Звичайна межа плинності Rp0,2 – визначення, формула та значення

Звичайна межа текучості Rp0,2 є одним з основних параметрів, що визначають механічні властивості металів і сплавівЙого використовують переважно тоді, коли матеріал не демонструє суттєвих змін під час випробування на розтяг. межа текучості Re. Rp0,2 визначає напруження, що відповідає звичайній залишковій пластичній деформації 0,2%.
Параметр Rp0,2 зазвичай використовується, серед іншого, для нержавіюча сталь, Дуплексна та супердуплексна сталь, нікелеві сплави, сплави алюміній, сплави титан та багато інших металевих матеріалів.
Значення Rp0,2 найчастіше наводиться в МПа, przy czym:
1 МПа = 1 Н/мм²

Що означає Rp0,2?

Symbol Rp0,2 означає умовну межу текучості, що відповідає питомій залишковій пластичній деформації 0,2%.
На відміну від матеріалів, які демонструють чіткі верхню та нижню границі текучості, у багатьох металах перехід від пружного до пластичного діапазону є поступовим. крива напруження-деформації Немає жодної характерної точки, яку можна чітко визначити як ReH або ReL.
У такому випадку використовується умовно визначене значення Rp0,2.

Що означає число 0,2 у Rp0,2?

номер 0,2 означає значення залишкової пластичної деформації, виражене у відсотках.
Rp0,2 відповідає напруженню, при якому навантаження залишається після його зняття. 0,2% залишкової деформації пов'язана з початково виміряною довжиною.
Для початкової вимірювальної довжини, наприклад, 100 мм деформація 0,2% відповідає:
100 мм × 0,002 = 0,2 мм
Однак це не означає, що лише під час навантаження загальне видовження зразка становить лише 0,2%. Загальна деформація включає як пружну, так і пластичну частини. Значення 0,2% стосується передбачуваної залишкової пластичної деформації.

Чому Rp0,2 є довільною межею?

Термін "договірний" є результатом прийняття специфічного критерію деформації.
Матеріал не має фізичного бар'єру рівно при 0,2% залишкової деформації. Це значення було прийнято як практичний та повторюваний критерій для визначення властивостей матеріалів, які не мають вираженої межі текучості.
Це дозволяє визначити параметр, який дозволяє порівняти стійкість таких матеріалів до початку значної залишкової деформації.

Як визначається Rp0,2?

Rp0,2 визначається під час статичне випробування на розтяг на основі зафіксованого зв'язку між стресом і деформацією.
Класичне графічне представлення використовує пряму лінію, паралельну лінійно-пружній ділянці кривої залежності напруження від деформації, зміщену відносно осі деформації на:
ε = 0,002
Тобто:
0,2%
Точка перетину цієї лінії з кривою напруження-деформації дозволяє визначити значення, що відповідає Rp0,2.
Сучасні випробувальні машини та вимірювальні системи можуть визначати цей параметр автоматично на основі записаних даних.

Формула для Rp0,2

Після визначення відповідного випробувального зусилля значення напруження можна виразити як:
Rp0,2 = Fp0,2 / S₀
де:

Rp0,2 – умовна межа текучості [МПа],
fp0,2 – сила, що відповідає умовній межі текучості [Н],
S₀ – початкова площа поперечного перерізу зразка [мм²].

Однак, лише співвідношення сили до поперечного перерізу недостатньо для визначення Rp0,2. Спочатку під час випробування необхідно визначити точку, що відповідає прийнятому критерію деформації.

Приклад розрахунку Rp0,2

Якщо під час випробування на розтяг силі, що відповідає критерію Rp0,2, було присвоєно значення 40 000 Пн., а початкова площа поперечного перерізу зразка дорівнює 50 мм², тоді:
Rp0,2 = 40 000 Н / 50 мм² = 800 Н/мм² = 800 МПа
Таким чином, звичайна межа текучості випробуваного матеріалу становить 800 МПа.

Rp0,2 та межа текучості Re

Rp0,2 та Re не є одним і тим самим параметром.
Межа текучості Re, включаючи ReH та ReL, визначається для матеріалів, які демонструють чітке явище плинності.
Rp0,2 Його використовують переважно тоді, коли перехід від пружної до пластичної деформації є плавним, і класичну границю текучості неможливо чітко визначити.

