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金属材料的抗拉强度与屈服强度

抗拉强度与屈服强度是金属材料重要的两个力学性能指标。它们分别代表什么?它们有什么区别呢?

抗拉强度是通过单向拉伸试验获得的金属材料力学性能指标。抗拉强度代表金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。毕竟它是一个力学性能指标,它有它的计算方法,抗拉强度=断裂载荷/试样初始横截面积。

然而,通过上述公式计算的抗拉强度只有在金属发生很小塑性变形和几乎没有塑性变形时是准确的。当金属有明显塑性变形时,计算时用的截面积应该是断后测量的真实截面积,获得的抗拉强度称为真实抗拉强度。

这个抗拉强度指标是抵抗最大变形能力的指标,换言之,当变形到这个程度时,材料就断裂了,在单向拉伸的条件下无法发现更大的变形了,它是一个极限,也是特定的拉伸样品能承受外加载荷的极限,因此英文称为Ultimate tensile strength。

从典型的拉伸曲线上可以看出抗拉强度和屈服强度的区别

屈服强度也是金属材料重要的力学性能指标之一。屈服强度代表金属材料对起始塑性变形抗力,其英文表达为Yield strength。实际上这样讲并不完全准确,因为在拉伸曲线上,有些金属材料有明显的屈服点,而另一些金属材料并没有明显的屈服点,尤其对一些微观组织结构不均匀的材料更是如此,所以就需要人为定义塑性变形到一定程度时对应的抗力作用屈服强度,实际上这个人为界定的塑性变形数值之前,金属内部驱动力较低的滑移已经开动,所以并不能准确反应塑性变形的开始。

有些金属材料没有明显的屈服点,究其原因是多晶体金属塑性变形存在非同时性。多晶体金属变形的一个重要特点是由无数同相晶粒或不同相晶粒构成。由于各晶粒的取向不同,在外力作用下,它们的变形不可能同时开始,而是那些滑移面阳适宜滑动的晶粒最先开始发生塑性变形,因此变形总是从那些比较弱的晶粒率先开始。多晶体金属还存在变形不均一性特点。它不仅体现在同一组成相的不同晶粒之间,也表现在不同组成相的不同晶粒之间。

总体上看,抗拉强度是抵抗最大变形的能力,屈服强度是抵抗起始变形的能力。这两个指标的意义不同,金属行业的朋友们在应用这两个指标说明问题时要注意指标的正确选择。


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