Den konventionella sträckgränsen Rp0,2 – definition, formel och betydelse

Konventionell sträckgräns Rp0,2 är en av de grundläggande parametrarna som avgör mekaniska egenskaper hos metaller och legeringarDet används främst när materialet inte uppvisar några signifikanta förändringar under dragprovet. sträckgräns ReRp0,2 definierar spänningen som motsvarar den konventionella permanenta plastiska deformationen av 0,2%.
Parametern Rp0,2 ges vanligtvis bland annat för rostfritt stål, Duplex- och superduplexstål, nickellegeringar, legeringar aluminium, legeringar titan och många andra metallmaterial.
Rp0,2-värdet anges oftast i MPa, genom att:
1 MPa = 1 N/mm²

Vad betyder Rp0,2?

Symbol Rp0,2 betyder den konventionella sträckgränsen som motsvarar en specifik permanent plastisk deformation av 0,2%.
Till skillnad från material som uppvisar tydliga övre och nedre sträckgränser, är övergången från det elastiska till det plastiska området gradvis i många metaller. spänning-töjningskurva Det finns ingen enskild karakteristisk punkt som tydligt kan definieras som ReH eller ReL.
I ett sådant fall används det konventionellt definierade värdet Rp0,2.

Vad betyder siffran 0,2 i Rp0,2?

siffra 0,2 betyder värdet av permanent plastisk deformation uttryckt i procent.
Rp0,2 motsvarar den spänning som lasten kvarstår vid efter att lasten har avlägsnats. 0,2 % permanent deformation relaterad till den initialt uppmätta längden.
För en initial mätlängd på till exempel 100 mm en deformation på 0,2 % motsvarar:
100 mm × 0,002 = 0,2 mm
Detta betyder dock inte att provets totala förlängning enbart under belastning endast är 0,2 %. Den totala deformationen inkluderar både elastiska och plastiska delar. Värdet 0,2 % avser den antagna permanenta plastiska deformationen.

Varför är Rp0,2 en godtycklig gräns?

Termin "kontraktsmässig" resultatet av antagandet av ett specifikt deformationskriterium.
Materialet saknar en fysisk barriär vid exakt 0,2 % permanent töjning. Detta värde har antagits som ett praktiskt och repeterbart kriterium för att bestämma egenskaperna hos material som inte uppvisar en uttalad sträckgräns.
Detta gör det möjligt för oss att bestämma en parameter som gör det möjligt att jämföra motståndet hos sådana material mot uppkomsten av betydande permanent deformation.

Hur bestäms Rp0,2?

Rp0,2 bestäms under statiskt dragprov baserat på det registrerade sambandet mellan stress och belastning.
Den klassiska grafiska representationen använder en rak linje parallell med den linjära elastiska delen av spänning-töjningskurvan, förskjuten på töjningsaxeln med:
ε = 0,002
Som är:
0,2%
Skärningspunkten för denna linje med spänning-töjningskurvan låter oss bestämma värdet som motsvarar Rp0,2.
Moderna testmaskiner och mätsystem kan bestämma denna parameter automatiskt baserat på registrerade data.

Formel för Rp0,2

När lämplig testkraft har bestämts kan spänningsvärdet uttryckas som:
Rp0,2 = Fp0,2 / S₀
där:

Rp0,2 – konventionell sträckgräns [MPa],
fp0,2 – kraft motsvarande den konventionella sträckgränsen [N],
S₀ – provets initiala tvärsnittsarea [mm²].

Emellertid är förhållandet mellan kraft och tvärsnitt inte tillräckligt för att bestämma Rp0,2. Först måste punkten som motsvarar det antagna deformationskriteriet bestämmas under testet.

Exempel på beräkning av Rp0,2

Om under dragprovet kraften motsvarande kriteriet Rp0,2 tilldelades ett värde 40 000 N., och provets initiala tvärsnittsarea är 50 mm², sedan:
Rp0,2 = 40 000 N / 50 mm² = 800 N/mm² = 800 MPa
Den konventionella sträckgränsen för det testade materialet är därför 800 MPa.

Rp0,2 och sträckgräns Re

Rp0,2 och Re är inte samma parameter.
Flyktgräns Re, inklusive ReH och ReL, bestäms för material som uppvisar ett tydligt flytfenomen.
Rp0,2 Den används främst när övergången från elastisk till plastisk deformation är jämn och den klassiska sträckgränsen inte kan bestämmas tydligt.

