、屈服階段中力首次下降前的最大力FeH、不計初始瞬時效應的最小力FeL。

屈服強度、上屈服強度、下屈服強度可以按以下公式來計算：

屈服強度計算公式：Re=Fe/S0;Fe為屈服時的恒定力，S0為原始橫截面積;

上屈服強度計算公式：ReH=FeH/S0;FeH為屈服階段中力首次下降前的最大力;

下屈服強度計算公式：ReL=FeL/S0;FeL為不計初始瞬時效應時屈服階段的最小力。

02指針法

試驗時，當測力度盤的指針首次停止轉(zhuǎn)動的恒定力或者指針首次回轉(zhuǎn)前的最大力或者不計初始瞬時效應的最小力，分別對應著屈服強度、上屈服強度、下屈服強度。

上下屈服強度的判定

1：屈服前的第一個峰值應力判為上屈服強度，不管其后峰值應力大小如何。

2：屈服階段中出現(xiàn)2個或2個以上的谷值應力，舍去第一個谷值應力，取其余谷值中最小者為下屈服強度。如果只有1個谷值應力，則取為下屈服強度。

3：屈服階段出現(xiàn)平臺，平臺應力判定為下屈服強度。如出現(xiàn)多個平臺且后者高于前者，取第一個平臺應力為下屈服強度。

4：正確的判定結(jié)果是下屈服強度一定比上屈服強度低。

屈服強度的意義

傳統(tǒng)的強度設計方法，對塑性材料，以屈服強度為標準，規(guī)定許用應力[σ]=σys/n，安全系數(shù)n一般取2或更大，對脆性材料，以抗拉強度為標準，規(guī)定許用應力[σ]=σb/n，安全系數(shù)n一般取6。

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不可缺少的重要指標。

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、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，即固溶強化、形變強化、沉淀強化和彌散強化、晶界和亞晶強化。其中沉淀強化和細晶強化是工業(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(tài)。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(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，但應力狀態(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。