Die konventionelle Streckgrenze Rp0,2 – Definition, Formel und Bedeutung

Konventionelle Streckgrenze Rp0,2 ist einer der grundlegenden Parameter, die bestimmen mechanische Eigenschaften von Metallen und LegierungenEs wird vor allem dann angewendet, wenn das Material während des Zugversuchs keine signifikanten Veränderungen zeigt. Streckgrenze ReRp0,2 definiert die Spannung, die der herkömmlichen bleibenden plastischen Verformung entspricht. 0,2%.
Der Parameter Rp0,2 wird üblicherweise unter anderem für folgende Werte angegeben: Edelstahl, Duplex- und Superduplexstahl, Nickellegierungen, Legierungen Aluminium, Legierungen tytanu und viele andere Metallmaterialien.
Der Rp0,2-Wert wird am häufigsten angegeben in MPawobei:
1 MPa = 1 N/mm²

Was bedeutet Rp0,2?

Symbol Rp0,2 bezeichnet die konventionelle Streckgrenze, die einer bestimmten bleibenden plastischen Verformung entspricht. 0,2%.
Im Gegensatz zu Werkstoffen, die eine ausgeprägte obere und untere Streckgrenze aufweisen, ist der Übergang vom elastischen zum plastischen Bereich bei vielen Metallen allmählich. Spannungs-Dehnungs-Kurve Es gibt keinen einzelnen charakteristischen Punkt, der eindeutig als ReH oder ReL definiert werden kann.
In einem solchen Fall wird der üblicherweise definierte Wert Rp0,2 verwendet.

Was bedeutet die Zahl 0,2 in Rp0,2?

Anzahl 0,2 bezeichnet den Wert der bleibenden plastischen Verformung, ausgedrückt als Prozentsatz.
Rp0,2 entspricht der Spannung, die nach dem Entfernen der Last im Körper verbleibt. 0,2 % bleibende Verformung bezogen auf die anfänglich gemessene Länge.
Bei einer anfänglichen Messlänge von beispielsweise 100mm Eine Verformung von 0,2 % entspricht:
100 mm × 0,002 = 0,2 mm
Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Gesamtdehnung der Probe allein unter Belastung lediglich 0,2 % beträgt. Die Gesamtverformung umfasst sowohl elastische als auch plastische Anteile. Der Wert von 0,2 % bezieht sich auf die angenommene bleibende plastische Verformung.

Warum ist Rp0,2 eine willkürliche Grenze?

Begriff "vertraglich" Ergebnisse aus der Anwendung eines spezifischen Deformationskriteriums.
Das Material weist bei genau 0,2 % bleibender Dehnung keine physikalische Barriere auf. Dieser Wert hat sich als praktisches und reproduzierbares Kriterium zur Bestimmung der Eigenschaften von Werkstoffen etabliert, die keine ausgeprägte Streckgrenze aufweisen.
Dies erlaubt es uns, einen Parameter zu bestimmen, mit dem wir die Widerstandsfähigkeit solcher Materialien gegenüber dem Einsetzen signifikanter bleibender Verformungen vergleichen können.

Wie wird Rp0,2 bestimmt?

Rp0,2 wird während der statischer Zugversuch basierend auf dem aufgezeichneten Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung.
Die klassische grafische Darstellung verwendet eine Gerade parallel zum linear-elastischen Abschnitt der Spannungs-Dehnungs-Kurve, die entlang der Dehnungsachse um folgende Werte verschoben ist:
= 0,002
Das heißt:
0,2%
Der Schnittpunkt dieser Linie mit der Spannungs-Dehnungs-Kurve ermöglicht es uns, den Wert zu bestimmen, der Rp0,2 entspricht.
Moderne Prüfmaschinen und Messsysteme können diesen Parameter anhand aufgezeichneter Daten automatisch ermitteln.