Параметр	Значення	додаток
ReH	Верхня межа текучості	Матеріали, що демонструють виражене явище течії
РеЛ	Нижня межа текучості	Матеріали, що демонструють виражене явище течії
Rp0,2	Межа плинності при залишковій деформації 0,2%	Матеріали без чіткої межі текучості

Тому значення Re та Rp0,2 не слід механічно міняти місцями або розглядати як ідентичні величини.

Rp0,2 та міцність на розтяг Rm

Rp0,2 та Rm описувати різні властивості матеріалу.
Rp0,2 визначає рівень напруження, пов'язаний з прийнятим критерієм залишкової пластичної деформації, тоді як Rm позначає найвище інженерне напруження, досягнуте під час випробування на розтяг.
Для типових пластичних матеріалів:
Rp0,2 < Rm
Наприклад, у картці матеріалу може бути зазначено:

Rp0,2: мін. 700 МПа,
Номер: 900–1100 МПа,
A: щонайменше 10%.

Це не означає, що матеріал руйнується при 700 МПа. Значення Rp0,2 стосується залишкової деформації, тоді як Rm – максимального інженерного напруження під час випробування.

Rp0,2 та видовження A

Rp0,2 i A також не слід плутати одне з одним.
Rp0,2 – це напруження, виражене в МПа, тоді як розширення А – це величина, виражена у відсотках, яка визначає залишкове видовження зразка після його розриву.
значення 0,2% Символ Rp0,2 є лише критерієм, що використовується для визначення межі текучості. Це не видовження після розриву A.

Rp0,2 та Rp1,0

Критерій 0,2% не є єдиним можливим критерієм межі текучості. Залежно від матеріалу, продукту та відповідного стандарту, можуть зустрічатися й інші значення, наприклад: Rp1,0.
Символ Rp1,0 позначає напруження, що відповідає звичайній залишковій пластичній деформації 1,0%.
Тому, читаючи документацію до матеріалів, звертайте увагу на повне позначення параметра, а не лише на наведене значення в МПа.

Rp0,2 для нержавіючих сталей

Rp0,2 особливо поширений у характеристиках нержавіюча сталь.
Багато аустенітних сталей не демонструють такої вираженої текучості під час випробувань на розтяг, як типові низьковуглецеві сталі. Тому їх опір залишковій деформації описується, серед іншого, як Rp0,2.
Значення Rp0,2 може суттєво залежати від марки, умов постачання, температури та ступеня затвердіння матеріалу.

Rp0,2 для дуплексних та супердуплексних сталей

У сталі Дуплекс та супердуплекс Параметр Rp0,2 є одним з основних механічних параметрів.
Сталі з аустенітно-феритною структурою зазвичай характеризуються значно вищою межею текучості, ніж типові аустенітні нержавіючі сталі.
Прикладами цих матеріалів є Дуплексна сталь 1.4462 / X2CrNiMoN22-5-3 та Супердуплексна сталь 1.4410 / X2CrNiMoN25-7-4.
Це має велике значення для проектування, оскільки вище значення Rp0,2 може дозволити проектувати елементи з меншими поперечними перерізами, зберігаючи при цьому необхідну несучу здатність, за умови, що це дозволяють інші конструктивні та експлуатаційні вимоги.

Rp0,2 для нікелевих, алюмінієвих та титанових сплавів

Межа текучості також широко використовується для опису нікелеві сплави, алюміній i титан.
У цих матеріалах перехід між пружним та пластичним діапазонами часто не дозволяє чітко визначити ReH та ReL, тому використання загальноприйнятого критерію дозволяє більш однозначно визначити механічні властивості.
Однак, матеріали не слід порівнювати виключно на основі Rp0,2. Водночас слід аналізувати Rm, видовження тощо. стійкість до втоми, стійкість до розтріскування та умови праці.

Від чого залежить значення Rp0,2?

