Как зависимость прочности на растяжение и предела текучести металлов влияет на их использование

Важно проанализировать различные механические свойства любого металла, прежде чем рассматривать его применение для проекта. В связи с этим прочность на растяжение и предел текучести являются двумя наиболее важными свойствами, которые следует учитывать, поскольку они дают глубокое представление о способности материала выдерживать нагрузки с необратимой деформацией и без нее.

Ниже мы кратко опишем зависимость прочности на растяжение от предела текучести и то, как эти значения могут повлиять на структурную целостность и изготовление различных металлов.

Прочность на растяжение и предел текучести

Давайте углубимся в различия между пределом прочности на растяжение и пределом текучести, а также их влияние на металлы.

Прочность на растяжение

Максимальное растягивающее напряжение, которое материал может выдержать до разрыва, называется пределом прочности. За пределами этого предела материал сужается и распадается на куски.

Говоря о прочности на растяжение, также может представлять интерес пластичность материала. Пластичный материал может деформироваться больше, чем хрупкий материал, прежде чем сломается.

Урожайность

Предел текучести представляет собой максимальное напряжение, которое материал может выдержать, не подвергаясь какой-либо пластической деформации. Это представлено как предел текучести на графике напряжения-деформации, как показано ниже.

<я> <я> Как видно из графика, при малых деформациях деформация упругая. Это продолжается до тех пор, пока сила не достигнет предела пропорциональности (точка A) и меняет направление, если нагрузка снимается до этой точки.

От точки А до точки В маленькое напряжение порождает большую деформацию — первое отклонение кривой от линейности. Если напряжение более сильное, форма частично восстанавливается.

После верхнего предела текучести (В) материал теряет эластичность и переходит в зону пластичности. Уровень напряжения, который вызывает заметную пластическую деформацию, называется пределом текучести. Дальнейшее увеличение деформирующей силы в конечном итоге приводит к разрушению материала.

Характер постоянной деформации зависит от типа материала.

Для некоторых пластичных материалов, таких как медь и алюминий, невозможно установить точный предел текучести, так как металл может растягиваться при больших значениях напряжения. В таких случаях, проводя линию, параллельную начальному прямолинейному участку кривой напряжения-деформации, но смещенную от нее на 0,2%, мы получаем максимальное значение напряжения, также известное как доказательство напряжения.

В таблице ниже сравнивается предел прочности при растяжении с пределом текучести, который применим для любого металла в целом.

Прочность на растяжение	Предел текучести
Измеряется в месте перелома Для расчета используется только одноосная нагрузка Предел прочности при растяжении соответствует пику пластической деформации Значение выше предела текучести Может быть рассчитан со 100% точностью	Измеряется в точке деформации Оцениваются многоосевые напряжения Предел текучести – это пик упругой деформации. Меньшее значение, чем предел прочности при растяжении Для пластичных материалов требуется доказательство нагрузки

Важность прочности на растяжение и предела текучести в металлах

Анализ зависимости прочности на растяжение от предела текучести металла становится необходимым в следующих сценариях.

Признание структурной целостности

Предел прочности и предел текучести металла определяют области его применения. В случае более крупных проектов, таких как аэрокосмическая или строительная отрасли, эти факторы являются вопросом жизни и смерти. Конструкторы заботятся о том, чтобы максимальное напряжение никогда не достигало предела текучести используемого металла. С другой стороны, предел прочности на растяжение говорит нам о максимальной силе, которую может выдержать металлическая конструкция, прежде чем она разрушится.

Изготовление металлов

Металлы проверяются на прочность и пластичность на разных этапах жизненного цикла изделия. Верхний предел нагрузки (предел текучести) описывает поведение металла при различных технологических процессах, включая прессование, прокатку и ковку. Предел прочности на растяжение устанавливает максимальный предел нагрузки для продукта, при превышении которого он может потерять какое-либо важное свойство из-за необратимых изменений в кристаллической структуре металла.

Тестирование суперсплавов

Легко использовать предел текучести как один из параметров для испытания суперсплава. В отличие от обычного металлического сплава суперсплав демонстрирует высокий предел текучести при высоких температурах. Таким образом, они предпочтительнее для высоконадежных приложений.

Прочность на растяжение и предел текучести различных металлов

Давайте сравним прочность на растяжение и предел текучести некоторых часто используемых металлов.

<тд>276 <тд>193 <тд>220 <тд>70

Металл	Прочность на растяжение (МПа)	Предел текучести (МПа)
Алюминий 6061 T6	310
Алюминий 5052 H32	227
Латунь	250	95
Медь
Конструкционная сталь (ASTM-A36)	400	250
Титановый сплав	900	730
Труба из углеродистой стали A106 Марка C	485	275
Инвар	400	230
Вольфрам	980	750
Ванадий	800	776

Металлы с высокой прочностью на растяжение и пределом текучести сопряжены с трудностями при механической обработке. Например, вольфрам обладает самой высокой прочностью на растяжение среди всех других металлов. Однако при комнатной температуре он становится очень хрупким и подвергается нежелательному скалыванию. Для создания благоприятных условий обработки необходимо использовать специальные методы термообработки. Наличие рядом опытного поставщика услуг по металлообработке поможет вам с легкостью преодолеть все эти проблемы.

Качественные металлические услуги от надежного поставщика

В Industrial Metal Service мы имеем более чем двадцатилетний опыт предложения широкого спектра новых и проверенных остатков металлов, включая нержавеющую сталь, алюминий, титан и другие, нашим клиентам в районе залива Сан-Франциско и за его пределами. Мы заслужили репутацию надежного и заслуживающего доверия поставщика металла и услуг, и мы хотим, чтобы у вас были лучшие материалы для всех типов сварки и других производственных процессов.