测定铝合金材料的名义屈服强度
图解法测定铝合金材料的弹性模量E 和屈服强度
[实验目的]
1、学习用图解法测定塑性材料的规定非比例延伸强度R P 。
2、了解电子引伸计测量试样伸长量的原理，掌握电子引伸计的安装和使用方法 ，并能正确使用。
3、测定铝合金材料的弹性模量E 和规定非比例延伸强度R P 0.2。 [使用仪器]
万能试验机或拉力试验机、电子引伸计、游标卡尺(最小分度不大于0.05 mm )、自动绘图系统、待测铝合金拉伸试样等
[实验原理]
1、图解法测定铝合金材料的弹性模量E 在试验机自动记录的F -ΔL 曲线的弹性直线段上取相距
尽可能远的A 、B 两点，并读取其相应的载荷增量值ΔF 和伸长增量值δL （见图5-1），则所测材料的弹性模量为：
L
S L F δΔE av e ??=
（5-1）
式中L e 为引伸计标距，S av 为所用试样原始横截面平均面积。
2、图解法测定规定非比例延伸强度R P 0.2
除了中、低碳钢、16锰钢及一些高强度低合金钢等金属材料外，大部分金属都不具有
明显的屈服现象，它们的拉伸曲线由直线部分（弹性阶段）直接过渡到曲线部分（强化阶段），因此不能像测低碳钢那样测定这些材料的屈服强度，而材料的屈服强度是衡量材料强度的重要力学性能指标之一，所以对于没有明显屈服阶段
的塑性材料，工程上常用对应于塑性应变（残余应变）
ε =0.2﹪时的应力作为衡量材料强度的指标，并用R 0.2表示，称为材料的名义屈服强度或条件屈服强度或规定延伸强度R 0.2，其数值的确定方法如图5-2所示。图中的CD 直线与弹性阶段内的直线部分平行，即在ε轴上取OC =0.2﹪，过C 点作
直线CD 平行于σ-ε图中的直线段，交曲线于D 点，于是点D 的纵坐标即为R 0.2。
规定延伸强度R 0.2有两种含义：一是试样非比例延伸率等于引伸计标距的0.2﹪时的应力，称为规定非比例延伸强度，用R P 0.2表示，其测定方法是在加载情况下用图解法或引
图5-1 材料的F -ΔL 曲线
图5-2 R 0.2的确定方法
伸计进行测定；另一种是试样在卸除应力后残余延伸率等于引伸计标距的0.2﹪ 时的应力，称为规定残余延伸强度，用 R r 0.2表示，其测定方法是利用塑性材料的冷作硬化现像，在卸载条件下用逐次逼近的方法进行测定（一般，因为R P0.2是在加载情况下测定的，其非比例伸长包括两部分：塑性变形和弹性变形，而后一部分在卸载后就消失了，所以R r 0.2稍大于R P0.2，但对于大多数金属材料两者相差不大，此时就不
加区分，统一记作R 0.2）。
铝合金就是一种没有明显屈服阶段的塑性金属材料。此先介
绍用图解法测定其规定非比例延伸强度R P0.2。
如上所述方法，在试验机自动记录的F -ΔL 曲线上，自弹性曲线与ΔL 轴的交点O 起截取OC =0.2﹪L e ，再过C 点作弹性直线的平行线交F -ΔL 曲线于A 点，于是A 点的纵坐标F P0.2即为规定非比例延伸为0.2﹪L e 时所对应的载荷（见图5-3）。
因此，材料的规定非比例伸长应力为：
o
2
P02P0S F R ..
（5－2） 式中S o 为试样的原始横截面面积。 [实验步骤]
1、试样尺寸测量：
用游标卡尺测量试样尺寸（方法同拉伸试验），填入记录表格，同时计算并记录其它相关数据。
2、试验机准备：
估计F P 0.2的数值，选择合适的量程，配上相应的砝码砣，并做好试验机的调零准备工作（注意：应消除试验机工作平台的自重）。 3、安装试样及电子引伸计：
将试样安装在试验机夹头中，先施加少量载荷（切勿超过比例阶段），然后再卸至接近零位，按规定将电子引伸计正确装夹到试样上。
4、进行测试：
打开试验机，根据试验要求缓慢进行加载，并注意观察试验机自动绘制F -ΔL 曲线，待曲线宽度足够作图求出F P 0.2时停机，并打印出试验曲线。
5、卸载、取下试样，将试验机和仪器恢复原状。
6、按要求选定A 、B 两点，并求出ΔF 、δL 和F P 0.2，计算E 及R P 0.2。 [数据记录]
试样原始尺寸的测量
0.2﹪L e
图5-3 F P 0.2 的确定方法
[思考题]
1、规定非比例延伸强度R P0.2与规定残余延伸强度R r0.2有何区别？
2、为什么在计算规定非比例延伸强度R P0.2时横截面积取试样三处的最小值，而在计算弹性模量E时横截面积要取三处的平均值？
卸荷法测定铝合金材料的屈服强度
[实验目的]
1、学习用卸荷法测定塑性材料的规定非比例延伸强度R P。
2、了解球铰引伸计测量试样伸长量的原理，掌握球铰引伸计的安装、使用和读数方法，并能正确使用。
3、测定铝合金材料的规定残余延伸强度R r0.2。
[使用仪器]
万能试验机或拉力试验机、表式引伸计、游标卡尺(最小分度不大于0.05 mm)、待测铝合金拉伸试样
[实验原理]
用卸荷法测定R r0.2是利用逐次加载、卸载，每次卸载后看残余延伸是否达到规定的延伸值ΔL，若未达到就再加载、卸载，逐次逼近，直到卸载后的残余延伸达到或稍超过规定的延伸值ΔL为止。
用卸荷法测定R r0.2时，要先计算出引伸计标距L e内产生0.2﹪残余变形时所对应的规定残余延伸值ΔL（ΔL= 0.2﹪L e），对应于这一规定残余延伸值的载荷值则为规定残余延伸载荷F r0.2。
根据规定的残余延伸值ΔL和引伸计每一分度所对应的数值可以按下式计算出规定残余延伸值在引伸计上的分度数ΔN：
ΔN=ΔL/引伸计每一分度值（6-1）试验时应先对试样施加相当于预期规定延伸应力值10﹪的预拉载荷F o（此值应化为整数），记下此时的引伸计读数N o′（或调为0）作为条件零点。
从F o起第一次施加载荷直至试样在引伸计标距内的长度上产生总延伸（相应于引伸计的分度数）为：N1 = N o′＋ΔN +(1～2)分度（式中第一项为条件零点，第二项为规定的残余延伸分度数，第三项为预计的弹性延伸值——因为试样进入强化阶段后仍有少量弹性变形，所以要加1～2分度的弹性延伸值），保持力10～12 s后，将载荷降至F o，记录此时引伸计上的分度数N1′，可得到第一次加载、卸载后的残余延伸分度数（见图6-1）：
N o′
图6-1R r0.2的测定示意图
ΔN 1= N 1′ -N o ′