Parameter	Menande	ansökan
ReH	Övre sträckgräns	Material som uppvisar ett uttalat flödesfenomen
ReL	Lägre sträckgräns	Material som uppvisar ett uttalat flödesfenomen
Rp0,2	Sträckgräns vid 0,2 % permanent deformation	Material utan tydlig sträckgräns

Därför bör värdena på Re och Rp0,2 inte bytas ut mekaniskt eller behandlas som identiska kvantiteter.

Rp0,2 och draghållfasthet Rm

Rp0,2 oraz Rm beskriva olika egenskaper hos ett material.
Rp0,2 definierar spänningsnivån relaterad till det antagna kriteriet för permanent plastisk deformation, medan Rm betecknar den högsta tekniska spänningen som uppnås under dragprovet.
För typiska duktila material:
Rp0,2 < Rm
Till exempel kan ett materialkort ange:

0,2 kr: minst 700 MPa,
Rum: 900–1100 MPa,
A: minst 10 %.

Detta betyder inte att materialet kommer att gå sönder vid 700 MPa. Rp0,2-värdet avser den permanenta deformationen, medan Rm avser den maximala tekniska spänningen under provningen.

Rp0,2 och förlängning A

Rp0,2 i A bör inte heller förväxlas med varandra.
Rp0,2 är spänningen uttryckt i MPa, medan anknytning A är en kvantitet uttryckt i procent och bestämmer provets permanenta förlängning efter att det har brutits.
Värde 0,2% Att symbolen Rp0,2 används är endast ett kriterium för att bestämma sträckgränsen. Det är inte förlängningen efter brott A.

0,2 Rp och 1,0 Rp

0,2%-kriteriet är inte det enda möjliga sträckgränskriteriet. Beroende på material, produkt och relevant standard kan även andra värden förekomma, till exempel: Rp1,0.
Symbolen Rp1,0 hänvisar till spänningen som motsvarar den konventionella permanenta plastiska deformationen av 1,0%.
Var därför uppmärksam på parameterns fullständiga beteckning när du läser dokumentationen, och inte bara på det angivna värdet i MPa.

Rp0,2 för rostfritt stål

Rp0,2 är särskilt vanligt i egenskaper rostfritt stål.
Många austenitiska stål uppvisar inte lika uttalat flytbeteende under dragprovning som typiska lågkolstål. Därför beskrivs deras motståndskraft mot permanent deformation bland annat av Rp0,2.
Rp0,2-värdet kan bero avsevärt på materialets kvalitet, leveransförhållanden, temperatur och härdningsgrad.

Rp0,2 för duplex- och superduplexstål

I stål Duplex och superduplex Parametern Rp0,2 är en av de grundläggande mekaniska parametrarna.
Stål med en austenitisk-ferritisk struktur kännetecknas vanligtvis av en mycket högre sträckgräns än typiska austenitiska rostfria stål.
Exempel på dessa material är Duplexstål 1.4462 / X2CrNiMoN22-5-3 oraz Superduplexstål 1.4410 / X2CrNiMoN25-7-4.
Detta är av stor konstruktionsmässig betydelse eftersom ett högre Rp0,2-värde kan möjliggöra konstruktion av element med mindre tvärsnitt samtidigt som den erforderliga bärförmågan bibehålls, förutsatt att andra konstruktions- och driftskrav tillåter det.

Rp0,2 för nickel-, aluminium- och titanlegeringar

Sträckgränsen används också ofta för att beskriva nickellegeringar, aluminium i titan.
I dessa material tillåter övergången mellan det elastiska och plastiska intervallet ofta inte bestämning av tydlig ReH och ReL, därför möjliggör användningen av ett konventionellt kriterium en mer entydig bestämning av mekaniska egenskaper.
Material bör dock inte jämföras enbart utifrån Rp0,2. Samtidigt bör Rm, töjning etc. analyseras. utmattningsbeständighet, motståndskraft mot sprickbildning och arbetsförhållanden.

Vad beror värdet på Rp0,2 på?

