屈服强度的测定

二、屈服强度σ0.2的测定

一、概述

金属材料的屈服点（屈服强度）是工程实际中广泛应用的一个重要强度性能指标。对于没有明显屈服现象的金属材料，通常固定以产生0.2%残余应变时的应力（称为规定残余伸长应力）作为这类材料的屈服点，故又称为名义屈服极限、屈服强度等，用σ0.2表示。

二、实验目的：

1.学会测定无明显屈服阶段材料的名义屈服极限的原理和方法；

2.测定45钢的规定残余伸长应力σ0.2；

3.学习试验机和相关仪器的操作使用。

三、实验仪器，材料：

电子万能试验机，引伸计，游标卡尺，拉伸试样

四、实验原理

国标GB228-87《金属拉伸试验方法》规定，σ0.2表征试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距长度的0.2%时的应力，简称为规定残余伸长应力。表达式为：

σr0.2=F r0.2A0

⁄

式中，F r0.2为规定产生0.2%的残余伸长力，

A0为试样平行长度部分的原始横截面面积。

金属材料规定残余伸长应力σ0.2和屈服点一样，表征材料开始塑性变形时的应力。其测试方法可分为图解法和引伸计（卸力）法。

1、图解法测σ0.2时，需要借助试验机上的自动绘图装置做出载荷F与伸长△L的关系曲线图。如图1所示。为了确保其测量精度，要求力轴每毫米所代表的应力一般不大于10N/mm2 ，曲线的高度应使F r出于力轴量程的1/2以上。伸长放大倍数的选择应使图中的OC段的长度不小于5mm。然后，在绘出的F-△L曲线图上，自弹性直线段与伸长轴的交点O起，在伸长轴上截取一相应于规定非比例伸长的OC段，即

OC=L r×K×0.2%=KL rεr其中L r为

图1 图解法测定σ0.2

引伸计标距，K为引伸计放大倍数，εr为残余伸长应变，即等于0.2%。然后过C点做弹性直线段的平行线CA交曲线于A点，则A点对应的拉力F r即为所测规定残余伸长相对应的F r0.2。根据F r0.2可计算出规定残余伸长应力σ0.2。此法是一次加载后，即可求出σ0.2，但要求有高精度的自动测绘设备，例如电子万能试验机（力传感器、位移传感器及记录绘图装置等）才能保证其测量精度要求。所以在一般情况下不采用此法。常采用引伸计（卸力）法来测量金属材料的σ0.2。

2、采用引伸计（卸力）法σ0.2时，其具体步骤为：

（1）根据前面拉伸实验做好准备工作，如测量直径，安装试样及调整引伸计等。（2）计算引伸计标距L r内产生0.2%的残余变形所对应的规定残余伸长值

（0.2%L r）及其在引伸计上的飞个数A，

即规定残余伸长值在引伸计上的分个数A=规定残余伸长值

引伸计每分格值

。

（3）加初始载荷F0。即相当于预计规定残余伸长应力的10%的力。安装好引伸计。继续加力至2F0后再卸力到F0，调整引伸计的零点或引伸计的条件零点为1分格（分格数的初读数）

（4）从F0开始加载，第一次施力致使试样在引伸计标距内产生的总伸长为

K×L r×εr+(1~2)分格，即A+（1~2）格。式中第一项为规定残余伸长，

第二项为弹性伸长。然后卸载至F0，在引伸计上读出首次卸力的残余伸长。以后每次施力应使试样产生总伸长为其前一次的总伸长加上规定残余伸长与二次残余伸长（卸至F0）之差，再加上1~2分格的弹性伸长增量。实验直至实测的残余伸长值等于或稍大于规定残余伸长值为止，如图2所示。

（5）的分格数计入附表中，然后计算其残余伸长值并与规定残余伸长应力σ0.2所要求的残余伸长比较。最后用内插法计算出相当于规定残余伸长时所对应的力F r0.2。

图2 引伸计（卸力）法测定σ0.2

五、实验步骤：

1.测量直径d。用千分尺测量试样工作长度内两端及中央三处的直径，每处应在

两个相互垂直的方向各测量一次，取平均值。

2.用分度机对试样进行分度，将试样的工作长度分为十等分，每等分间距10mm。

3.安装引伸计，装夹试样到试验机上，开启油泵，对试样进行加载。

4.加载时注意记录屈服载荷P s及最大载荷P b。

5.取下试样，用游标卡尺测量断裂后的总长度L k和颈缩处的最小直径d k。

六、实验报告要求

1.简述实验名称、目的要求、设备仪器及实验过程。

2.给出材料的σ0.2的值（包含记录原始数据表格）。

3.分析实验误差及其原因。

七、思考题

1.测定材料的规定残余伸长应力σ0.2有何实际意义？

2.用引伸计（卸力）法来测量金属材料的σ0.2时为什么要反复加、卸载？初始

载荷F0是否影响测量结果？