抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度誰(shuí)更能決定材料的結(jié)實(shí)
來源：天氏庫(kù)力 發(fā)布日期
2018-10-09 瀏覽：
我們都知道抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都能用來證明材料的結(jié)實(shí)與否，那么到底哪個(gè)強(qiáng)度更能決定材料的安全或者結(jié)實(shí)呢？但我要說的是不管哪個(gè)強(qiáng)度，只拿一個(gè)來說事，都不能說明這種材料安全與否或者結(jié)實(shí)與否！
咱們這里就說鋼材吧，別的不說了。關(guān)于屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度還有一個(gè)參數(shù)，可能知道的人不多，它究竟起什么左右，可能知道的人更少。這個(gè)參數(shù)就是屈強(qiáng)比！屈強(qiáng)比就是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值。范圍是0~1之間。屈強(qiáng)比是衡量鋼材脆性的指標(biāo)之一。屈強(qiáng)比越大，表明鋼材屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的差值越小，鋼材的塑性越差，脆性就越大！ 為什么這樣說呢，這里要引進(jìn)一個(gè)新的指標(biāo)——延伸率。通俗一點(diǎn)說就是鋼材被拉斷后，和原來比，伸長(zhǎng)了多少。這是檢驗(yàn)鋼材塑性好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。這個(gè)數(shù)值越大，表明鋼材的延展性越好。上面我說了，當(dāng)鋼材拉伸超過屈服點(diǎn)之后，這個(gè)時(shí)候的鋼材已經(jīng)不可能恢復(fù)原來的尺寸，一直到斷裂，鋼材都在不斷的被拉長(zhǎng)。屈強(qiáng)比越大，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的差值越小，那么在的加荷速率不變的情況下，鋼材被拉長(zhǎng)的時(shí)間就越短，那么延伸率就越低。
材料拉伸屈服曲線
有點(diǎn)羅嗦了！下面進(jìn)入正題！ 根據(jù)能量守恒定律，能量只能轉(zhuǎn)換或者傳遞。當(dāng)鋼材被拉伸的時(shí)候，歸根結(jié)底是能量的轉(zhuǎn)換吸收。在屈服點(diǎn)之前，鋼材處于彈性形變期，外部拉力幾乎全部被彈力抵消（轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能），外來能量并沒有多少被吸收或者轉(zhuǎn)化，只有少量轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)過屈服點(diǎn)之后，外力部分被彈力抵消（轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能），而部分則被轉(zhuǎn)化為熱能，外力的作用于鋼材上的能量，主要是在塑性形變期被吸收的！我上面提到，材料的破壞是從屈服點(diǎn)開始的。屈強(qiáng)比越低，那么材料從開始破壞到斷裂的時(shí)間越長(zhǎng)，屈強(qiáng)比越高，材料從開始破壞到斷裂的時(shí)間越短。能量在屈服點(diǎn)到斷裂點(diǎn)之間被大量轉(zhuǎn)化為熱能。
所以，單純說屈服強(qiáng)度高或者抗拉強(qiáng)度高，那么這種材料就一定好或者更安全。未必！只有屈服強(qiáng)度高，同時(shí)屈強(qiáng)比低的鋼材，才更安全一些！可惜，這樣的鋼材成本太高，都不大可能被用于民用車輛上。現(xiàn)在鋼材除強(qiáng)度，還有一個(gè)重要的指標(biāo)就是韌性！到目前為止，我還沒有看到那一家車企對(duì)所用鋼材的韌性如何做一個(gè)描述！基本上都是對(duì)鋼材的強(qiáng)度大肆渲染！恰恰相反的是，在絕大多數(shù)情況下，提高鋼材的強(qiáng)度，往往會(huì)降低鋼材的韌性！降低韌性，就是增加脆性！而鋼材的韌性，是關(guān)系到鋼材安全的一個(gè)重要指標(biāo) 有一個(gè)指標(biāo)可能被車企有意無(wú)意的遺忘了——沖擊韌性或沖擊功。用相同的力，推你一下或者猛擊你一下，哪個(gè)對(duì)你的傷害大？答案很明顯！鋼材的抗沖擊能力高低，才是關(guān)系的安全的重要因素！沒見過那次車禍?zhǔn)锹恿χ钡桨衍嚴(yán)瓟嗟陌?？都是瞬間撞擊！如果你扛不住瞬間作用力，你抗拉強(qiáng)度再大有毛用？
從現(xiàn)在已經(jīng)直到的鋼材來看，凡是大于1000Mpa的強(qiáng)度，大多是抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度超過800Mpa也不是什么困難的事情，比如40Cr這種常見的“萬(wàn)能鋼”（基本上屬于干啥都行的），一般的調(diào)制工藝屈服強(qiáng)度也能接近800Mpa,抗拉強(qiáng)度900MPa以上。 但是三者兼顧，高屈服、高延伸、有良好抗沖擊能力就比較難了！ 幾乎所有的鋼材都存在同樣的問題，那就是在提高鋼材強(qiáng)度的同時(shí)，降低鋼材的抗沖擊能力！比如10.9級(jí)的高強(qiáng)螺栓，抗拉強(qiáng)度在1040-1240MPa為合格，屈服強(qiáng)度大于940Mpa,延伸率大于10%，沖擊韌性59J/CM2；而同材質(zhì)8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓（低一個(gè)級(jí)別），抗拉強(qiáng)度在830-1030MPa為合格，屈服強(qiáng)度大于660Mpa,延伸率大于12%，沖擊韌性78J/CM2。
所以，對(duì)于絕大多數(shù)金屬材料而言，在提升某些技術(shù)指標(biāo)性能的同時(shí)，是以降低某些技術(shù)性能指標(biāo)為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)的。是不能兼顧的。鋼鐵工業(yè)是人類最成熟的工業(yè)技術(shù)之一，沒有什么太多的秘密。鋼鐵材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，并非是越高越好，或者越低越好，而是根據(jù)需要，將各項(xiàng)指標(biāo)調(diào)整到一個(gè)能夠兼顧的范圍內(nèi)。對(duì)于我們行業(yè)的人而言，鋼材除了結(jié)構(gòu)上有問題外（指的產(chǎn)品缺陷），各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)沒有好壞之分，要看你在哪里用。只有用錯(cuò)地方，而沒有用錯(cuò)東西一說。
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