Wytrzymałość na rozciąganie Rm
Wytrzymałość na rozciąganie Rm (także wytrzymałość na rozdarcie) jest parametrem materiałowym służącym do oceny zachowania wytrzymałościowego. Wytrzymałość na rozciąganie (po angielsku: tensile strength) odnosi się do maksymalnego mechanicznego naprężenia rozciągającego, jakim może zostać obciążona próbka. Jeśli wytrzymałość na rozciąganie zostanie przekroczona, materiał ulegnie zniszczeniu: Absorpcja sił maleje, aż do ostatecznego rozerwania próbki materiału. Materiał jednak odkształca się plastycznie, czyli trwale, zanim osiągnie wytrzymałość na rozciąganie.
Obliczenie Różne materiały Różne wzmocnienia Dalsze wartości charakterystyczne Przykłady Maszyny wytrzymałościowe Badanie na rozciąganie Granica plastyczności
Jak oblicza się wytrzymałość na rozciąganie?
Wytrzymałość na rozciąganie Rm zostaje określona z pomocą prób na rozciąganie (np. według serii norm ISO 6892 (dla materiałów metalicznych) lub według serii norm ISO 527 (dla tworzy sztucznych i kompozytów)).
Wytrzymałość na rozciąganie oblicza się z maksymalnej uzyskanej siły rozciągającej Fm i pola przekroju poprzecznego próbki na początku próby rozciągania:
Wytrzymałość na rozciąganie Rm = maksymalna siła rozciągająca Fm / Pole przekroju poprzecznego próbki S0
Wytrzymałość na rozciąganie wyrażana jest w MPa (megapaskalach) lub N/mm².
Na wykresie naprężenie-wydłużenie (zwanym także krzywą naprężenie-wydłużenie) naprężenie rozciągające działające na próbkę wykreśla się w funkcji jej względnej zmiany długości w próbie rozciągania.
Na podstawie tej krzywej można określić różne wartości charakterystyczne badanego materiału; na przykład zachowanie sprężyste lub właśnie wytrzymałość na rozciąganie. Na wykresie naprężenie-wydłużenie wytrzymałość na rozciąganie jest maksymalną wartością naprężenia, jaką osiąga się w próbie rozciągania po ponownym wzroście naprężenia rozciągającego.
Wytrzymałość na rozciąganie przy różnym utwardzeniu materiału
W przypadku materiałów metalicznych o wyraźnej granicy plastyczności maksymalną siłę rozciągającą definiuje się jako największą siłę osiągniętą po przekroczeniu górnej granicy plastyczności . Największa siła rozciągająca po przekroczeniu granicy plastyczności może znajdować się także poniżej granicy plastyczności dla materiałów słabo hartowanych, czyli wytrzymałość na rozciąganie w tym przypadku jest mniejsza niż wartość górnej granicy plastyczności.
Na rysunku po prawej stronie wykres naprężenie-wydłużenie przedstawia krzywą z wysokim utwardzeniem (1) i bardzo niskim utwardzeniem (2) po granicy plastyczności.
Jednakże w przypadku tworzyw sztucznych o punkcie plastyczności i następującym po niej spadku naprężenia wytrzymałość na rozciąganie odpowiada naprężeniu w punkcie plastyczności.
Dalsze parametry do oceny właściwości wytrzymałościowych
Aby ocenić właściwości wytrzymałościowe, oprócz wytrzymałości na rozciąganie , określa się górną i dolną granicę plastyczności oraz granice wydłużenia, a także wytrzymałość na zrywanie ewent. wytrzymałość na rozdzieranie.
Granica plastyczności ogólnie odnosi się do naprężenia podczas przejścia od odkształcenia sprężystego do plastycznego. Jest to ogólne określenie granicy sprężystości, górnej i dolnej granicy plastyczności (w próbach rozciągania), granicy zgniecenia lub granicy spęczniania (próba ściskania), granicy zginania (próba zginania) lub granicy skręcania (próba skręcania).