以后每次施加载荷应使试样在引伸计标距内的长度上产生总延伸为：
N i =N i -1+(ΔN －ΔN i -1)+(1～2)分度 (6-2) 式中i = 2，3，4，……，n 。
保持载荷10 s ～12 s 后，将载荷降至F 0得到各次加载、卸载后的残余延伸分度数为：
ΔN i = N i ′－N o ′
试验直至实测的残余延伸ΔL n （对应于引伸计的读数为Δn ）等于或稍大于规定的残余伸长ΔL （对应于引伸计的分度数为ΔN ）时为止。测定举例见附录。
用线性内插法计算相应于规定残余延伸载荷F r 0.2的估算值：
)N N (N N F F F R .1n 1
n n 1n n 1n 20r ΔΔΔΔ-------+= （6-3）
则：规定残余延伸强度应按下式计算：
R r 0.2=F r 0.2/S o （6-4）
式中S o = πd 2/4，为试样的原始横截面积。 [实验步骤]
1、用游标卡尺测量试样尺寸（方法同拉伸试验），填入记录表格，同时计算并记录其它相关数据。
2、试验机准备：
估计F r 0.2的数值，选择合适的量程，配上相应的砝码砣，并做好试验机的调零准备工作（注意：应消除试验机工作平台的自重）。 3、安装试样及球铰引伸计：
将试样安装到试验机上，然后装上引伸计（注意引伸计的正确安装，否则，测量数据将会有很大的误差），施加预拉载荷F o ，调整并读出、记录此时引伸计的读数N o ′（即条件零点）。 4、进行测量：
从F o 起第一次施加载荷直至试样在引伸计标距内的长度上产生总延伸（相应于引伸计的分度数）为：N 1=N o ′＋ΔN ＋(1～2)分度，记录第一次施加力时引伸计上的分度数N 1（此为施加力读数），同时记录此时对应的力值F 1。保持此载荷10 s ～12 s 后，将载荷降至F o ，再读出并记录此时引伸计上的分度数N 1′（此为卸荷至预拉力的读数）。计算第一次加载、卸载后的残余延伸分度数ΔN 1。
第二次从F o 施加载荷直至试样在引伸计标距内的长度上产生总延伸（相应于引伸计的分度数）为：N 2=N 1＋(ΔN －ΔN 1)＋(1～2)分度，记录该次施加载荷时引伸计上的分度数N 2（此为施加力读数），同时记录此时对应的载荷值F 2。保持此载荷10 s ～12 s 后，将载荷降至F o ，再读出并记录此时引伸计上的分度数N 2′（此为卸荷至预拉力的读数）。计算本次加载、卸载后的残余延伸分度数ΔN 2。
同上述方法，再从F o 施加载荷直至试样在引伸计标距内的长度上产生总延伸为：N i = N i -1＋(ΔN －ΔN i -1)＋(1～2)分度（其中i =2，3，4，……），记录本次施加载荷时引伸计上
的分度数N i，同时记录此时对应的载荷值F i。保持此载荷10s～12s后，将载荷降至F o，再读出并记录此时引伸计上的分度数N i′。计算本次加载、卸载后的残余延伸分度数ΔN i。
试验直至残余延伸分度数ΔN n达到或稍微超过规定的残余延伸值ΔN为止。
5、取下球铰引伸计，卸回预拉载荷，取下试样。将试验机恢复原状，并清理现场。
6、用线性内差法按（6-3）式确定规定残余延伸载荷F r0.2，并按（6-4）式计算规定残余延伸强度R r0.2。
[数据记录]
表6-1 试样原始尺寸的测量
引伸计标距L e= mm，规定的残余延伸值ΔL= 0.2﹪L e= mm
引伸计每一分度值= mm，规定残余延伸折算成引伸计的分度数ΔN= 分度
表6-2载荷与残余延伸的测量
[注意事项]
1、球铰引伸计的安装一定要正确，不能出现偏斜。
2、试验中，要控制好试验机送油阀，藉以控制加载速率。并且每当卸载至F0时应能稳定载荷10～12秒的时间，以供读数，并注意不要卸过。
3、加载速率应按规范要求控制：对于铝合金材料，由于其弹性模量E＜150 GPa，故在弹性范围内应力速率应控制在2～20 MPa/s之间，并应保持此速率，直至该性能测出为止。
4、在计算施加载荷延伸分度数时，当残余变形较小（前次残余伸长值＜ΔN/2分度）时加2分度，当残余变形较大（前次残余伸长值＞ΔN/2分度）时加1分度。
5、在施加载荷时，观察百分表的同学应提前10～20分度开始报数（一人逐分度格报数），加载荷的同学应根据报数速度控制油阀，以免加载过量。
附：卸荷方法测定规定残余延伸强度（R r0.2）举例
试验材料：钢，预期的规定残余延伸强度R r0.2≈800 MPa；
试样尺寸：d o =10.00mm，横截面积S o = 78.54mm2；
引伸计：表示引伸计，1级准确度，标距L e=50mm，每一分度值0.01mm；
试验机：最大量程200 KN，选用度盘为100 KN；
试验速率：按照国标GB/T228－2002中的规定要求。
按照预期的规定残余延伸强度计算相应于力值10%的预拉载荷为：
F o=R r0.2?S o×10%=6283.2 N
化整后取6000 N。此时，引伸计的条件零点为1分度。
使用的引伸计标距为50mm，测定规定残余延伸强度R r0.2所要达到的残余延伸应为：
ΔL=0.2﹪L e=0.2﹪×50=0.1 mm
将其折算成引伸计上的分度数为：
ΔN=0.1÷0.01=10分度
从F o起第一次施加载荷直至试样在引伸计标距内的长度上产生总延伸（相应于引伸计的分度数）为：
N1 = 1＋10＋(1～2)=12～13分度
保持载荷10 s～12 s后，将载荷降至F o，引伸计读数为2.3分度，即残余延伸为1.3分度。
第二次施加载荷直至引伸计达到读数为：在上一次读数13分度的基础上，加上规定残余延伸10分度与已得残余延伸1.3分度之差，再加上1～2分度，即
N2 =13＋(10－1.3)＋2=23.7分度（取24分度）
保持此载荷10 s～12 s，将载荷降至F0后得到7.3分度残余延伸读数。
第三次施加载荷直至引伸计达到的读数应为：
24＋(10－7.3)＋1=27.7分度（取28分度）
试验直至残余延伸读数达到或稍微超过10分度为止。试验记录见附表1。
附表1 载荷与残余延伸数据记录
规定残余残余延伸强度计算如下：
由附表1查出残余延伸读数最接近10分度的载荷值读数为61000 N ，亦即测定的规定残余延伸力F r 0.2应在61000 N 和62000 N 之间。用线性内插法求得规定残余延伸力为：
