Предел прочности меди на растяжение

Механические свойства меди Механические свойства различных марок меди при стандартных статических испытаниях на растяжение при температуре 20°С незначительно отличаются друг от друга. Механические свойства бескислородной меди М16 при стандартных статических испытаниях на растяжение приведены в табл. 1. Табл. 1. Механические свойства бескислородной меди марки М1б
Свойства	Состояние
Свойства	деформированное	отожженое
Временное сопротивление σb , МПа	340…450	220…250
Предел текучести σ0,2 , Мпа	280-420	60-75
Относительное удлинение δ , %	4…6	40…50
Относительное сужение ψ, %	35…45	70…80
Твердость по Бринеллю, HB	90…110	45
Предел выносливости σ-1, Мпа, (Т=108 циклов; kσ*=1)	100…120	70…80
Ударная вязкость KCU, МДж/м2	1,0	1,70

*kσ — коэффициент концентрации напряжений

Влияние степени холодной деформации и температуры отжига на механические
свойства меди показано на рис. 1 и 2.

Предел прочности меди на растяжение

Рис. 1 Влияние степени холодной деформации (%) на механические свойства
меди:
1 — кислородсодержащей; 2 — раскисленной
фосфором, с высоким остаточным содержанием фосфора

Предел прочности меди на растяжение

Рис. 2. Влияние
температуры отжига (в течение часа) на механические свойства
кислородсодержащей меди М1

Содержание кислорода в меди влияет на ударную вязкость и технологическую
пластичность.

Например, ударная вязкость горячекатаных медных полос (99.9%
Cu)
с различным содержанием кислорода составляет:

О2, %                0,026           0,030
0,034         0,042

KCU,кДж/м2
   860           560
  510          270

Влияние кислорода на технологическую пластичность на примере медной
проволоки диаметром

2,6
мм в твердом состоянии и с содержанием меди 99,90% следующее:

Способ получения	Число гибов при радиусе равном 5 мм	Число скручиваний загиба, на длине 152 мм
Бескислородная	12	92
Бескислородная	7	45

Медь и многие ее сплавы имеют зоны пониженной пластичности («провала»
пластичности). При этом у кислородсодержащей меди наблюдается явно
выраженная зона пониженной пластичности при температурах 300…500°С; у
меди, раскисленной фосфором и с большим его остаточным содержанием
(0,04%), также наблюдается пониженная пластичность в этом интервале
температур. С повышением чистоты меди зона пониженной пластичности
уменьшается, а у бескислородной меди высокой чистоты (99,99%) эта зона
практически отсутствует. Зона пониженной пластичности отсутствует и у
меди, раскисленной бором (0,01% В).

При
отрицательных температурах медь имеет более высокие прочность и
пластичность, чем при температуре 20°С.

Механические свойства меди, на примере применяемой для электродов
контактной сварки, при высоких температурах приведены в табл. 2.

Табл. 2. Механические свойства меди при высоких температурах
Свойства	Температура, °С
Свойства	20	200	300	400	500	600	700
Временное сопротивление σb , МПа	220	200	150	110	70	50	30
Предел текучести σ0,2 , Мпа	60	50	50	40	30	20	10
Относительное удлинение δ , %	45	45	40	38	47	57	71
Относительное сужение ψ, %	90	88	77	73	86	100	100
Твердость по Виккерсу, HV	50	40	38	35	19	1	9
Ударная вязкость KCU, МДж/м2	1,7	1,5	1,4	1,4	1,2	0,9	0,8
Длительная твердость HV (в течение 1 часа)	—	—	—	25	10	6	5

Характеристики
упругости.
Упругие свойства изотропного материала характеризуются модулями
нормальной упругости
Е

(модуль Юнга), сдвига

G
и объемного сжатия
Есж,
а также коэффициентом Пуассона (µ). Значения модулей

Е и

G
в интервале температур 300… 1300К уменьшаются по линейному закону.
Лишь в области низких температур наблюдается отклонение от равномерного
изменения модулей (табл. 3).

Табл. 3. Модули упругости и сдвига меди при различных температурах
Модули, ГПа	Температура, К
Модули, ГПа	4,2	100	200	300	500	700	900	1100	1300
Е	141	139	134	128	115	103	89,7	76,8	63,7
G	50	49,5	47,3	44,7	37,8	31	24,1	18,5	11,5

Регламентированные механические свойства продукции из меди при различных
способах изготовления, состояниях поставки и размерах приведены в табл.
4 — 7.

Как
правило, на лентах толщиной менее 0,5 мм, а также на лентах толщиной
0,5… 1,5 мм в мягком состоянии, используемых для штамповки, временное
сопротивление и относительное удлинение не определяют, а проводят
испытания на выдавливание лунки по Эриксену (см. табл. 5).

