鋼材受力初期,應力與應變成比例地增長,應力與應變之比為常數,稱為彈性模量,即E =б/ε。這個階段的最大應力(P點對應值)稱為比例極限бp。彈性模量反映了材料受力時抵抗彈性變形的能力,即材料的剛度,它是鋼材在靜荷載作用下計算結構變形的一個重要指標。 應力超過比例極限后,應力-應變曲線略有彎曲,應力與應變不再成正比例關系,但卸去外力時,試件變形能立即消失,此階段產生的變形是彈性變形。不產生殘留塑性變形的最大應力(e點對應值)稱為彈性極限бe。事實上,бp與бe相當接近。
屈服強度:是金屬材料發生屈服現象時的屈服極限,亦即抵抗微量塑性變形的應力。由于下屈服點的數值較為穩定,因此以它作為材料抗力的指標,稱為屈服點或屈服強度,用бs表示。
有些鋼材(如高碳鋼)無明顯的屈服現象,通常以發生微量的塑性變形(0.2%)時的應力作為該鋼材的屈服強度,稱為條件屈服強度(б0.2)。高碳鋼拉伸時的應力-應變曲線如下圖所示。
影響屈服強度的因素
影響屈服強度的內在因素有:結合鍵、組織、結構、原子本性。
如將金屬的屈服強度與陶瓷、高分子材料比較可看出結合鍵的影響是根本性的。從組織結構的影響來看,可以有四種強化機制影響金屬材料的屈服強度,這就是:(1)固溶強化;(2)形變強化;(3)沉淀強化和彌散強化;(4)晶界和亞晶強化。沉淀強化和細晶強化是工業合金中提高材料屈服強度的最常用的手段。在這幾種強化機制中,前三種機制在提高材料強度的同時,也降低了塑性,只有細化晶粒和亞晶,既能提高強度又能增加塑性。
影響屈服強度的外在因素有:溫度、應變速率、應力狀態。
隨著溫度的降低與應變速率的增高,材料的屈服強度升高,尤其是體心立方金屬對溫度和應變速率特別敏感,這導致了鋼的低溫脆化。應力狀態的影響也很重要。雖然屈服強度是反映材料的內在性能的一個本質指標,但應力狀態不同,屈服強度值也不同。我們通常所說的材料的屈服強度一般是指在單向拉伸時的屈服強度。