关于抗拉强度和屈服强度的区别

要说这两个概念，我们先从物质是如何被破坏的开始说起。 任何材料受到增加的、恒定的或交替的外力最终都会超过一定的限度并被破坏。 造成材料损坏的外力有很多种，如拉力、压力、剪切力、扭转等。屈服强度和抗拉强度这两种强度只是针对抗拉强度而言。

这两种强度是通过拉伸试验得到的，使用拉伸试验机（一般为万能试验机，可以进行各种拉伸、压缩和弯曲试验），采用规定的恒定加载速率（即单位时间（内拉力的增加量）力），材料不断被拉伸，直至断裂或达到规定的损伤程度（例如有些对接焊缝强度试验可能不会断裂），这个造成材料最终损伤的力就是材料的抗拉强度。极限载荷。拉伸极限载荷是力的表达，单位是牛顿（N）。由于牛顿是一个很小的单位，所以大多数情况下更常用千牛顿（KN）。由于各种材料的尺寸不同，极限拉伸载荷很难判断材料的强度，因此单位面积的极限拉伸载荷是用极限拉伸载荷除以实验材料的横截面积得到的。 单位面积上的力是强度的表达，单位是帕斯卡（Pa）。 同样，帕斯卡是一个很小的单位，一般用兆帕（MPa）表示。

因此，极限拉伸载荷与实验材料横截面积的比值就是拉伸强度。 拉伸强度是材料单位面积所能承受的外力的极限。 超过这个限度，材料就会被解离破坏。

那么什么是屈服强度呢？ 屈服强度仅针对弹性材料； 非弹性材料没有屈服强度。 例如，各种金属材料、塑料、橡胶等，都具有弹性和屈服强度。 玻璃、陶瓷、砖石等一般都是无弹性的。 此类材料即使具有弹性，也是微乎其微的，因此不存在屈服强度。

弹性材料承受持续且不断增加的外力直至断裂。 发生了哪些变化？

首先，材料在外力作用下发生弹性变形，遵循胡克定律。 什么是弹性变形？ 即当外力去除后，材料将恢复到原来的尺寸和形状。 当外力继续增大并达到一定值时，材料将进入塑性变形期。 材料一旦进入塑性变形，受到外力作用时就无法恢复材料原来的尺寸和形状！ 而引起两次变形的临界点处的强度就是材料的屈服强度！ 与所施加的拉力相对应，该临界点的拉力值称为屈服点。 从晶体角度来看，只有当拉力超过屈服点时，材料的晶体键才开始被破坏！ 材料的破坏是从屈服点开始的，而不是从断裂时开始的！

弄清楚这两个强度是怎么来的之后，可以说屈服强度高的材料能够承受更大的破坏力是正确的。

但我想说的是，无论是哪一种强度，仅以一个为例并不能说明该材料是否安全、是否坚固！

这里只说钢铁，不说别的。 还有一个关于屈服强度和抗拉强度的参数。 可能没有多少人知道这件事。 可能更少人知道它有什么作用。 这个参数就是曲强比！ 屈服强度比是屈服强度与抗拉强度的比值。 范围在0~1之间。 屈强比是衡量钢材脆性的指标之一。 屈强比越大，钢材的屈服强度与抗拉强度之差越小，钢材的塑性越差，脆性越大！

为什么这么说呢？ 这里引入一个新的指标——伸长率。 通俗地说，就是钢材被拉开后相对于原来的长度拉伸了多少。 这是检验钢材塑性的重要指标。 该值越大，钢材的延展性越好。 正如我上面所说，当钢材被拉伸超过屈服点时，此时钢材不可能恢复到原来的尺寸。 钢材将继续被拉伸直至断裂。 屈服强度比越大，屈服强度与抗拉强度之差越小。 那么，如果加载速率不变，钢材拉伸的时间越短，伸长率越低。

有点罗嗦了！ 咱们进入正题吧！

根据能量守恒定律，能量只能进行转换或转移。 当钢材被拉伸时，它归结为能量的转换和吸收。 在屈服点之前，钢材处于弹性变形阶段，外部拉力几乎完全被弹力（转化为弹性势能）抵消。 吸收或转化的外部能量不多，只有少量转化为热能。 当超过屈服点时，外力的一部分被弹力抵消（转化为弹性势能），一部分转化为热能。 作用在钢材上的外力的能量主要在塑性变形期间被吸收！

我上面提到材料失效始于屈服点。 屈强比越低，材料从失效到断裂所需的时间越长； 屈强比越高，材料断裂所需的时间越短。 在屈服点和断裂点之间，能量大部分转化为热量。

因此，简单来说，如果屈服强度或抗拉强度高，那么材料一定更好或更安全。 不必要！ 只有屈服强度高、屈强比低的钢材才更安全！ 不幸的是，这种钢材的成本太高，不太可能用于民用车辆。

如今，钢材除了强度之外，另一个重要指标就是韧性！ 到目前为止，我还没有看到任何车企描述所用钢材的韧性！ 基本上，他们夸大了钢铁的强度！ 相反，大多数情况下，提高钢材的强度往往会降低钢材的韧性！ 降低韧性就意味着增加脆性！钢材的韧性是关系钢材安全的重要指标。

有一个指标可能会被车企有意无意地遗忘——冲击韧性或冲击能量。

同样的力量，推你和打你，哪一个对你伤害更大？ 答案是显而易见的！ 钢材的抗冲击能力是关系到安全的重要因素！ 我没见过那种慢慢用力直到车坏掉的车祸吧？ 这一切都是瞬间的影响！ 如果你不能承受瞬间的力量，你的抗拉强度有什么用呢？

从目前已开发的钢材来看，大于1000Mpa的强度大多是抗拉强度，屈服强度超过800Mpa并不困难。 比如40Cr这种常见的“万能钢”（基本上什么都能用），一般调制工艺屈服强度也能接近800Mpa，抗拉强度在900MPa以上。

但平衡三者比较困难，高产、高延伸、抗冲击性好！

几乎所有的钢材都存在同样的问题，那就是在提高钢材强度的同时，也降低了钢材的抗冲击能力！ 例如10.9级高强螺栓，抗拉强度为1040-1240MPa，屈服强度大于940Mpa，伸长率大于10%，冲击韧性为59J/CM2； 而同材质的8.8级高强螺栓（低一级），抗拉强度在830-1030MPa时为合格，屈服强度大于660Mpa，伸长率大于12%，冲击韧性为78J/CM2。

因此，对于大多数金属材料来说，在提高某些技术性能指标的同时，是以降低某些技术性能指标为代价来实现的。 它无法平衡。 钢铁工业是人类最成熟的工业技术之一，没有太多秘密。 钢材的技术指标并不是越高越好，也不是越低越好，而是应将指标调整到能兼顾需要的范围。 对于我们行业的人来说，除了结构问题（指产品缺陷）之外，钢材的技术指标没有好坏之分，全看你用在哪里。 只是用在了错误的地方，而不是用错了东西。