()）
（N 6137579107
910.56100062000610002r0=-?--+=..F . 于是得到：
)(..R .MPa 4578154
78613752r0≈=
按表22－3的要求修约后结果为：
R r 0.2=780 MPa
[思考题]
1、规定非比例延伸强度R P 0.2与规定残余延伸强度R r 0.2有何区别？
2、本试验中，要求施加载荷到F o 后再读取引伸计读数N o ′。能否使力值为零时读取引伸计的读数N o ′ ？为什么？
金属材料屈服强度的影响因素
材料屈服强度及其影响因素 1. 屈服标准 工程上常用的屈服标准有三种： (1)比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力，国际上常采用σp表示，超过σp时即认为材料开始屈服。 (2)弹性极限试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。国际上通常以σel表示。应力超过σel时即认为材料开始屈服。 (3)屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为σ0.2或σys。 2. 影响屈服强度的因素 影响屈服强度的内在因素有： 结合键、组织、结构、原子本性。如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(1)固溶强化； (2)形变强化； (3)沉淀强化和弥散强化； (4)晶界和亚晶强化。 沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。 影响屈服强度的外在因素有： 温度、应变速率、应力状态。随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。 3.屈服强度的工程意义 传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力[σ]=σys/n，安全系数n一般取2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力[σ]=σb/n，安全系数n一般取6。 需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。 屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增高，对应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。 材料开始屈服以后，继续变形将产生加工硬化。 4.加工硬化指数n的实际意义 加工硬化指数n反应了材料开始屈服以后，继续变形时材料的应变硬化情况，它决定了材料开始发生颈缩时的最大应力。n还决定了材料能够产生的最大均匀应变量，这一数值在冷加工成型工艺中是很重要的。 对于工作中的零件，也要求材料有一定的加工硬化能力，否则，在偶然过载的情况下，会产生过量的塑性变形，甚至有局部的不均匀变形或断裂，因此材料的加工硬化能力是零件安全使用的可靠保证。 形变硬化是提高材料强度的重要手段。不锈钢有很大的加工硬化指数n=0.5，因而也有很高的均匀变形量。不锈钢的屈服强度不高，但如用冷变形可以成倍地提高。高碳钢丝经过
屈服强度
概览 屈服强度：大于此极限的外力作用，将会是零件永久失效，没法恢复。这个压强叫做屈服强度。如低碳钢的屈服极限为207MPa，当大于此极限的外力作用之下，零件将会产生永久变形，小于这个的，零件还会恢复原来的样子。 （1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值）； （2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的原始标距）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩，应变增大，使材料破坏，不能正常使用。 当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。 有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度（yield strength）。 首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销后可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销后不能恢复原来形状，形状发生变化，伸长或缩短）。 建筑钢材以屈服强度作为设计应力的依据。 屈服强度标准 建设工程上常用的屈服标准有三种：
1、比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力，国际上常采用σp表示，超过σp时即认为材料开始屈服。 2、弹性极限试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。国际上通常以Rel表示。应力超过Rel时即认为材料开始屈服。 3、屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为Rp0.2。 影响屈服强度的因素 影响屈服强度的内在因素有：结合键、组织、结构、原子本性。 如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(1)固溶强化；(2)形变强化；(3)沉淀强化和弥散强化；(4)晶界和亚晶强化。沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。 影响屈服强度的外在因素有：温度、应变速率、应力状态。 随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。 屈服强度的工程意义
常用材料力学性能.
