抗拉性能是鋼材的主要性能,通過拉伸試驗可以測得屈服強度、抗拉強度、伸長率等技術(shù)指標(biāo)。鋼材(低碳鋼)的抗拉過程主要包括彈性階段、屈服階段、強化階段、頸縮階段四個階段。
應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系。彈性階段的最高點(A點)所對應(yīng)的應(yīng)力稱為比例極限或彈性極限,用σp表示。應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù),稱為彈性模量,反映鋼材的剛度。
應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比例關(guān)系,應(yīng)力的增長滯后于應(yīng)變的增長,甚至?xí)霈F(xiàn)應(yīng)力減小的情況,這一現(xiàn)象稱為屈服。B上為屈服上限,B下為屈服下限。因B下點較穩(wěn)定且容易測定,故常以屈服下限作為鋼材的屈服強度,稱為屈服點。用σs表示,是結(jié)構(gòu)設(shè)計時鋼材強度的依據(jù)。
當(dāng)鋼材屈服到一定程度后,由于內(nèi)部晶格扭曲、晶粒破碎等原因,阻止了塑性變形的進(jìn)一步發(fā)展,鋼材抵抗外力的能力重新提高,應(yīng)力-應(yīng)變圖由B上升至最高點C, C點為極限抗拉強度,用σb表示。σs/σb為屈強比,是評價鋼材受力特征的一個參數(shù),反映鋼材超過屈服點工作的可靠度、安全度。常用碳素鋼的屈強比為0.58~0.63,合金鋼為0.65~0.75。
過C點后,材料變形迅速增大,而應(yīng)力反而下降。試件在拉斷前,于薄弱處截面顯著縮小,產(chǎn)生“頸縮現(xiàn)象”,直至斷裂。反映了鋼材的塑性,用伸長率或斷面收縮率表示。
伸長率:量出拉斷后標(biāo)距部分的長度L1,標(biāo)距的伸長值與原始標(biāo)距L0的百分率稱為伸長率。通常以δ5和δ10分別表示L0=5d0和L0=10d0(d0為試件直徑)時的伸長率。對同一種鋼材,δ5應(yīng)大于δ10。 鋼材拉斷前后的試件斷面收縮率:測定試件拉斷處的截面積(A1),試件拉斷前后截面積的改變量與原始截面積(A0)的百分比:中碳鋼與高碳鋼(硬鋼)拉伸時的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與低碳鋼不同,無明顯屈服現(xiàn)象,伸長率小,斷裂時呈脆性破壞。這類鋼材由于不能測定屈服點,規(guī)范規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形時的應(yīng)力值作為名義屈服點,也稱條件屈服點,用σ0.2表示。
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