Question

材料的抗拉强度是由什么决定的？

Answer 1

材料的抗拉强度是由其内在微观结构和外在环境因素共同决定的。具体来说，以下几个方面对材料的抗拉强度有着决定性的影响：
1.原子键合力：原子之间的键合力越强，材料的抗拉强度通常越大。例如，金刚石因为其碳原子之间强大的共价键而具有非常高的抗拉强度。
2. 晶体结构：材料的晶体结构，包括晶格类型、晶粒大小和晶体取向，都会对其抗拉强度产生影响。晶粒细小、均匀分布的材料通常强度更高。
3. 缺陷与微观结构：材料内部的缺陷，如裂纹、夹杂物、气孔等，都会减少抗拉强度，因为它们可能成为应力集中的源头，导致材料提前断裂。
4. 合金化和添加剂：某些元素或添加剂的引入可以提高材料的抗拉强度，这是通过改变材料的微观结构或是通过形成新的相来实现的。
5. 加工与处理：热处理（如退火、淬火、回火）等加工过程会改变材料的微观结构，从而影响其抗拉强度。冷加工（如锻造、轧制）通过形变硬化同样可以增加材料的强度。 6. 温度：温度会显著影响材料的抗拉强度。通常情况下，随着温度的升高，抗拉强度会下降。低温可能增加材料的韧性或使其变得脆弱。

Answer 2

屈服强度和抗拉强度。

钢材的技术性质——力学性能
1．抗拉性能
抗拉性能是钢材最主要的技术性能，通过拉伸试验可以测得屈服强度、抗拉强度和伸长率，这些是钢材的重要技术性能指标。
低碳钢的抗拉性能可用受拉时的应力一应变图来阐明。
低碳钢从受拉到拉断，经历了如下四个阶段：
(1)弹性阶段
oa为弹性阶段。在oa范围内，随着荷载的增加，应力和应变成比例增加。如卸去荷载，则恢复原状，这种性质称为弹性。oa是一直线，在此范围内的变形，称为弹性变形。a点所对应的应力称为弹性极限，用σP表示。在这一范围内，应力与应变的比值为一常量，称为弹性模量，用E表示，即 。弹性模量反映了钢材的刚度。是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。碳素结构钢Q235的弹性模量E=(2.0～2.1)×105MPa，弹性极限σP=(180～200)MPa。
(2)屈服阶段
ab为屈服阶段。在ab曲线范围内，应力与应变不能成比例变化。应力超过σP后，即开始产生塑性变形。应力到达Reh之后，变形急剧增加，应力则在不大的范围内波动，直到b点止。Reh点是上屈服强度，ReL点是下屈服强度，ReL也可称为屈服极限，当应力到达ReL时，钢材抵抗外力能力下降，发生“屈服”现象。ReL是屈服阶段应力波动的次低值，它表示钢材在工作状态允许达到的应力值，即在ReL之前，钢材不会发生较大的塑性变形。故在设计中一般以下屈服强度作为强度取值的依据。碳素结构钢Q235的ReL应不小于235MPa。
(3)强化阶段
bc为强化阶段。过b点后，抵抗塑性变形的能力又重新提高，变形发展速度比较快，随着应力的提高而增加。对应于最高点C的应力，称为抗拉强度，用Rm表示， (Fm为c点时荷载，S0为试件受力截面面积)。
抗拉强度不能直接利用，但下屈服强度和抗拉强度的比值(即屈强比ReL／Rm)却能反映钢材的安全可靠程度和利用率。屈强比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，材料不易发生危险的脆性断裂。如果屈强比太小，则利用率低，造成钢材浪费。碳素结构钢Q235的Rm应不小于375MPa，屈强比在0.58～0.63之间。
对于在外力作用下屈服现象不明显的硬钢类，规定产生残余变形为0.2%L0时的应力作为屈服强度，用 表示。
(4)颈缩阶段
cd为颈缩阶段。过C点，材料抵抗变形的能力明显降低。在cd范围内，应变迅速增加，而应力则反而下降，变形不能再是均匀的。钢材被拉长，并在变形最大处发生“颈缩”，直至断裂。
将拉断的钢材拼合后，测出标距部分的长度，便可按下式求得其断后伸长率A：
式中 L0——试件原始标距长度，mm；
Lu——试件拉断后标距部分的长度，mm。
以A和 分别表示L0=5d0和L0=10d0时的断后伸长率，d0为试件的原直径或厚度。对于同一钢材，A大于 。
伸长率反映了钢材的塑性大小，在工程中具有重要意义。塑性大，钢质软，结构塑性变形大，影响使用。塑性小，钢质硬脆，超载后易断裂破坏。塑性良好的钢材，偶尔超载、产生塑性变形，会使内部应力重新分布，不致由于应力集中而发生脆断。

2．冲击韧性
冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载作用的能力。
钢材的冲击韧性是用标准试件(中部加工有V型或U型缺口)，在摆锤式冲击试验机上进行冲击弯曲试验后确定，试件缺口处受冲击破坏后，以缺口底部处单位面积上所消耗的功，即为冲击韧性指标，用冲击韧性值ak(J／cm2)表示。ak越大，表示冲断试件时消耗的功越多，钢材的冲击韧性越好。
钢材进行冲击试验，能较全面地反映出材料的品质。钢材的冲击韧性对钢的化学成分、组织状态、冶炼和轧制质量，以及温度和时效等都较敏感。

3．耐疲劳性
钢材在交变荷载反复作用下，在远小于抗拉强度时发生突然破坏，这种破坏叫疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限或疲劳强度表示。它是指钢材在交变荷载作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。
钢材耐疲劳强度的大小与内部组织、成分偏析及各种缺陷有关。同时钢材表面质量、截面变化和受腐蚀程度等都影响其耐疲劳性能。

4．硬度
表示钢材表面局部体积内，抵抗外物压入产生塑性变形的能力，是衡量钢材软硬程度的一个指标。
测定钢材硬度的方法有布氏法、洛氏法和维氏法。常用的是布氏法和洛氏法。