常用材料性质参数 材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。用于实际工程分析或工程设计时,请咨询材料制造商或供应商。 除非特别说明,本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。 表 1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数 材料名称弹性模量E GPa 泊松比V 密度 kg/m3 热膨胀系数a 1G6/C 铝合金-79 黄铜 青铜 铸铁 混凝土（压 普通增强轻质17-31 2300 2400 1100-1800
7-14 铜及其合金玻璃 镁合金镍合金( 蒙乃尔铜镍 塑料 尼龙聚乙烯 2.1-3.4 0.7-1.4 0.4 0.4 880-1100 960-1400 70-140 140-290 岩石(压 花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石40-100 20-70 0.2-0.3 0.2-0.3 2600-2900 2000-2900 5-9 橡胶130-200 沙、土壤、砂砾钢
高强钢不锈钢结构钢190-210 0.27-0.30 7850 10-18 14 17 12 钛合金钨木材（弯曲 杉木橡木松木11-13 11-12 11-14 480-560 640-720 560-640 1 表 2 材料的力学性能 材料名称/牌号屈服强度s CT MPa 抗拉强度b CT
MPa 伸长率 5 % 备注 铝合金LY12 35-500 274 100-550 412 1-45 19 硬铝 黄铜青铜 铸铁( 拉伸HT150 HT250 120-290 69-480 150 250 0-1 铸铁( 压缩混凝土(压缩铜及其合金 玻璃
屈服强度概述
屈服强度概述 屈服强度是材料开始发生明显塑性变形时的最低应力值。 1.概念解释 屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。如低碳钢的屈服极限为207MPa，当大于此极限的外力作用之下，零件将会产生永久变形，小于这个的，零件还会恢复原来的样子。 （1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值）； （2）对于屈服现象不明显的材料，和应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的原始标距）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩，应变增大，使材料破坏，不能正常使用。 当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。
有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度。 首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销后可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销后不能恢复原来形状，形状发生变化，伸长或缩短）。 建筑钢材以屈服强度作为设计应力的依据。 2.屈服极限，常用符号δs，是材料屈服的临界应力值。 （1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值）； （2）对于屈服现象不明显的材料，和应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为材料发生0.2%延伸率）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生塑性变形，应变增大，使材料失效，不能正常使用。 当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为下屈服点和上屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。 a．屈服点yield point（σs） 试样在试验过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长（变形）
各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系
各种许用应力与抗拉强度、屈服强度的关系 我们在设计的时候常取许用剪切应力，在不同的情况下安全系数不同，许用剪切应力就不一样。校核各种许用应力常常与许用拉应力有联系，而许用材料的屈服强度（刚度）与各种应力关系如下： <一> 许用（拉伸）应力 钢材的许用拉应力[δ]与抗拉强度极限、屈服强度极限的关系： 1.对于塑性材料[δ]= δs /n 2.对于脆性材料[δ]= δb /n δb ---抗拉强度极限 δs ---屈服强度极限 n---安全系数 轧、锻件n=1.2-2.2 起重机械n=1.7 人力钢丝绳n=4.5 土建工程n=1.5 载人用的钢丝n=9 螺纹连接n=1.2-1.7 铸件n=1.6-2.5 一般钢材n=1.6-2.5 注：脆性材料：如淬硬的工具钢、陶瓷等。 塑性材料：如低碳钢、非淬硬中炭钢、退火球墨铸铁、铜和铝等。 <二> 剪切 许用剪应力与许用拉应力的关系： 1.对于塑性材料[τ]=0.6-0.8[δ] 2.对于脆性材料[τ]=0.8-1.0[δ] <三> 挤压 许用挤压应力与许用拉应力的关系 1.对于塑性材料[δj]=1.5- 2.5[δ]
2.对于脆性材料[δj]=0.9-1.5[δ] 注：[δj]=1.7-2[δ]（部分教科书常用） <四> 扭转 许用扭转应力与许用拉应力的关系： 1.对于塑性材料[δn]=0.5-0.6[δ] 2.对于脆性材料[δn]=0.8-1.0[δ] 轴的扭转变形用每米长的扭转角来衡量。对于一般传动可取[φ]=0.5°--1°/m；对于精密件，可取[φ]=0.25°-0.5°/m；对于要求不严格的轴，可取[φ]大于1°/m计算。 <五> 弯曲 许用弯曲应力与许用拉应力的关系： 1.对于薄壁型钢一般采取用轴向拉伸应力的许用值 2.对于实心型钢可以略高一点，具体数值可参见有关规范。
抗拉强度和屈服强度.