Значення Rp0,2 залежить від багатьох факторів, зокрема:

хімічний склад,
мікроструктура матеріалу,
розмір зерна,
термічна обробка,
термомеханічна обробка,
деформаційне зміцнення,
статус доставки,
температури випробувань,
швидкості деформації,
товщина та розміри виробу,
напрямок відбору проб.

З цієї причини, використання одного значення Rp0,2 як універсальної властивості для всього типу матеріалу може призвести до помилкових висновків.

Вплив обробки пластику на Rp0,2

Холодне формування може спричинити деформаційне зміцнення, що призводить до значного збільшення Rp0,2.
Це явище особливо важливе у випадку аустенітних нержавіючих сталей, стрічки, листовий метал, дроти і намальовані прутки.
Збільшення Rp0,2 може супроводжуватися зниженням здатності матеріалу до подальшої пластичної деформації.

Вплив термічної обробки на Rp0,2

Теплова обробка може суттєво змінити значення межі текучості, змінюючи мікроструктуру матеріалу.
Особливо великі відмінності можуть виникати в матеріалах, що тверднуть дисперсіями, та сталі, призначені для термічного покращення.
Тому, порівнюючи значення Rp0,2, завжди слід перевіряти стан поставки та вид застосованої термічної обробки.

Вплив температури на Rp0,2

Rp0,2 також залежить від температури. Для багатьох матеріалів межа текучості зменшується зі збільшенням температури.
Це особливо важливо для компонентів, що працюють в енергетичному обладнанні, печах, турбінах, теплообмінниках та технологічних установках.
Значення кімнатної температури Rp0,2 не слід автоматично використовувати для проектування компонента, що працює за високих температур.

Rp0,2 у сертифікаті приймання матеріалів

Значення Rp0,2 може бути в акт приймання матеріалів, наприклад, у документі 3.1, разом з іншими результатами механічних випробувань.
Типовий набір даних може включати:

Rp0,2,
Rm,
розширення А,
ударна міцність, якщо потрібно,
твердість, якщо це зазначено у вимогах.

Під час перевірки сертифіката результат слід порівняти з вимогами відповідного стандарту на матеріал, враховуючи вид матеріалу, форму виробу, розміри, умови поставки та температуру випробування.

Чому Rp0,2 важливий у дизайні?

У багатьох конструкціях важливо не лише уникнути руйнування елемента, але й запобігти надмірній залишковій деформації.
Елемент може не зламатися, але після остаточної деформації він може перестати належним чином функціонувати.
Отже, Rp0,2 є одним з основних параметрів, що використовуються при оцінці та проектуванні елементів, виготовлених з матеріалів, які не демонструють чіткої межі текучості.

Чи означає вищий Rp0,2 кращий матеріал?

ні. Вище значення Rp0,2 означає вище напруження, що відповідає прийнятому критерію залишкової деформації, але саме по собі це не дозволяє зробити висновок, що один матеріал кращий за інший.
Матеріал з високим Rp0,2 може відрізнятися від іншого матеріалу з точки зору:

Рм,
розширення А,
Z-звуження,
ударна міцність,
стійкість до втоми,
стійкість до розтріскування,
стійкість до корозії,
поведінка за високих або низьких температур.

Правильний вибір матеріалу вимагає аналізу всього комплексу параметрів та фактичних умов експлуатації.

Rp0,2 – найважливіша інформація

Rp0,2 означає умовну межу текучості.
номер 0,2 стосується звичайної залишкової пластичної деформації 0,2%.
Rp0,2 використовується переважно для матеріалів без чіткої межі текучості.
Rp0,2 найчастіше використовується в МПа або Н/мм².
1 МПа = 1 Н/мм².
Rp0,2 не те саме, що Re, ReH ні ReL.
Rp0,2 не те саме, що міцність на розрив Rm.
Значення 0,2% не відображає видовження після розриву А.
Rp0,2 часто використовується для нержавіючих сталей, дуплексних, супердуплексних сталей, нікелевих сплавів, алюмінію та титану.
На значення Rp0,2 впливають, серед іншого, мікроструктура, термічна обробка, зміцнення під тиском, температура та стан матеріалу.
Значення Rp0,2 завжди слід враховувати відповідно до відповідного стандарту, форми виробу, розміру та умов поставки.