1. 什么是低碳钢的屈服现象
低碳钢的拉伸曲线会有一个非常明显的屈服平台,及进入屈服阶段,会有屈服降落的现象。这是一种塑性失稳的表现。背后的原因是材料的塑性形变和形变硬化的竞争。当塑性变形的能量大于形变硬化的能量,曲线就下落,反之就出现了曲线上扬。这个下降的最低点和上扬的最高点,就是所谓的上屈服和下屈服。
一般,我们所谓的屈服强度是一个条件屈服,即实现规定材料允许的残余变形量。我们常用的是σ 0.2。
2. 什么是屈服强度
当材料承受的外力超过其极限值,即屈服强度,材料将永久失效,无法恢复原状。对于低碳钢,其屈服极限为207MPa。若外力大于此值,零件将经历永久变形;反之,小于这个值,零件仍可恢复原形。
屈服强度是评价固体材料力学性能的重要参数,标志着材料实际应用中的极限。当应力突破材料的屈服极限,材料会经历颈缩,应变显著增大,最终可能导致材料的破坏和失效。超过弹性极限后,材料进入屈服阶段,变形迅速上升,此时除了弹性变形,还伴有部分塑性变形。在应力达到B点后,塑性应变急剧增加,应力应变曲线会出现微小波动,这一阶段的特性被称为屈服。上屈服点和下屈服点分别代表这一阶段的最大和最小应力,通常以较为稳定的下屈服点(ReL或Rp0.2)作为抗力指标。
对于高碳钢这类钢材,由于缺乏明显的屈服现象,其屈服强度通常定义为产生微小塑性变形(0.2%)时的应力,称为条件屈服强度。
材料的变形分为弹性和塑性两类。弹性变形指的是在去除外力后材料能恢复原状的变形,而塑性变形则是指外力撤销后材料形状永久变化,无法复原,这在建筑钢材的设计中通常以屈服强度作为设计应力的基准。
3. 低碳钢的屈服强度和弹性模量的关系是什么
1.低碳钢:低碳钢为塑性材料.开始时遵守胡克定律沿直线上升,比例极限以后变形加快,但无明显屈服阶段。相反地,图形逐渐向上弯曲。这是因为在过了比例极限后,随着塑性变形的迅速增长,而试件的横截面积逐渐增大,因而承受的载荷也随之增大。
从实验我们知道,低碳钢试件可以被压成极簿的平板而一般不破坏。因此,其强度极限一般是不能确定的。我们只能确定的是压缩的屈服极限应力。
2.铸铁:铸铁为脆性材料,其压缩图在开始时接近于直线,与纵轴之夹角很小,以后曲率逐渐增大,最后至破坏,因此只确定其强度极限。
低碳钢(mild steel)为碳含量低于0.25%的碳素钢,因其强度低、硬度低而软,故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢,大多不经热处理用于工程结构件,有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体,其强度和硬度较低,塑性和韧性较好。因此,其冷成形性良好,可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢还具有良好的焊接性。
含碳量从0.10%至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造,焊接和切削, 常用于制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体,其强度和硬度较低,塑性和韧性较好。因此,其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢材具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低,切削加工性不佳,正火处理可以改善其切削加工性。低碳钢一般轧成角钢、槽钢、工字钢、钢管、钢带或钢板、
用于制作各种建筑构件、容器、箱体、炉体和农机具等。优质低碳钢轧成薄板,制作汽车驾驶室、发动机罩等深冲制品;还轧成棒材,用于制作强度要求不高的机械零件。低碳钢在使用前一般不经热处理,碳含量在0.15%以上的经渗碳或氰化处理,用于要求表层温度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。低碳钢由于强度较低,使用受到限制。适当增加碳钢中锰含量,并加入微量钒、钛、铌等合金元素,可大大提高钢的强度。
若降低钢中碳含量并加入少量铝、少量硼和碳化物形成元素,则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高,并保持较好的塑性和韧性。