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钢材的抗拉性能主要表现在哪些方面?

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抗拉性能是钢材的主要性能,通过拉伸试验可以测得屈服强度、抗拉强度、伸长率等技术指标。钢材(低碳钢)的抗拉过程主要包括弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段四个阶段。

(1)弹性阶段(OA段)

应力与应变成正比例关系。弹性阶段的最高点(A点)所对应的应力称为比例极限或弹性极限,用σp表示。应力与应变的比值为常数,称为弹性模量,反映钢材的刚度。

(2)屈服阶段(AB段)

应力与应变不再成正比例关系,应力的增长滞后于应变的增长,甚至会出现应力减小的情况,这一现象称为屈服。B上为屈服上限,B下为屈服下限。因B下点较稳定且容易测定,故常以屈服下限作为钢材的屈服强度,称为屈服点。用σs表示,是结构设计时钢材强度的依据。

(3)强化阶段(BC段)

当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶格扭曲、晶粒破碎等原因,阻止了塑性变形的进一步发展,钢材抵抗外力的能力重新提高,应力-应变图由B上升至最高点C, C点为极限抗拉强度,用σb表示。σs/σb为屈强比,是评价钢材受力特征的一个参数,反映钢材超过屈服点工作的可靠度、安全度。常用碳素钢的屈强比为0.58~0.63,合金钢为0.65~0.75。

(4)颈缩阶段(CD段)

过C点后,材料变形迅速增大,而应力反而下降。试件在拉断前,于薄弱处截面显著缩小,产生“颈缩现象”,直至断裂。反映了钢材的塑性,用伸长率或断面收缩率表示。

伸长率:量出拉断后标距部分的长度L1,标距的伸长值与原始标距L0的百分率称为伸长率。通常以δ5和δ10分别表示L0=5d0和L0=10d0(d0为试件直径)时的伸长率。对同一种钢材,δ5应大于δ10。 钢材拉断前后的试件断面收缩率:测定试件拉断处的截面积(A1),试件拉断前后截面积的改变量与原始截面积(A0)的百分比:中碳钢与高碳钢(硬钢)拉伸时的应力-应变曲线与低碳钢不同,无明显屈服现象,伸长率小,断裂时呈脆性破坏。这类钢材由于不能测定屈服点,规范规定以产生0.2%残余变形时的应力值作为名义屈服点,也称条件屈服点,用σ0.2表示。

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