Табл. 4. Плоский прокат из меди. Размеры и механические свойства
Продукция, стандарт или технические условия	Марка	Изгот.	Сост. пост.	Толщина, мм	Временное сопротивление σb , МПа	Относительное удлинение δ10, %
Продукция, стандарт или технические условия	Марка	Изгот.	Сост. пост.	Толщина, мм	не менее
Плиты из раскисленной меди, ТУ 48-21-517-85	M1p	ГК	—	75…11О	180	20
Листы общего назначения, ГОСТ 1173-2006	M1, M1p, М1ф, М2, М2р, М3, МЗр	ГК	—	3…25	200	30
		ХК	М	0,05… 12	200…260	36
			ПТ		240…310	12
			Тв		290	3
Листы и полосы повышенного качества ТУ 48-21-664-79	M1	ЛХК	М	3…8	200	36
		ЛГК	—	8…10	200	30
		ПХК	М	3…6	200	36
Шины для электротехнических целей, ГОСТ 434-78	M1	ХК	М	св. 7	—	35
Ленты общего назначения, ГОСТ 1173-2006	M1, M1p, М1ф, М2, M2p, М3, МЗр	ХК	М	0,1…6	200…260	36
			ПТ		240…310	12
			Тв		290	3
Ленты для коаксиальных магистральных кабелей, ГОСТ 16358-79	M1	хк	М	0,16…0,3	210	δ5≥25
Ленты для капсюлей, ГОСТ 1018-77	M1, M1p, М2, M2p	ХК	М	0,35…1,86	200	36
Ленты для электротехн ических целей, ТУ 48-21-854-88	M1, М2	ХК	М	до 0,2	—	—
				0,2…2,5	—	36
				2,5—3,53	—	36
				3,55…5,5	—	36
			Тв	до 0,2	310	—
				0,2…2.5	310	—
				2,5…3,53	284
				3,55…5,5	284	—
Фольга рулонная для технических целей, ГОСТ 5638-75	M1, М2	ХК	Тв	0,015…0,05	290	—
Условные обозначения:
ГК — горячекатаные; ХК — холоднокатаные; ЛХК листы холоднокатаные; Л ГК — листы горячекатаные; ПХК — полосы холоднокатаные; М — мягкое; ПТ — полутвердое; Тв — твердое.

Табл. 5. Характеристики холоднокатаных лент при испытании по Эриксену (радиус пуансона 10 мм)
Ленты	Марка	Состояние	Толщина, мм	Глубина лунки, мм, не менее
Общего назначения, ГОСТ 1173-2006	M1, M1p, М1p, М2, М2р, М3, МЗр	мягкое	0,1…0,14	7
			0,14…0,16	7
			0,16…0,28	8
			0,28…0,55	8,5
			0,55…0,6	9
			0,6…1,1	9,5
			1,1…1,5	10
Радиаторные, ГОСТ 20707-80	M1, М2, М3	мягкое	0,06…0,07	4,5…9.0
			0,08…0,09	6,0…9,0
			0,1	7,5
			0,12…0,15	7,5
			0,17…0,25	8
		твердое	0,1	1,5…3,5
		твердое	0,12…0,15	1,5…3,5
Для электротехнических целей, ТУ 48-21-854-88	M1	мягкое	0,1…0,15	7,5
			0,2…0,25	8
			0,3…0,5	8,2
			0,6…1	9,5

Таблица 6. Трубы и трубки из меди. Размеры и механические свойства
Продукция, стандарт или технические условия	Марка	Изгот.	Сост. пост.	Диаметр, мм / Толщина стенки, мм	Временное сопротивление σb , МПа	Относительное удлинение δ10, %
					не менее
Трубы общего назначения, ГОСТ 617-2006	M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3	ХД	М	3…360 / 0,8…10	200	35
			ПТ		240	8
			Тв		280
		Пр	—	до 200 / 5…30	190	30
				>200 / 5…30	180	30
Трубы квадратные и прямоугольные е круглым отверстием, ТУ48-21-497-81	M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3	Т, П	М	b; h; d	200	35
				15…20,5;
				13.5…14;
				6…12,5
		Пр		b; h; d	190	30
				36…120;
				16…36;
				11…28
Трубы медные, ТУ 48-21-482-85	M1, M1p, М1ф, М2р, МЗр, М2, М3	Пр	—	30 / 9	190	30
Трубки медные тонкостенные, ТУ 48-21-161-85	M1, М2	Т	М	0,8…2 / 0,15…0,5	210	35
			Тв		—	4
Трубки медные тонкостенные. ГОСТ 11383-75	M1, М2, М3	Т	М	1,5…28 / 0,15…0,7	210	35
			Тв		340	2
Трубы медные круглого сечения для воды и газа ГОСТ 52318-2005	M1p, М1ф	Т	М	6…22 / 0,5…1.5	220	δ10≥40
			ПТ	6…54 / 0,5…2	250	δ10≥20
			Тв	6…267 / 0,5…3	290	δ10≥3
Условные обозначения:
ХД — холоднодеформированные; Пр — прессованные; Т гянутые;
П — прокатанные: М — мягкое; ПТ — полутвердое; Тв — твердое; h, h,d — ширина, высота, диаметр отверстия.