Granice plastyczności z drugiej strony to naprężenia, które zawierają określone pozostałe lub także całkowite wydłużenie. Stosowane są w materiałach metalicznych w celu zaznaczenia ciągłego przejścia od zakresu elastycznego do plastycznego.
Termin granica plastyczności stosowany jest w reologii i opisuje wartość naprężenia, powyżej której materiał (zwłaszcza w tworzywach sztucznych) zaczyna płynąć. Płynność charakteryzuje się tym, że po przekroczeniu granicy plastyczności następuje plastyczne, czyli nieodwracalne odkształcenie materiału.
Po osiągnięciu maksymalnej siły Fm dla wielu materiałów siła, a tym samym nominalne naprężenie rozciągające maleje wraz ze wzrostem wydłużenia, aż do pęknięcia lub rozerwania próbki. Siła zrywająca związana z początkowym polem przekroju poprzecznego nazywana jest również wytrzymałością na zrywanie lub rozdzieranie . Jest to ważny parametr, szczególnie w przypadku tworzyw sztucznych. W przypadku kruchych materiałów metalicznych, elastomerów lub nawet twardych tworzyw sztucznych bez granicy plastyczności lub granicy plastyczności, wytrzymałość na rozdarcie często odpowiada wytrzymałości na rozciąganie.
Przykładowe wartości wytrzymałości na rozciąganie materiałów metalowych
| Nazwa materiału | Materiał Nr | stary opis | Rm | Rp0,2 |
|---|---|---|---|---|
| S235JR | 1,0037 | St37-2 | 360 | 235 |
| S275JR | 1,0044 | St44-2 | 430 | 275 |
| S355J2G3 | 1,0570 | St52-3N | 510 | 355 |
| C22E | 1,1151 | Ck22 | 500 | 340 |
| 28Mn6 | 1,1170 | 28Mn6 | 800 | 590 |
| C60E | 1,1221 | 850 | 580 | |
| X20Cr13 | 1,4021 | 750 | 550 | |
| X17CrNi16-2 | 1,4057 | 750 | 550 | |
| X5CrNi18-10 | 1,4301 | V2A | 520 | 210 |
| X2CrNiMo17-12-2 | 1,4404 | V4A | 520 | 220 |
| X2CrNiMoN17-13-3 | 1,4429 | 580 | 295 | |
| 30CrNiMo8 | 1,6580 | 1250 | 1050 | |
| 34CrMo4 | 1,7220 | 34CrMo4 | 1000 | 800 |
| 42CrMo4 | 1,7225 | 1100 | 900 | |
| S420N | 1,8902 | StE420 | 520 | 420 |
Często zadawane pytania, dotyczące wytrzymałości na rozciąganie
Wytrzymałość na rozciąganie odnosi się do maksymalnego naprężenia rozciągającego, jakie materiał może wytrzymać, zanim nastąpi trwałe odkształcenie lub pęknięcie. Wytrzymałość na rozciąganie jest zatem ważnym parametrem materiałowym służącym do oceny zachowania wytrzymałościowego materiału. Im większa jest wytrzymałość materiału na rozciąganie, tym jest on bardziej odporny na siły rozciągające.
Wytrzymałość na rozciąganie mierzy się zwykle w megapaskalach (MPa) lub niutonach na milimetr kwadratowy (N/mm²). Wskazuje, ile siły potrzeba na jednostkę powierzchni, aby rozciągnąć lub rozerwać materiał.
Wytrzymałość na rozciąganie oblicza się z maksymalnej uzyskanej siły rozciągającej Fm i pola przekroju poprzecznego próbki na początku próby rozciągania:
Wytrzymałość na rozciąganie Rm = maksymalna siła rozciągająca Fm / Pole przekroju poprzecznego próbki S0
Wytrzymałość na rozciąganie wyrażana jest w MPa (megapaskalach) lub N/mm².