材料拉伸过程

力-伸长曲线是指在拉伸试验中外力与试样伸长量之间的关系曲线，曲线的纵坐标为拉力F，横坐标为绝对伸长△L。若将力-伸长曲线图纵坐标F除以试样的原始横截面积，横坐标△L除以试样的标距L，即可得到材料的应力-应变曲线，该图形不再与试样的几何尺寸有关，因而具有更加广泛的意义。由于退火低碳钢在拉伸试验过程中各个变形阶段表现得最为明显，所以一般用退火低碳钢作为力-伸长曲线及应力-应变曲线的典型来分析。低碳钢力-伸长曲线图整个拉伸过程中的变形可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部塑性变形阶段。Oe阶段：弹性阶段。此阶段试样变形为弹性变形，外力卸除后试样可以完全恢复原貌。拉伸开始后，试样的伸长随力的增加而增大。在P点以下拉伸力F和伸长量△L呈直线关系。当拉伸力超过Fp后，F-△L呈非线性关系，直至最大弹性力Fe。P点的应力称为比例极限。e点应力则称为弹性极限。eC阶段：屈服阶段。当外力超过最大弹性力Fe之后，试样便产生不可恢复的永久变形，即出现塑性变形。当外力增加一定值之后，力-伸长曲线出现锯齿状的峰和谷，这种外力不增加或者减少的条件下试样仍然伸长的现象称为屈服现象。这个阶段的外力称为屈服力，首次下降前的屈服力称为上屈服力，即A点外力。屈服阶段最小的外力称为下屈服力。屈服阶段过后，金属材料发生明显塑性变形。C点应力称为屈服强度或屈服点，对于无明显屈服的塑性材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，又叫名义屈服极限或δ0.2。CB阶段：强化阶段。屈服阶段过后，外力与变形不成比例增加。力-伸长曲线中B点即为材料在拉伸时的最大力。B点的应力称为抗拉强度或者强度极限。BK阶段：局部塑性变形阶段。外力超过最大值Fb之后，材料某一部分横截面发生收缩，即“缩颈”现象。试样抵抗变形能力下降，外力随之下降而变形继续增加。至K处，试样断裂。K点的应力称为断裂强度。但对于工程使用的金属而言，大部分没有明显的屈服现象。而部分低塑性材料甚至没有缩颈现象，最大的力即为断裂时的外力。应力-应变曲线如前所述，若将力-伸长曲线图纵坐标F除以试样的原始横截面积，横坐标△L除以试样的标距L，即可得到材料的应力-应变曲线。低碳钢应力-应变曲线图