Предел текучести (физический) — это напряжение, при котором наблюдается увеличение деформации без монотонного увеличения растягивающего усилия. Определение закреплено в ГОСТ 1497-2023 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».
Что показывает предел текучести
Предел текучести характеризует максимальную нагрузку, которую выдерживает материал, сохраняя способность вернуться в исходное состояние после приостановки воздействия силы. Простыми словами, это та граница напряжения, при преодолении которой начинается необратимое изменение формы и размеров материала, возникает пластическая деформация.
В чем измеряется и как обозначается предел текучести
Единицами измерения предела текучести служат мегапаскали (МПа) или ньютоны на квадратный миллиметр (Н/мм2) или килограмм-сила на кв. миллиметр (кгс/мм2). Международно принятым обозначением служит символ σt (сигма т), означающий величину предельного уровня напряжения, при достижении которого начинаются необратимые изменения формы материала.
Обозначение предела текучести помогает специалистам точно интерпретировать результаты испытаний и расчетов при проектировании конструкций различного назначения.
Как определить предел текучести металла
Определение предела текучести осуществляется посредством специальных лабораторных испытаний согласно требованиям ГОСТ 1497-2023 «Металлы. Методы испытаний на растяжение». При испытаниях на растяжение используются цилиндрические или плоские образцы, размеры которых регламентированы в ГОСТ 1497. При растягивании образцов испытательная машина записывает диаграмму растяжения (или кривую деформирования) в первичных координатах:
P - Δl
- P — продольная растягивающая сила (Н);
- Δl — абсолютное удлинение рабочей части образца (мм).
Образец растягивается до тех пор, пока не разорвется на две части.
В самом начале на диаграмме растяжения фиксируется участок упругой деформации (ОА). Затем происходит регистрация площадки текучести, что говорит о том, что металл начал испытывать помимо упругой деформации (обратимой) ещё и пластическую деформацию (необратимую). На уровне площадки текучести фиксируют значение растягивающей силы Pt.
Именно это значение будет в дальнейшем использоваться в формуле для вычисления физического предела текучести.
Расчет проводится по следующей формуле:
σ_t = P_t / F_0
- σt — предел текучести;
- Pt — нагрузка, вызывающая пластическую деформацию;
- F0 — площадь сечения материала до проведения испытания.
В ряде случаев используют условный предел текучести, когда при растяжении не фиксируется площадка текучести. Условный предел текучести (σ0,2) — это напряжение, при котором пластическая деформация образца достигает 0,2% от рабочей длины образца.
Вывод
Важно понимать, что предел текучести стали не является константой. На его значение влияют различные факторы, такие как размер (масштабный эффект), состав, структура металла и условия термической обработки. Правильный выбор материала с учётом предела текучести гарантирует безопасность и долговечность конструкций.
