屈服強(qiáng)度是什么？對(duì)拉伸試驗(yàn)有哪些影響？

當(dāng)外力超過材料的彈性極限之后，此時(shí)材料會(huì)發(fā)生塑性變形，即卸載之后材料后保留部分殘余變形。當(dāng)外力繼續(xù)增加達(dá)到一定值之后，就會(huì)出現(xiàn)外力不增加或者減少而試樣仍然繼續(xù)伸長(zhǎng)，表現(xiàn)在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上就是出現(xiàn)平臺(tái)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(tái)階段的力就是屈服力，試樣屈服時(shí)首次下降前的力稱為上屈服力，不計(jì)瞬時(shí)效應(yīng)的屈服階段的最小力稱為下屈服力。相應(yīng)的強(qiáng)度即為屈服強(qiáng)度、上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度。

屈服強(qiáng)度的測(cè)定

無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料需測(cè)量其規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度或規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力，而有明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料，則可以測(cè)量其屈服強(qiáng)度、上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度。一般而言，只測(cè)定下屈服強(qiáng)度。

通常測(cè)定上屈服強(qiáng)度及下屈服強(qiáng)度的方法有兩種：圖示法和指針法。

01圖示法

試驗(yàn)時(shí)用自動(dòng)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(yīng)力一般小于10N/mm2，曲線至少要繪制到屈服階段結(jié)束點(diǎn)。在曲線上確定屈服平臺(tái)恒定的力Fe、屈服階段中力首次下降前的最大力FeH、不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)的最小力FeL。

屈服強(qiáng)度、上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度可以按以下公式來計(jì)算：

屈服強(qiáng)度計(jì)算公式：Re=Fe/S0;Fe為屈服時(shí)的恒定力，S0為原始橫截面積;

上屈服強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)算公式：ReL=FeL/S0;FeL為不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)屈服階段的最小力。

02指針法

試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)測(cè)力度盤的指針首次停止轉(zhuǎn)動(dòng)的恒定力或者指針首次回轉(zhuǎn)前的最大力或者不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)的最小力，分別對(duì)應(yīng)著屈服強(qiáng)度、上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度。

上下屈服強(qiáng)度的判定

1：屈服前的第一個(gè)峰值應(yīng)力判為上屈服強(qiáng)度，不管其后峰值應(yīng)力大小如何。

2：屈服階段中出現(xiàn)2個(gè)或2個(gè)以上的谷值應(yīng)力，舍去第一個(gè)谷值應(yīng)力，取其余谷值中最小者為下屈服強(qiáng)度。如果只有1個(gè)谷值應(yīng)力，則取為下屈服強(qiáng)度。

3：屈服階段出現(xiàn)平臺(tái)，平臺(tái)應(yīng)力判定為下屈服強(qiáng)度。如出現(xiàn)多個(gè)平臺(tái)且后者高于前者，取第一個(gè)平臺(tái)應(yīng)力為下屈服強(qiáng)度。

4：正確的判定結(jié)果是下屈服強(qiáng)度一定比上屈服強(qiáng)度低。

屈服強(qiáng)度的意義

傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，對(duì)塑性材料，以屈服強(qiáng)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(duì)脆性材料，以抗拉強(qiáng)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。

屈服強(qiáng)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(qiáng)度增高，對(duì)應(yīng)力腐蝕和氫脆就敏感;材料屈服強(qiáng)度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服強(qiáng)度是材料性能中不可缺少的重要指標(biāo)。

影響屈服強(qiáng)度的因素

影響屈服強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)化機(jī)制影響金屬材料的屈服強(qiáng)度，即固溶強(qiáng)化、形變強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化、晶界和亞晶強(qiáng)化。其中沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化是工業(yè)合金中提高材料屈服強(qiáng)度的最常用的手段。在這幾種強(qiáng)化機(jī)制中，前三種機(jī)制在提高材料強(qiáng)度的同時(shí)，也降低了塑性，只有細(xì)化晶粒和亞晶，既能提高強(qiáng)度又能增加塑性。

影響屈服強(qiáng)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(qiáng)度升高，尤其是體心立方金屬對(duì)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(qiáng)度是反映材料的內(nèi)在性能的一個(gè)本質(zhì)指標(biāo)，但應(yīng)力狀態(tài)不同，屈服強(qiáng)度值也不同。我們通常所說的材料的屈服強(qiáng)度一般是指在單向拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度。