Formel für Rp0,2

Sobald die geeignete Prüfkraft ermittelt wurde, kann der Spannungswert wie folgt ausgedrückt werden:
Rp0,2 = Fp0,2 / S₀
wobei:

Rp0,2 – konventionelle Streckgrenze [MPa],
FP0,2 – Kraft entsprechend der herkömmlichen Streckgrenze [N],
S₀ – anfängliche Querschnittsfläche der Probe [mm²].

Allerdings reicht das Verhältnis von Kraft zu Querschnitt allein nicht aus, um Rp0,2 zu bestimmen. Zunächst muss während des Versuchs der Punkt ermittelt werden, der dem gewählten Verformungskriterium entspricht.

Beispiel für die Berechnung von Rp0,2

Wenn während des Zugversuchs der Kraft, die dem Kriterium Rp0,2 entspricht, ein Wert zugewiesen wurde 40 000 N.und die anfängliche Querschnittsfläche der Probe beträgt 50 mm², Dann:
Rp0,2 = 40.000 N / 50 mm² = 800 N/mm² = 800 MPa
Die konventionelle Streckgrenze des geprüften Materials beträgt daher 800 MPa.

Rp0,2 und Streckgrenze Re

Rp0,2 und Re sind nicht derselbe Parameter.
Fließgrenze Reeinschließlich ReH und ReL, wird für Materialien bestimmt, die ein eindeutiges Fließphänomen aufweisen.
Rp0,2 Sie wird vor allem dann eingesetzt, wenn der Übergang von elastischer zu plastischer Verformung fließend ist und die klassische Streckgrenze nicht eindeutig bestimmt werden kann.

Parameter	Bedeutung	Anwendung
ReH	Obere Fließgrenze	Materialien, die ein ausgeprägtes Fließphänomen aufweisen
ReL	Untere Ertragsgrenze	Materialien, die ein ausgeprägtes Fließphänomen aufweisen
Rp0,2	Streckgrenze bei 0,2 % bleibender Verformung	Werkstoffe ohne eindeutige Streckgrenze

Daher dürfen die Werte von Re und Rp0,2 nicht mechanisch vertauscht oder als identische Größen behandelt werden.

Rp0,2 und Zugfestigkeit Rm

Rp0,2 sowie Rm verschiedene Eigenschaften eines Materials beschreiben.
Rp0,2 definiert das Spannungsniveau, das mit dem gewählten Kriterium der bleibenden plastischen Verformung zusammenhängt, während Rm die höchste technische Spannung bezeichnet, die während des Zugversuchs erreicht wurde.
Für typische duktile Werkstoffe:
Rp0,2 < Rm
Auf einer Materialkarte könnte beispielsweise Folgendes stehen:

Rp0,2: Mindestens 700 MPa
RM: 900–1100 MPa,
A: mindestens 10%.

Dies bedeutet nicht, dass das Material bei 700 MPa versagt. Der Wert Rp0,2 bezieht sich auf die bleibende Verformung, während Rm die maximale technische Spannung während des Versuchs angibt.

Rp0,2 und Verlängerung A

Rp0,2 i A Sie sollten auch nicht miteinander verwechselt werden.
Rp0,2 ist die in MPa ausgedrückte Spannung, Erweiterung A Es handelt sich um eine als Prozentsatz ausgedrückte Größe, die die bleibende Dehnung der Probe nach dem Bruch bestimmt.
Wert 0,2% Der im Symbol Rp0,2 angegebene Wert ist lediglich ein Kriterium zur Bestimmung der Streckgrenze. Er entspricht nicht der Bruchdehnung A.

Rp0,2 und Rp1,0

Das 0,2%-Kriterium ist nicht das einzige mögliche Kriterium für die Streckgrenze. Je nach Material, Produkt und relevanter Norm können auch andere Werte auftreten, zum Beispiel: Rp1,0.
Das Symbol Rp1,0 bezieht sich auf die Spannung, die der herkömmlichen bleibenden plastischen Verformung entspricht. 1,0%.
Achten Sie daher beim Lesen der Dokumentation auf die vollständige Bezeichnung des Parameters und nicht nur auf den angegebenen Wert in MPa.