抗拉强度和屈服强度 抗拉强度 抗拉强度（tensile strength） 抗拉强度（бb）指材料在拉断前承受最大应力值。 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。 单位:kn/mm２（单位面积承受的公斤力） 抗拉强度：extensional rigidity. 抗拉强度=Eh，其中E为杨氏模量，h为材料厚度 目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定! 拉伸强度 拉伸强度（tensile strength）是指材料产生最大均匀塑性变形的应力。 （1）在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以MPa 表示。有些错误的称之为抗张强度、抗拉强度等。 （2）用仪器测试样拉伸强度时，可以一并获得拉伸断裂应力、拉伸屈服应力、断裂伸长率等数据。 （3）拉伸强度的计算： σt = p /（b×d） 式中，σt为拉伸强度（MPa）；p为最大负荷（N）；b为试样宽度（mm）；d为试样厚度（mm）。 注意：计算时采用的面积是断裂处试样的原始截面积，而不是断裂后端口截面积。 屈服强度 材料拉伸的应力-应变曲线 yield strength 是材料屈服的临界应力值。 （1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是在屈服点在应力（屈服值）；（2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的永久形变）时的应力。通常用作固体材料力学机械性能的评价指标，是材料的实际使用极限。因为材料屈服后产生颈缩，应变增大，使材料失去了原有功能。 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。这
材料的常用力学性能有哪些
材料的常用力学性能有哪些 材料的力学性能是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。1强度 强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。强度用应力表示，其符号是σ，单位为MPa，常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度，通过拉伸试验测定。 2塑性 塑性是指材料在断裂前产生永久变形而不被破坏的能力。材料塑性好坏的力学性能指标主要有伸长率和收缩率，值越大，材料的塑性就越好，通过拉伸试验可测定。 3硬度 硬度是指金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。材料的硬度越高，其耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度（HBS）和洛氏硬度（HRC）。 1）布氏硬度 表示方法：布氏硬度用HBS（W）表示，S表示钢球压头，W表示硬质合金球压头。规定布氏硬度表示为：在符号HBS或HBW前写出硬度值，符号后面依
次用相应数字注明压头直径（mm）、试验力（N）和保持时间（s）。如120 HBS 10/1000/30。 适用范围：HBS适用于测量硬度值小于450的材料，主要用来测定灰铸铁、有色金属和经退火、正火及调质处理的钢材。 根据经验，布氏硬度与抗拉强度之间有一定的近似关系： 对于低碳钢，有σ=0.36HBS； 对于高碳钢：有σ=0.34HBS。 2）洛氏硬度 表示方法：常用HRA、HRB、HRC三种，其中HRC最为常用。洛氏硬度的表示方法为：在符号前面写出硬度值。如62HRC。 适用范围：HRC在20-70范围内有效，常用来测定淬火钢和工具钢、模具钢等材料，1HRC相当于10HBS。 4冲击韧性 冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力，材料的韧性越好，在受冲击时越不容易断裂。 5疲劳强度 疲劳强度是指材料经过无数次应力循环仍不断裂的最大应力。
什么是屈服强度和抗拉强度(知识参考)
什么是屈服强度和抗拉强度 要说这两个概念，先从材料是如何被破坏的说起。任何材料在受到不断增大或者持续恒定或者持续交变的外力作用下，最终会超过某个极限而被破坏。对材料造成破坏的外力种类很多，比如拉力、压力、剪切力、扭力等。屈服强度和抗拉强度这两个强度，仅仅是针对拉力而言。这两个强度是通过拉伸试验得出的，是通过拉力试验机（一般是万能试验机，可以进行各种拉和压以及弯曲的试验），用规定的恒定的加荷速率(就是单位时间内拉力的增加量)，对材料进行持续拉伸，直到断裂或达到规定的破坏程度（比如有些对接焊缝强度试验可以不拉断），这个造成材料最终破坏的力，就是该材料的抗拉极限载荷。抗拉极限载荷是一个力的表述，单位为牛顿（N），因为牛顿是一个很小的单位，所以，大部分情况下用千牛（KN）的比较多。因为各种材料大小不一，所以抗拉极限载荷很难评判材料的强度。所以，用抗拉极限载荷除以实验材料的截面积，就得到单位面积的抗拉极限载荷。单位面积上受的力，这是一个强度的表述，单位是帕斯卡（Pa），同样，帕斯卡是一个极小的单位，一般都用兆帕（MPa）来表述。 所以，抗拉极限载荷与实验材料的截面积之比，就是抗拉强度。抗拉强度是材料单位面积上所能承受外力作用的极限。超过这个极限，材料将被解离性破坏。 那什么是屈服强度呢？屈服强度仅针对具有弹性材料而言，无弹性的材料没有屈服强度。比如各类金属材料、塑料、橡胶等等，都有弹性，都有屈服强度。而玻璃、陶瓷、砖石等等，一般没有弹性，这类材料就算有弹性，也微乎其微，所以，没有屈服强度一说。 弹性材料在受到恒定持续增大的外力作用下，直到断裂。究竟发生了怎样的变化呢？ 首先，材料在外力作用下，发生弹性形变，遵循胡克定律。什么叫弹性形变呢？就是外力消除，材料会恢复原来的尺寸和形状。当外力继续增大，到一定的数值之后，材料会进入塑性形变期。材料一旦进入塑性形变，当外力，材料的原尺寸和形状不可恢复！而这个造成两种形变的的临界点的强度，就是材料的屈服强度！对应施加的拉力而言，这个临界点的拉力值，叫屈服点。从晶体角度来说，只有拉力超过屈服点，材料的晶体结合才开始被破坏！材料的破坏，是从屈服点就已经开始，而不是从断裂的时候开始的！ 弄清楚这两个强度怎么来的了，所以说，屈服强度高的材料，能承受的破坏力就大，这是正确的。
屈服强度与抗拉强度
