Quelle est la résistance à la traction du matériau métallique et sa méthode de mesure

La tension est un simple test de propriété mécanique. À l'intérieur de la distance de jauge d'essai, la contrainte est uniforme, la mesure des indicateurs de contrainte, de déformation et de performance est stable, fiable et pratique pour le calcul théorique. Grâce à un test de traction, les indices de propriétés mécaniques les plus élémentaires dans le processus de déformation élastique, de déformation plastique et de fracture peuvent être mesurés, tels que le module d'élasticité positif E et la limite d'élasticité σ 0,2. Limite d'élasticité σ s. Résistance à la traction σ b. Taux d'extension après rupture δ Et réduction de la surface ψ Etc. Les indices de propriétés mécaniques obtenus lors de l'essai de traction, tels que e σ 0,2、 σ s、 σ b、 δ、ψ Etc. sont les propriétés de base inhérentes aux matériaux et la base principale dans la conception technique.

Relation entre la déformation plastique du métal et la résistance à la traction

Pour la plupart des matériaux métalliques, dans la région de déformation élastique, la contrainte et la déformation deviennent proportionnelles. Lorsque la contrainte ou la déformation continue d'augmenter, à un certain point, la déformation ne sera plus proportionnelle à la contrainte appliquée.

À ce stade, la liaison avec les atomes initiaux adjacents commence à se rompre et se modifie avec un nouveau groupe d'atomes. Lorsque cela se produit, le matériau ne reviendra pas à son état d'origine après la suppression de la contrainte, c'est-à-dire que la déformation est permanente et irrécupérable, puis le matériau entre dans la zone de déformation plastique (Fig. 1).

En effet, il est difficile de déterminer le point exact où le matériau passe de la zone élastique à la zone plastique. Comme le montre la figure 2, une ligne parallèle avec une déformation de 0,002 est tracée. La courbe contrainte-déformation est tronquée par cette ligne et la limite d'élasticité est déterminée comme la limite d'élasticité. La limite d'élasticité est égale à la contrainte à laquelle se produit une déformation plastique importante. La plupart des matériaux ne sont pas uniformes et ne sont pas non plus des matériaux idéaux parfaits. Le rendement des matériaux est un processus, généralement accompagné d'un écrouissage, il ne s'agit donc pas d'un point spécifique.

Pour la plupart des matériaux métalliques, la courbe contrainte-déformation ressemble à celle illustrée à la Fig. 3. Lorsque le chargement commence, la contrainte augmente à partir de zéro et la déformation augmente de manière linéaire. Jusqu'à ce que le matériau cède, la courbe commence à s'écarter de la linéarité.

Continuez à augmenter la contrainte et la courbe atteint la valeur maximale. La valeur maximale correspond à la résistance à la traction, qui est la valeur de contrainte maximale de la courbe, représentée par m sur la figure. Le point de rupture est le point auquel le matériau se casse finalement et est indiqué par F sur la figure.

Le dispositif d'essai de contrainte-déformation typique et la géométrie de l'échantillon d'essai sont illustrés à la Fig. 4. Pendant l'essai de traction, l'échantillon est tiré lentement et les changements de longueur et de force appliquée sont enregistrés. La courbe force-déplacement est enregistrée. La courbe contrainte-déformation peut être tracée en utilisant la longueur d'origine, la longueur de jauge et la section transversale de l'échantillon.

Figure 4 Essai de déformation sous contrainte

Pour les matériaux qui peuvent subir une déformation plastique en traction, deux types de courbes sont les plus couramment utilisés : la courbe de contrainte-ingénierie de déformation et la courbe de contrainte-déformation réelle. La différence entre eux est que la zone utilisée dans le calcul de la contrainte est différente. Le premier utilise la surface initiale de l'échantillon et le second utilise la surface de la section transversale en temps réel pendant le processus de traction. Par conséquent, sur la courbe contrainte-déformation, la contrainte réelle est généralement supérieure à la contrainte technique.