Värdet på Rp0,2 beror på många faktorer, inklusive:

kemisk sammansättning,
materialets mikrostruktur,
kornstorlek,
värmebehandling,
termomekanisk behandling,
deformationshärdning,
leveransstatus,
testtemperaturer,
töjningshastigheter,
produktens tjocklek och dimensioner,
riktning för provtagning.

Av denna anledning kan det leda till felaktiga slutsatser att ange ett Rp0,2-värde som en universell egenskap för en hel materialtyp.

Effekten av plastbearbetning på Rp0,2

Kallformning kan orsaka deformationshärdning, vilket leder till en betydande ökning av Rp0,2.
Detta fenomen är särskilt viktigt när det gäller austenitiska rostfria stål, band, vit, ledningar och ritade staplar.
En ökning av Rp0,2 kan åtföljas av en minskning av materialets förmåga att genomgå ytterligare plastisk deformation.

Effekt av värmebehandling på Rp0,2

Blåklocka kan avsevärt ändra värdet på sträckgränsen genom att ändra materialets mikrostruktur.
Särskilt stora skillnader kan förekomma i utskiljningshärdande material och stål avsedda för termisk förbättring.
Därför bör du alltid kontrollera när du jämför Rp0,2-värden leveransvillkor och typ av värmebehandling som tillämpats.

Temperaturens effekt på Rp0,2

Rp0,2 beror också på temperaturen. För många material minskar sträckgränsen när temperaturen ökar.
Detta är särskilt viktigt för komponenter som används i kraftutrustning, ugnar, turbiner, värmeväxlare och processinstallationer.
Rumstemperaturvärdet Rp0,2 bör inte automatiskt användas för att konstruera en komponent som arbetar vid höga temperaturer.

0,2 Rp i materialgodkännandecertifikatet

Värdet på Rp0,2 kan vara i materialgodkännandeintyg, till exempel i dokument 3.1, tillsammans med andra mekaniska testresultat.
En typisk datamängd kan innehålla:

0,2 kr,
Rm,
anknytning A,
slaghållfasthet, om det behövs,
hårdhet, om det anges i kraven.

Vid verifiering av ett certifikat bör resultatet jämföras med kraven i relevant materialstandard, med hänsyn till materialart, produktform, dimensioner, leveranstillstånd och testtemperatur.

Varför är Rp0,2 viktigt i design?

I många konstruktioner är det viktigt att inte bara undvika att elementet går sönder, utan också att förhindra överdriven permanent deformation.
Ett element kanske inte går sönder, men efter permanent deformation kan det upphöra att fungera korrekt.
Därför är Rp0,2 en av de grundläggande parametrarna som används vid utvärdering och konstruktion av element tillverkade av material som inte uppvisar en tydlig sträckgräns.

Betyder en högre Rp0,2 ett bättre material?

Nej. Ett högre värde på Rp0,2 innebär en högre spänning motsvarande det antagna kriteriet för permanent deformation, men det tillåter oss inte i sig att dra slutsatsen att ett material är bättre än ett annat.
Ett material med hög Rp0,2 kan skilja sig från ett annat material vad gäller:

Rm,
förlängning A,
Z-förträngning,
slaghållfasthet,
utmattningsbeständighet,
motståndskraft mot sprickbildning,
korrosionsbeständighet,
beteende vid höga eller låga temperaturer.

Rätt materialval kräver en analys av hela uppsättningen parametrar och faktiska driftsförhållanden.

0,2 Rp – den viktigaste informationen

Rp0,2 betyder den konventionella sträckgränsen.
siffra 0,2 avser den konventionella permanenta plastiska deformationen på 0,2 %.
Rp0,2 används främst för material utan tydlig sträckgräns.
Rp0,2 ges oftast i MPa eller N/mm².
1 MPa = 1 N/mm².
Rp0,2 är inte detsamma som Re, ReH eller ReL.
Rp0,2 är inte detsamma som draghållfastheten Rm.
Värdet 0,2 % representerar inte förlängning efter brott A.
Rp0,2 används ofta för rostfritt stål, duplex, superduplex, nickellegeringar, aluminium och titan.
Värdet på Rp0,2 påverkas bland annat av mikrostruktur, värmebehandling, deformationshärdning, temperatur och materialtillstånd.
Rp0,2-värdet ska alltid refereras till lämplig standard, produktform, dimension och leveransskick.