屈服强度与抗拉强度的定义屈服强度又称为屈服极限，常用符号δs，是材料屈服的临界应力值。（1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值）；（2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的永久形变）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩，应变增大，使材料破坏，不能正常使用。当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2％)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度（yield strength）。 抗拉强度（tensile strength） 试样拉断前承受的最大标称拉应力。对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。符号为RM，单位为MPA。 抗拉强度的定义及符号表示： 试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力（Fb），除以试样原横
截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度或者强度极限（σb），单位为N/mm2（MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为：σ=Fb/So 式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）；So--试样原始横截面积，mm2。抗拉强度（Rm）指材料在拉断前承受最大应力值。万能材料试验机当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。单位:kn/mm2(单位面积承受的公斤力) 抗拉强度：extensional rigidity. 抗拉强度=Eh，其中E为杨氏模量，h为材料厚度目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定。
(重)常见材料的力学性能
附录常用材料的力学及其它物理性能 一、玻璃的强度设计值 f g(MPa) JGJ102-2003表5.2.1 二、铝合金型材的强度设计值 (MPa) GB50429-2007表4.3.4 三、钢材的强度设计值(1-热轧钢材) f s(MPa) JGJ102-2003表5.2.3 四、钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢) f s(MPa) 五、材料的弹性模量E(MPa) JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9
六、 材料的泊松比υ JGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7 七、 材料的膨胀系数α(1/℃) JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7 八、 材料的重力密度γg (KN/m ) JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7 九、 板材单位面积重力标准值（MPa ） JGJ133-2001表5.2.2 十、 螺栓连接的强度设计值一(MPa) JGJ102-2003表B.0.1-1
十一、螺栓连接的强度设计值二(MPa) 十二、焊缝的强度设计值(MPa) JGJ102-2003表B.0.1-3
十三、不锈钢螺栓连接的强度设计值(MPa) JGJ102-2003表B.0.3 十四、楼层弹性层间位移角限值 GB/T21086-2007表20 十五、部分单层铝合板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.2
十六、铝塑复合板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.3 十七、蜂窝铝板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.4 十八、不锈钢板强度设计值（MPa） 附录常用材料的力学及其它物理性能十九、玻璃的强度设计值 f g(N/mm2) 二十、铝合金型材的强度设计值 f a(N/mm2)
2屈服强度的测定
二、屈服强度σ0.2的测定 一、概述 金属材料的屈服点（屈服强度）是工程实际中广泛应用的一个重要强度性能指标。对于没有明显屈服现象的金属材料，通常固定以产生0.2%残余应变时的应力（称为规定残余伸长应力）作为这类材料的屈服点，故又称为名义屈服极限、屈服强度等，用σ0.2表示。 二、实验目的： 1.学会测定无明显屈服阶段材料的名义屈服极限的原理和方法； 2.测定45钢的规定残余伸长应力σ0.2； 3.学习试验机和相关仪器的操作使用。 三、实验仪器，材料： 电子万能试验机，引伸计，游标卡尺，拉伸试样 四、实验原理 国标GB228-87《金属拉伸试验方法》规定，σ0.2表征试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距长度的0.2%时的应力，简称为规定残余伸长应力。表达式为： σr0.2=F r0.2A0 ? 式中，F r0.2为规定产生0.2%的残余伸长力， A0为试样平行长度部分的原始横截面面积。 金属材料规定残余伸长应力σ0.2和屈服点一样，表征材料开始塑性变形时的应力。其测试方法可分为图解法和引伸计（卸力）法。 1、图解法测σ0.2时，需要借助试验机上的自动绘图装置做出载荷F与伸长△L的关系曲线图。如图1所示。为了确保其测量精度，要求力轴每毫米所代表的应力一般不大于10N/mm2 ，曲线的高度应使F r出于力轴量程的1/2以上。伸长放大倍数的选择应使图中的OC段的长度不小于5mm。然后，在绘出的F-△L曲线图上，自弹性直线段与伸长轴的交点O起，在伸长轴上截取一相应于规定非比例伸长的OC段，即 OC=L r×K×0.2%=KL rεr其中L r为 图1 图解法测定σ0.2
材料的常用力学性能有哪些
材料的常用力学性能有哪些 材料的常用力学性能指标有哪些 材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能.锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括:强度、硬度、塑性和韧性等. (1)强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力.强度指标是设计中决定许用应力的重要依据,常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2和抗拉强度σb,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD. (2)塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力.塑性指标包括:伸长率δ,即试样拉断后的相对伸长量;断面收缩率ψ,即试样拉断后,拉断处横截面积的相对缩小量;冷弯(角)α,即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度. (3)韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力.韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值αk表示.Αk值或αk值除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的一些缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化.而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性. 表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力. (4)硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标. 力学性能主要包括哪些指标 材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征. 性能指标 包括:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度. 钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能. 金属材料的力学性能指标有哪些 一:弹性指标
材料屈服点的含义及求取时常见问题的分析
材料屈服点的含义及求取时常见问题的分析 任何的材料在受到外力作用时都会产生变形。在受力的初始阶段，一般来说这种变形与受到的外力基本成线性的比例关系，这时若外力消失，材料的变形也将消失，恢复原状，这一阶段通常称为弹性阶段，物理学中的虎克定律，就是描述这一特性的基本定律。但当外力增大到一定程度后，变形与受到的外力将不再成线性比例关系，这时当外力消失后，材料的变形将不能完全消失，外型尺寸将不能完全恢复到原状，这一阶段称为塑性变形阶段。 一切的产品与设备都是由各种不同性能的材料构成，它们在使用中会受到各种各样的外力作用，自然就会产生各种各样的变形，，但这种变形必须被限制在弹性范围之内，否则产品的形状将会发生永久变化，影响继续使用，设备的形状也将发生变化，轻则造成加工零部件精度等级下降，重则造成零部件报废，产生重大的质量事故。那么如何确保变形是在弹性范围内呢？从上面的分析已知材料的变形分为弹性变形与塑性变形两个阶段，只要找出这对已知材料的力学性能进行试验与理论分析，人们总结出了采用屈服点、非比例应力两个阶段的转折点，工程设计人员就可确保产品与设备的可靠运行。 由于材料种类繁多，性能差异很大，弹性阶段与塑性阶段的过渡情况很复杂，通过和残余应力等指标作为材料弹性阶段与塑性阶段的转折点的指标来反应材料的过渡过程的性能，其中屈服点与非比例应力是最常用的指标。虽然屈服点与非比例应力同是反应材料弹性阶段与塑性阶段“转折点”的指标，但它们反应了不同过渡阶段特性的材料的特点，因此它们的定义不同，求取方法不同，所需设备也不完全相同。因此笔者将分别对这两个指标进行分析。本文首先分析屈服点的情况： 从上面的描述，可以看出准确求取屈服点在材料力学性能试验中是非常重要的，在许多的时候，它的重要性甚至大于材料的极限强度值（极限强度是所有材料力学性能必需求取的指标之一），然而非常准确的求取它，在许多的时候又是一件不太容易的事。它受到许多因素的制约，归纳起来有： * 夹具的影响； * 试验机测控环节的影响； * 结果处理软件的影响； * 试验人员理论水平的影响等。 这其中的每一种影响都包含了不同的方面。下面逐一进行分析 一、夹具的影响 这类影响在试验中发生的机率较高，主要表现为试样夹持部分打滑或试验机某些力值传递环节间存在较大的间隙等因素，它在旧机器上出现的概率较大。由于机器在使用一段时间后，各相对运动部件间会产生磨损现象，使得摩擦系数明显降低，最直观的表现为夹块的鳞状尖峰被磨平，摩擦力大幅度的减小。当试样受力逐渐增大达到最大静摩擦力时，试样就会打滑，从而产生虚假屈服现象。如果以前使用该试验机所作试验屈服值正常，而现在所作试验屈服值明显偏低，且在某些较硬或者较脆的材料试验时现象尤为明显，则一般应首先考虑是这一原因。这时需及时进行设备的大修，消除间隙，更换夹块。 二、试验机测控环节的影响
屈服强度的工程意义
屈服强度的工程意义：传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力[σ]=σys/n，安全系数n一般取2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力[σ]=σb/n，安全系数n一般取6。 需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。 屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增高，对应力腐蚀和氢脆就敏感;材料屈服强度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。通常采用试验机来测试屈服强度。 抗拉强度的意义：在材料不产生颈缩时抗拉强度代表断裂抗力。脆性材料用于产品设计时，其许用应力是以抗拉强度为依据的。抗拉强度对一般的塑性材料有什么意义呢?虽然抗拉强度只代表产生最大均匀塑性变形抗力，但它表示了材料在材料试验机进行的静拉伸条件下的极限承载能力。对应于抗拉强度σb的外载荷，是试样所能承受的最大载荷，尽管此后颈缩在不断发展，实际应力在不断增加，但外载荷却是在很快下降的。 弹性模量的意义：弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。 静力韧度的意义：材料在用试验机进行静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。严格的说，它应该是真应力-应变曲线下所包围的面积也就是工程上为了简化方便，近似地采取：对塑性材料静力韧度是一个强度与塑性的综合指标。单纯的高强度材料象弹簧钢，其静力韧度不高，而只具有很好塑性的低碳钢也没有高的静力韧度，只有经淬火高温回火的中碳(合金)结构钢才具有最高的静力韧度。 硬度并不是金属独立的基本性能。一般硬度计进行硬度测试。它是指金属在表面上的不大体积内抵抗变形或者破裂的能力。 现在这些表征力学性能的量都可以通过材料试验机进行试验直接得出结果的。比如我们澳珂仪器网站上就有万能材料试验机，液压万能试验机等可以测试这些力学性能的材料试验设备。但是，各种力学性能测试根据不同的标准，不同的试验机得出的数据有所差异。因而在选购试验机的时候要特别注意听专家的意见。应该提供试验规程或标准并获取相应的技术方案较为稳妥。 金属材料的硬度含义 金属材料的硬度含义（如HBS，HB，HR，HK，HRA，HRB，HRC等） HBS（布氏硬度）是硬度指标。布氏硬度是根据压痕单位表面积上的载荷大小来计算硬度值，它不适用于测定硬度较高的材料。 布氏硬度＝F（载荷）/A凹（压痕球形表面积） 金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。 A、布氏硬度（HB）
金属材料屈服强度的影响因素.