Fig. 6 Courbes de contrainte réelle et de déformation réelle de divers matériaux métalliques réels

Il existe deux types de courbes de traction les plus courantes : l'une est la courbe de traction avec une limite d'élasticité évidente ; Deuxièmement, la courbe de traction sans limite d'élasticité évidente. La limite d'élasticité représente la résistance du métal à la déformation plastique initiale. C'est l'une des propriétés mécaniques les plus importantes de la technologie de l'ingénierie.

Comment mesurer la résistance à la traction à partir de la déformation métal-plastique ?

La déformation plastique résiduelle est une base importante. Généralement, la résistance correspondant au métal d'ingénierie lorsqu'une certaine déformation plastique résiduelle est artificiellement prise comme limite d'élasticité, également appelée limite d'élasticité conditionnelle. Autrement dit, il n'y a pas de limite d'élasticité plastique évidente et il n'y a pas de limite d'élasticité évidente. Si vous voulez connaître la limite d'élasticité du métal réel, vous avez besoin d'une condition de jugement, il y a donc la limite d'élasticité conditionnelle. Pour différents composants métalliques, la déformation résiduelle correspondant à la limite d'élasticité conditionnelle est différente. Pour certains composants métalliques durs, la déformation résiduelle doit être faible, tandis que la déformation résiduelle correspondante des composants métalliques ordinaires est importante lorsqu'ils cèdent dans certaines conditions. La déformation résiduelle couramment utilisée est 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.2%, 0.5% et 1.0%.

Le rendement du métal est le résultat du mouvement de dislocation, de sorte que le rendement du métal est déterminé par la résistance du mouvement de dislocation. Pour les métaux purs, cela inclut la résistance du réseau, la résistance à l'interaction des dislocations et la résistance à l'interaction des dislocations avec d'autres défauts ou structures.

La zone correspondant à la section droite sur la courbe de traction, c'est-à-dire la partie élastique, est la propriété élastique. Depuis le début de la déformation élastique jusqu'au processus de rupture, l'énergie totale absorbée par l'échantillon est appelée travail de rupture et l'énergie absorbée par le métal avant la rupture est appelée ténacité à la rupture. Les propriétés mécaniques des vrais métaux changent généralement au cours du processus de traction, et le phénomène le plus important est l'écrouissage. L'écrouissage du métal est utile pour éviter la rupture soudaine des composants d'ingénierie pratiques en cas de surcharge, entraînant des conséquences désastreuses.

La déformation plastique du métal et le durcissement par déformation sont des conditions préalables pour assurer une déformation plastique uniforme du métal. C'est-à-dire que dans un métal polycristallin, où se produit une déformation plastique, il est renforcé, puis la déformation plastique est supprimée, de sorte que la déformation peut être transférée plus facilement à d'autres endroits.

Selon la courbe de traction réelle, après que la plupart des métaux ont cédé à température ambiante, la déformation ne se poursuivra pas sous l'action de la limite d'élasticité et la résistance doit être augmentée pour poursuivre la déformation. Sur la vraie courbe contrainte-déformation, la contrainte rhéologique augmente et un phénomène d'écrouissage apparaît. Une telle courbe est appelée courbe d'écrouissage. L'indice d'écrouissage n est un indice de plasticité important, qui représente la capacité des matériaux à résister à une déformation continue.

Enfin, parlons du taux de déformation. Généralement, les courbes de traction des matériaux métalliques sont obtenues en testant à une vitesse de déformation inférieure. Seuls certains composants métalliques spéciaux doivent tester leurs propriétés mécaniques sous un taux de déformation élevé, c'est-à-dire les composants à déformation à grande vitesse. A température ambiante normale, la déformation du matériau est principalement un glissement de dislocation ou un maclage.

La contrainte technique maximale sur la courbe de traction, c'est-à-dire la courbe de déformation technique, est appelée contrainte de traction ultime, c'est-à-dire la résistance à la traction.