什么是屈服强度和抗拉强度(知识参考)

什么是屈服强度和抗拉强度

要说这两个概念，先从材料是如何被破坏的说起。任何材料在受到不断增大或者持续恒定或者持续交变的外力作用下，最终会超过某个极限而被破坏。对材料造成破坏的外力种类很多，比如拉力、压力、剪切力、扭力等。屈服强度和抗拉强度这两个强度，仅仅是针对拉力而言。这两个强度是通过拉伸试验得出的，是通过拉力试验机（一般是万能试验机，可以进行各种拉和压以及弯曲的试验），用规定的恒定的加荷速率(就是单位时间内拉力的增加量)，对材料进行持续拉伸，直到断裂或达到规定的破坏程度（比如有些对接焊缝强度试验可以不拉断），这个造成材料最终破坏的力，就是该材料的抗拉极限载荷。抗拉极限载荷是一个力的表述，单位为牛顿（N），因为牛顿是一个很小的单位，所以，大部分情况下用千牛（KN）的比较多。因为各种材料大小不一，所以抗拉极限载荷很难评判材料的强度。所以，用抗拉极限载荷除以实验材料的截面积，就得到单位面积的抗拉极限载荷。单位面积上受的力，这是一个强度的表述，单位是帕斯卡（Pa），同样，帕斯卡是一个极小的单位，一般都用兆帕（MPa）来表述。

所以，抗拉极限载荷与实验材料的截面积之比，就是抗拉强度。抗拉强度是材料单位面积上所能承受外力作用的极限。超过这个极限，材料将被解离性破坏。

那什么是屈服强度呢？屈服强度仅针对具有弹性材料而言，无弹性的材料没有屈服强度。比如各类金属材料、塑料、橡胶等等，都有弹性，都有屈服强度。而玻璃、陶瓷、砖石等等，一般没有弹性，这类材料就算有弹性，也微乎其微，所以，没有屈服强度一说。

弹性材料在受到恒定持续增大的外力作用下，直到断裂。究竟发生了怎样的变化呢？

首先，材料在外力作用下，发生弹性形变，遵循胡克定律。什么叫弹性形变呢？就是外力消除，材料会恢复原来的尺寸和形状。当外力继续增大，到一定的数值之后，材料会进入塑性形变期。材料一旦进入塑性形变，当外力，材料的原尺寸和形状不可恢复！而这个造成两种形变的的临界点的强度，就是材料的屈服强度！对应施加的拉力而言，这个临界点的拉力值，叫屈服点。从晶体角度来说，只有拉力超过屈服点，材料的晶体结合才开始被破坏！材料的破坏，是从屈服点就已经开始，而不是从断裂的时候开始的！

弄清楚这两个强度怎么来的了，所以说，屈服强度高的材料，能承受的破坏力就大，这是正确的。

但我要说的是不管哪个强度，只拿一个来说事，都不能说明这种材料安全与否或者结实与否！

咱们这里就说钢材吧，别的不说了。关于屈服强度和抗拉强度还有一个参数，可能知道的人不多，它究竟起什么左右，可能知道的人更少。这个参数就是屈强比！屈强比就是屈服强度和抗拉强度的比值。范围是0~1之间。屈强比是衡量钢材脆性的指标之一。屈强比越大，表明钢材屈服强度和抗拉强度的差值越小，钢材的塑性越差，脆性就越大！

为什么这样说呢，这里要引进一个新的指标——延伸率。通俗一点说就是钢材被拉断后，和原来比，伸长了多少。这是检验钢材塑性好坏的一个重要指标。这个数值越大，表明钢材的延展性越好。上面我说了，当钢材拉伸超过屈服点之后，这个时候的钢材已经不可能恢复原来的尺寸，一直到断裂，钢材都在不断的被拉长。屈强比越大，屈服强度和抗拉强度的差值越小，那么在的加荷速率不变的情况下，钢材被拉长的时间就越短，那么延伸率就越低。

有点罗嗦了！下面进入正题！

根据能量守恒定律，能量只能转换或者传递。当钢材被拉伸的时候，归根结底是能量的转换吸收。在屈服点之前，钢材处于弹性形变期，外部拉力几乎全部被弹力抵消（转化为弹性势能），外来能量并没有多少被吸收或者转化，只有少量转化为热能。当过屈服点之后，外力部分被弹力抵消（转化为弹性势能），而部分则被转化为热能，外力的作用于钢材上的能量，主要是在塑性形变期被吸收的！

我上面提到，材料的破坏是从屈服点开始的。屈强比越低，那么材料从开始破坏到断裂的时间越长，屈强比越高，材料从开始破坏到断裂的时间越短。能量在屈服点到断裂点之间被大量转化为热能。

所以，单纯说屈服强度高或者抗拉强度高，那么这种材料就一定好或者更安全。未必！只有屈服强度高，同时屈强比低的钢材，才更安全一些！可惜，这样的钢材成本太高，都不大可能被用于民用车辆上。

现在钢材除强度，还有一个重要的指标就是韧性！到目前为止，我还没有看到那一家车企对所用钢材的韧性如何做一个描述！基本上都是对钢材的强度大肆渲染！恰恰相反的是，在绝大多数情况下，提高钢材的强度，往往会降低钢材的韧性！降低韧性，就是增加脆性！而钢材的韧性，是关系到钢材安全的一个重要指标

有一个指标可能被车企有意无意的遗忘了——冲击韧性或冲击功。