金属材料屈服强度及其影响因素 屈服强度是指材材料开始产生宏观塑性变形时的应力。对于屈服现象明显的材料，屈服强度就屈服点的应力—屈服值；对于屈服现象不明显的材料，通常将应力-应变曲线上以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为σ0.2或σys。 屈服强度通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。 影响屈服强度的因素 影响屈服强度的内在因素有： 1.金属本性及晶格类型——纯金属单晶体的屈服强度由位错运动时所受的阻力决定。这些阻力有晶格阻力和位错间交互作用产生的阻力之分。其中晶格力与位错宽度和柏氏矢量有关，而两者又与晶体结构有关。位错间交互产生的阻力包括平行位错间交互产生的阻力和运动位错与林位错交互产生的阻力。用公式表示：T=αGb/L,式中α为比例系数，又因为密度ρ与1/L2成正比，因此，T=αGb ρ1/2，由此可见，密度增加，屈服强度也随之增加。 2.晶粒大小和亚结构——晶粒大小的影响是晶界影响的反映，减小晶粒尺寸将增加位错运动障碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，将使屈服强度提高。许多金属与合金的屈服强度与晶粒大小的关系均符合霍尔佩奇公式σ s =σ j +k y d-1/2,式中，σ j 是位错在基体金属中运动的总阻力，亦称摩擦阻力，它决定于 晶体结构和位错密度；k y 是度量晶界对强化贡献大小的钉扎常数，或表示滑移带端部的应力集中系数；d为晶粒平均尺寸。亚晶界的作用和晶界类似，也阻碍位错的运动。 3.溶质元素——纯金属中融入溶质原子形成间隙型或置换型固溶合金将会显著提高屈服强度，此即为固溶强化。这主要是由于溶质原子和溶剂原子直径不同，在溶质周围形成了晶格畸变应力场，该应力场产生交互作用，使位错运动受阻，从而提高屈服强度。 4.第二相——工程上的金属材料，其显微组织一般是多相的。第二相对屈服强度的影响与质点本身在金属材料屈服变形过程中能否变形有很大关系。据此可将第二相质点分为不可变形和可变形的两类。 根据位错理论，位错线只能绕过不可变形的第二相质点，为此，必须克服弯曲位错的线张力。不可变形第二相质点的金属材料，其屈服强度与流变应力就决定于第二相质点之间的间距。对于可变形的第二相质点，位错可以切过，使之同基体一起变形，由此也能提高屈服强度。 第二相的强化效果还与其尺寸、形状、数量和分布以及第二相与基体的强度、塑性相应硬化特性、两相间的晶体学配合和界面能等因素有关。在第二相体积比相同的情况下，长形质点显著影响位错运动，因而具有此种组织的金属材料，其屈服强度就比球状的高。 综上所述，表征金属微量塑性变形抗力的屈服强度是一个对成分、组织极其敏感的力学性能指标，受许多内在因素的影响，改变合金成分或热处理工艺可使屈服强度产生明显变化。
材料强度的分类.
强度的分类 金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。 强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种: (1)抗压强度--材料承受压力的能力. (2)抗拉强度--材料承受拉力的能力. (3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力. (4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力. 一、屈服强度 材料拉伸的应力-应变曲线 yield strength 屈服强度（yield strength）是材料屈服的临界应力值。 （1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是在屈服点在应力（屈服值）；（2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的永久形变）时的应力。通常用作固体材料力
学机械性能的评价指标，是材料的实际使用极限。因为材料屈服后产生颈缩，应变增大，使材料失去了原有功能。 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(σs或σ0.2)。 有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0. 2％)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度（yield strength）。 首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销不能恢复原来形状，形状发生变化） 建筑钢材以屈服强度作为设计应力的依据。 所谓屈服，是指达到一定的变形应力之后，金属开始从弹性状态非均匀的向弹-塑性状态过度，它标志着宏观塑性变形的开始。 二、抗拉强度 抗拉强度（tensile strength） 抗拉强度（бb）指材料在拉断前承受最大应力值。 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。 单位:kn/mm２(单位面积承受的公斤力) 抗拉强度：extensional rigidity. 抗拉强度=Eh，其中E为杨氏模量，h为材料厚度 目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定! 三、抗压强度
材料的屈服和抗拉强度的区别
1.屈服标准 工程上常用的屈服标准有三种： (1)比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力，国际上常采用σp 表示，超过σp时即认为材料开始屈服。 (2)弹性极限试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。国际上通常以σel表示。应力超过σel时即认为材料开始屈服。 (3)屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以 0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为σ 0.2或σys。 2.影响屈服强度的因素 影响屈服强度的内在因素有： 结合键、组织、结构、原子本性。如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是： (1)固溶强化； (2)形变强化； (3)沉淀强化和弥散强化； (4)晶界xx强化。 沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。 影响屈服强度的外在因素有：
温度、应变速率、应力状态。随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。 3.屈服强度的工程意义 传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力[σ]=σys/n，安全系数n一般取2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力[σ]=σb/n，安全系数n一般取6。 需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。 屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增高，对应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。 材料开始屈服以后，继续变形将产生加工硬化。 4.加工硬化指数n的实际意义 加工硬化指数n反应了材料开始屈服以后，继续变形时材料的应变硬化情况，它决定了材料开始发生颈缩时的最大应力。n还决定了材料能够产生的最大均匀应变量，这一数值在冷加工成型工艺中是很重要的。 对于工作中的零件，也要求材料有一定的加工硬化能力，否则，在偶然过载的情况下，会产生过量的塑性变形，甚至有局部的不均匀变形或断裂，因此材料的加工硬化能力是零件安全使用的可靠保证。 形变硬化是提高材料强度的重要手段。不锈钢有很大的加工硬化指数n=
材料力学性能的术语解读--屈服强度
材料力学性能的术语解读－－屈服强度 更多不锈钢管知识，请登录西安不锈钢管网站：https://www.wendangku.net/doc/ee6258750.html, 屈服强度yield strength，又称为屈服极限，是材料屈服的临界应力值。 （1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值）；（2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的永久形变）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩，应变增大，使材料破坏，不能正常使用。 当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(σs或σ0.2)。 有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2％)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度（yield strength）。 首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销后可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销后不能恢复原来形状，形状发生变化，伸长或缩短） 建筑钢材以屈服强度作为设计应力的依据。 所谓屈服，是指达到一定的变形应力之后，金属开始从弹性状态非均匀的向弹-塑性状态过度，它标志着宏观塑性变形的开始。 屈服强度标准： 工程上常用的屈服标准有三种： 1、比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力，国际上常采用σp表示，超过σp时即认为材料开始屈服。 2、弹性极限试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。国际上通常以σel 表示。应力超过σel时即认为材料开始屈服。 3、屈服强度以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，符号为σ0.2或σys。影响屈服强度的因素： 影响屈服强度的内在因素有： ---结合键、组织、结构、原子本性。如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(1)固溶强化；(2)形变强化；(3)沉淀强化和弥散强化；(4)晶界和亚晶强化。沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。