低碳钢在拉伸和压缩时的力学性能如下:
弹性阶段
在拉伸的初始阶段,低碳钢的应力-应变(σ-ε)曲线为一直线,说明应力与应变成正比,满足胡克定理。此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限(σp),线性段的直线斜率即为材料的弹性模量(E)。
屈服阶段
超过弹性阶段后,应力几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象称为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限(σs)。
硬化阶段
屈服后,材料重新呈现抵抗变形的能力,应力应变曲线呈现曲线上升趋势,这种现象称为应变硬化。过屈服后材料抵抗变形的能力增强,最高点称为强度极限(σb)或抗拉强度。
缩颈阶段
试样拉断前,应变增大而应力减小,这种现象称为缩颈。缩颈阶段最终导致试样断裂。
力学性能指标
比例极限(σp):线性段的最高点,表示材料在弹性阶段的应力与应变成正比的关系。
弹性模量(E):线性段的直线斜率,表示材料的弹性性能。
屈服极限(σs):材料开始屈服时的应力。
强度极限(σb)或抗拉强度:材料在硬化阶段的最高应力,表示材料的抗拉能力。
断裂收缩率:试样拉断后,标距的相对减少率,表示材料的塑性变形能力。
总结:
低碳钢在拉伸时经历了弹性、屈服、硬化和缩颈四个阶段,具有较好的延展性和韧性。其力学性能指标如比例极限、弹性模量、屈服极限和抗拉强度等,均高于铸铁。在压缩时,低碳钢的力学性能与拉伸时类似,但应力-应变曲线在屈服后继续上升,表现出较强的抗压缩能力,但其抗压缩能力低于铸铁。
建议在实际应用中,根据具体工程需求选择合适的材料,并综合考虑其力学性能指标,以确保结构的安全性和可靠性。