Rp0,2 für Edelstähle

Rp0,2 ist besonders häufig bei Eigenschaften Edelstahl.
Viele austenitische Stähle zeigen bei Zugversuchen kein so ausgeprägtes Fließverhalten wie typische kohlenstoffarme Stähle. Daher wird ihre Beständigkeit gegen bleibende Verformung unter anderem durch Rp0,2 beschrieben.
Der Rp0,2-Wert kann erheblich von der Güteklasse, dem Lieferzustand, der Temperatur und dem Härtegrad des Materials abhängen.

Rp0,2 für Duplex- und Superduplexstähle

Aus Stahl Doppelhaushälfte und Super-Doppelhaushälfte Der Parameter Rp0,2 ist einer der grundlegenden mechanischen Parameter.
Stähle mit austenitisch-ferritischer Struktur zeichnen sich im Allgemeinen durch eine deutlich höhere Streckgrenze aus als typische austenitische Edelstähle.
Beispiele für diese Materialien sind Duplexstahl 1.4462 / X2CrNiMoN22-5-3 sowie Super Duplexstahl 1.4410 / X2CrNiMoN25-7-4.
Dies ist von großer Bedeutung für die Konstruktion, da ein höherer Rp0,2-Wert die Konstruktion von Bauteilen mit kleineren Querschnitten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der erforderlichen Tragfähigkeit ermöglicht, vorausgesetzt, andere Konstruktions- und Betriebsanforderungen lassen dies zu.

Rp0,2 für Nickel-, Aluminium- und Titanlegierungen

Die Streckgrenze wird auch häufig verwendet, um zu beschreiben Nickellegierungen, Aluminium i tytanu.
Bei diesen Werkstoffen erlaubt der Übergang zwischen dem elastischen und dem plastischen Bereich oft keine eindeutige Bestimmung von ReH und ReL. Daher ermöglicht die Verwendung eines konventionellen Kriteriums eine eindeutigere Bestimmung der mechanischen Eigenschaften.
Werkstoffe sollten jedoch nicht allein auf Basis des Rp0,2-Wertes verglichen werden. Gleichzeitig sollten auch die Oberflächenrauheit (Rm), die Dehnung usw. analysiert werden. Ermüdungsbeständigkeit, Beständigkeit gegen Rissbildung und Arbeitsbedingungen.

Wovon hängt der Wert von Rp0,2 ab?

Der Wert von Rp0,2 hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem:

chemische Zusammensetzung
Materialmikrostruktur
Körnung,
Wärmebehandlung,
thermomechanische Behandlung,
Verformungsverfestigung,
Lieferstatus
Prüftemperaturen
Dehnungsraten
Dicke und Abmessungen des Produkts,
Richtung der Probenahme.

Aus diesem Grund kann die Angabe eines einzigen Rp0,2-Wertes als universelle Eigenschaft eines gesamten Materialtyps zu fehlerhaften Schlussfolgerungen führen.

Der Einfluss der Kunststoffverarbeitung auf Rp0,2

Kaltumformung kann verursachen Verformungsverfestigung, was zu einem signifikanten Anstieg von Rp0,2 führt.
Dieses Phänomen ist insbesondere bei austenitischen Edelstählen von Bedeutung. Bänder, blach, Drähte und gezeichnete Balken.
Ein Anstieg des Rp0,2-Wertes kann mit einer Abnahme der Fähigkeit des Materials zur weiteren plastischen Verformung einhergehen.

Einfluss der Wärmebehandlung auf Rp0,2

Wärmebehandlung Die Streckgrenze kann durch eine Veränderung der Mikrostruktur des Materials erheblich beeinflusst werden.
Besonders große Unterschiede können bei ausscheidungshärtenden Werkstoffen auftreten und Stähle, die für die Wärmebehandlung vorgesehen sind.
Daher sollten Sie beim Vergleich von Rp0,2-Werten immer Folgendes überprüfen: Lieferzustand und Art der angewandten Wärmebehandlung.

