比例极限和弹性极限的区别 ，材料拉伸性能简介

材料拉伸性能指标，又称力学性能指标，用应力 " 应变曲线上反映变形过程性质发生变化的临界值表示。力学性能指标可分为二类：反映材料对塑性变形和断裂的抗力的指标，称为材料的强度指标；反映材料塑性变形能力的指标，称为材料的塑性指标。

一、屈服强度

原则上，材料的屈服强度应理解为开始塑性变形时的应力值。但实际上，对于连续屈服的材料，这很难作为判定材料屈服的准则，因为工程中的多晶体材料，其各晶粒的位向不同，不可能同时开始塑性变形，当只有少数晶粒发生塑性变形时，应力-应变曲线上难以"觉察"出来。只有当较多晶粒发生塑性变形时，才能造成宏观塑性变形的效果。因此，显示开始塑性变形时应力水平的高低，与测试仪器的灵敏度有关。工程上采用规定一定的残留变形量的方法，确定屈服强度。

工程上常用的屈服标准有三种：

比例极限 应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力值，用σp表示，超过σp 时，即认为材料开始屈服。

弹性极限 试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力值，用σ_e1表示，超过σe1时，即认为材料开始屈服。

上述二定义并非完全等同，有的材料，如高强度晶须，可以超出应力-应变的线性范围，发生较大的弹性变形。一般材料中弹性极限稍高于比例极限。工程上之所以要区分它们，是因为有些设计，如火炮筒材料，要求有高的比例极限，而另一些情况，如弹簧材料，要求有高的弹性极限。

屈服强度 以规定发生一定的残留变形为标准，如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度，用σ0.2或σys表示。

上述定义都是以残留变形为依据的，彼此区别在于规定的残留变形量不同。现行国家标准将屈服强度规范为三种情况。

1、规定非比例伸长应力（σp）试样在加载过程中，标距长度内的非比例伸长量达到规定值（以%表示）的应力，如σp0.01，σp0.05等。

σp通常用图解法测定，对有明显弹性直线段的材料，可利用自动记录的载荷-伸长（p-Δl）曲线，如图3-1-3，自弹性直线段与伸长轴的交点O起，截取一相应于规定非比例伸长的线段

其中n为拉伸图放大倍数，Le为引伸计标距，εp为规定的非比例伸长率），过C点作弹性直线段的平行线CA，交曲线于A点，A点对应的载荷Pp即为所测定的非比例伸长载荷，规定非比例伸长应力由下式计算

规定残余伸长应力（σr）试样卸载后，其标距部分的残余伸长达到规定比例时的应力，常用的为σr0.2，即规定残余伸长率为0.2%时的应力值。

测定σr通常用卸载法（如图3-1-4），即当卸载后所得残余伸长为规定残余伸长载荷pr，规定残余伸长应力由下式计算

σr=Pr/A0 （1-5）

3、规定总伸长应力（σt）试样标距部分的总伸长（弹性伸长与塑性伸长之和）达到规定比例时的应力。应用较多的规定总伸长率为0.5%、0.6%和0.7%，相应地，规定总伸长应力分别记为σt0.5、σt0.6和σt0.7

测定σt也用图解法，操作与测定σp相同，拉伸图横轴放大倍数不小于50倍。如图3-1-5所示，在p-Δl曲线上，自曲线原点O起，截取相应于规定总伸长的线段，

过E点作纵轴平行线EA交曲线于A点，A点对应的载荷即为规定总伸长的载荷，规定总伸长应力由下式计算

σt=Pt/A0 （1-6）

在上述屈服强度的测定中，σp和σt是在试样加载时直接从应力-应变（载荷-位移）曲线上测量的，而σr则要求卸载测量。由于卸载法测定规定残余伸长应力σr比较困难，而且效率低，所以，在材料屈服抗力评定中，更趋于采用σp和σt。σt在测试上又比σp方便，而且不失σp表征材料屈服特征的能力，所以，可以用σt代替σp，尤其在大规模工业生产中，采用σt的测定方法，可以提高效率。

对于不连续屈服即具有明显屈服点的材料，其应力-应变曲线上的屈服平台就是材料屈服变形的标志，因此，屈服平台对应的应力值就是这类材料的屈服强度，记作σys，按下式计算

σys=Py/A0

式中，Py为物理屈服时的载荷或下屈服点对应的载荷。屈服强度是应用最广的一个性能指标。因为任何机械零件在工作过程中，都不允许发生过量的塑性变形，所以，机械设计中，把屈服强度作为强度设计和选材的依据。

二、抗拉强度

材料的极限承载能力用抗拉强度表示。拉伸试验时，与最高载荷Pb对应的应力

值σb即为抗拉强度

σb=Pb/A0

对于脆性材料和不形成颈缩的塑性材料，其拉伸最高载荷就是断裂载荷，因此，其抗拉强度也代表断裂抗力。对于形成颈缩的塑性材料，其抗拉强度代表产生最大均匀变形的抗力，也表示材料在静拉伸条件下的极限承载能力。对于钢丝绳等零件来说，抗拉强度是一个比较有意义的性能指标。抗拉强度很容易测定，而且重现性好，与其他力学性能指标如疲劳极限和硬度等存在一定关系，因此，也作为材料的常规力学性能指标之一用于评价产品质量和工艺规范等。

三、实际断裂强度

拉伸断裂时的载荷Pk除以断口处的真实截面积Ak所得的应力值称为实际断裂强度Sk

Sk=Pk/Ak

注意，在这里采用的是试样断裂时的真实截面积，Sk是真实应力，其意义是表征材料对断裂的抗力，因此，有时也称为断裂真应力。