Einfluss der Temperatur auf Rp0,2

Rp0,2 ist auch temperaturabhängig. Bei vielen Werkstoffen sinkt die Streckgrenze mit steigender Temperatur.
Dies ist besonders wichtig für Komponenten, die in Kraftwerken, Öfen, Turbinen, Wärmetauschern und Prozessanlagen zum Einsatz kommen.
Der Rp0,2-Wert bei Raumtemperatur sollte nicht automatisch zur Auslegung eines Bauteils verwendet werden, das bei hohen Temperaturen arbeitet.

Rp0,2 im Materialannahmezertifikat

Der Wert von Rp0,2 kann sein in Materialannahmebescheinigungzum Beispiel in Dokument 3.1, zusammen mit anderen Ergebnissen mechanischer Prüfungen.
Ein typischer Datensatz könnte Folgendes enthalten:

Rp0,2,
Rm,
Erweiterung A,
Schlagfestigkeit, falls erforderlich,
Härte, sofern dies durch die Anforderungen vorgegeben ist.

Bei der Überprüfung eines Zertifikats sollte das Ergebnis mit den Anforderungen der entsprechenden Materialnorm verglichen werden, wobei die Art, die Produktform, die Abmessungen, der Lieferzustand und die Prüftemperatur zu berücksichtigen sind.

Warum ist Rp0,2 bei der Konstruktion wichtig?

Bei vielen Konstruktionen ist es wichtig, nicht nur einen Bruch des Bauteils zu vermeiden, sondern auch übermäßige bleibende Verformungen zu verhindern.
Ein Bauteil mag zwar nicht brechen, aber nach einer dauerhaften Verformung kann es seine Funktionsfähigkeit verlieren.
Daher ist Rp0,2 einer der grundlegenden Parameter, die bei der Bewertung und Auslegung von Bauteilen aus Werkstoffen verwendet werden, die keine eindeutige Streckgrenze aufweisen.

Bedeutet ein höherer Rp0,2-Wert ein besseres Material?

Nie. Ein höherer Wert von Rp0,2 bedeutet eine höhere Spannung, die dem gewählten Kriterium der bleibenden Verformung entspricht. Daraus lässt sich jedoch nicht schließen, dass ein Material besser als ein anderes ist.
Ein Material mit einem hohen Rp0,2-Wert kann sich von einem anderen Material hinsichtlich folgender Eigenschaften unterscheiden:

Rm,
Erweiterung A,
Z-Verengung,
Schlagfestigkeit,
Ermüdungsbeständigkeit,
Beständigkeit gegen Rissbildung,
Korrosionsbeständigkeit,
Verhalten bei hohen oder niedrigen Temperaturen.

Die richtige Materialauswahl erfordert eine Analyse aller Parameter und der tatsächlichen Betriebsbedingungen.

Rp0,2 – die wichtigsten Informationen

Rp0,2 bezeichnet die konventionelle Streckgrenze.
Anzahl 0,2 bezieht sich auf die übliche bleibende plastische Verformung von 0,2%.
Rp0,2 wird hauptsächlich für Werkstoffe ohne eindeutige Streckgrenze verwendet.
Rp0,2 wird am häufigsten angegeben in MPa oder N/mm².
1 MPa = 1 N/mm².
Rp0,2 ist nicht dasselbe wie Re, ReH oder ReL.
Rp0,2 ist nicht dasselbe wie die Zugfestigkeit Rm.
Der Wert von 0,2 % stellt keine Dehnung nach dem Bruch A dar.
Rp0,2 wird häufig für Edelstähle, Duplexstähle, Superduplexstähle, Nickellegierungen, Aluminium und Titan verwendet.
Der Wert von Rp0,2 wird unter anderem durch die Mikrostruktur, die Wärmebehandlung, die Kaltverfestigung, die Temperatur und den Materialzustand beeinflusst.
Der Rp0,2-Wert sollte stets auf die entsprechende Norm, Produktform, Abmessung und Lieferbedingung bezogen werden.