Таблица 7. Прутки, катанка и проволока из меди. Размеры и механические свойства
Продукция,стандарт или технические условия	Марка	Изгот.	Сост. пост.	Размеры, мм	Временное сопротивление σb , МПа	Относительное удлинение δ10, %
Продукция,стандарт или технические условия	Марка	Изгот.	Сост. пост.	Размеры, мм	не менее
Прутки квадратные, ТУ 48-21-97-72	М2	Пр	—	42…94	200	30
Прутки, IOCT 1535-2006	M1, M1p, Мф, М2р, МЗр, М2, М3	Т	М	3…50	200	35
			ПТ		240	10
			Тв		270	5
		Пр	—	20…50	190	30
Профили из бескислородной меди, ТУ 48-21-637-79	М0б	Т	М	b x h 11,4 x 8	200	38
Проволока для заклепок, ТУ 48-21-456-2006	M1, М2	Т	Тв	d 1…2	240	8
Проволока для заклепок, ТУ 48-21-456-2006	M1, М2	Т	Тв	d 2…10,7	240	15
Проволока из бескислородной меди, ТУ 48-21-158-72	М0б	Т	М	d 3,5;4,2	200	30
Проволока крешерная, ГОСТ 4752-79	М0б	ХД	Тв	d 3…10	320…	—
Проволока крешерная, ГОСТ 4752-79	М0б	ХД	Тв	d 3…10	360	—
Проволока для электротехнических целей, ГОСТ 434-78	М0, M1	Т	М	d до 2,5	—	35
				d 2,5…7	—	35
				d 7…10	—	35
				d св. 10	—	35
			Тв	d до 2,5	310	—
				d 2,5…7	290	—
				d 7…10	270	—
				d св. 10	270	—
Катанка медная, ТУ 16705.491-2001	не ниже M1	НЛ	—	d 8…23	160	35
Условные обозначения:
Пр — прессованные; Т — тянутые; ХД — холоднодеформированная; НЛ — непрерывное литье и прокатка;
М — мягкое; ПТ — полутвердое; Тв — твердое; b — ширина; h — высота; d — диаметр.

Источник

Рассмотрим механические свойства меди

	Медь мягкая	Медь твердая
Временное сопротивление меди σВ, МПа	220Д240	400
Предел текучести меди σ0,2, МПа	70	340
Относительное удлинение меди δ, %	50	8
Относительное сужение меди ψ, %	75	35
Сопротивление срезу меди τср, МПа	150	210
Твердость меди НВ, МПа.	450	1100

Временное сопротивление литой меди при сжатии σВсж =1540 МПа. Микротвердость электролитической меди (99,95 % Сu) при 20 0С Нμ =760 МПа, а при 300 °С 535Д545 МПа.

Механические свойства меди (99,95 % Си) при низких температурах:

Медь	t, 0С	σВ, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %
Медь электролитическая холоднокатаная	20	410	375	8,4	51,5
	-78	423	408	12	56,6
	-183	455	420	11,2	61,2
Медь горячекатаная	20	212	50	55	70
	-20	236	50	56,2	70
	-60	255	54	57,3	67
	-77	263	50	57,2	68
Медь закаленная	20	271	175	37,5	77
Медь закаленная	-253	310	214	60	75
Медь отожженная (отжиг при 700 °С, 30 мин)	20	240	38	50,5	71,4
	-78	291	100	50	73,6
	-183	365	87	50,5	83,3
Медь МО, отожженная	20	220	60	48	76
	-10	224	62	40	78
	-40	236	64	47	77
	-80	270	70	47	74
	— 120	288	75	45	70
	-180	408	80	58	77
Медь М2, отожженная	18	230	51	52	70
	236	51	52	69
	-30	237	54	48	69
	-80	263	61	47	67
Медь М2, холоднотянутая (наклеп 93 %)	20	468		1,1	57
	486		1,8	56
	-20	487		1,2	56
	-30	493		1,9	54
	-60	506		2,0	58
Медь М2, холоднотянутая (наклеп,73 %)	20	411		2,0	57
	419		2,1	57
	-20	429		2,0	57
	-30	435		3,0	57
	-60	449		4,0	57
Медь техническая, отожженная и закаленная с 800 °С в воде	-17	240		29	70
	-196	380		41	72
	-253	460		48	74

Механические свойства медных полуфабрикатов (не менее):
Вид медного полуфабриката	Состояние	σВ, МПа	δ, %	гост
Листы медные:
Листы медные холоднокатаные	Мягкие	200	30	ГОСТ 495Д70
Листы медные холоднокатаные	Твердые	300	3	ГОСТ 495Д70
Листы медные горячекатаные	—	200	30	ГОСТ 495Д70
Лента медная толщиной 0,35 мм	Мягкая	200	30	ГОСТ 1173Д70
Трубы медные прессованные из меди M1 диаметром 30Х17 мм	Мягкие	210	35	ГОСТ 617Д64 ТУ 48-21-78Д72
Прутки медные тянутые диаметром 5Д40 мм	Мягкие	200	38	ГОСТ 1535Д71
Прутки медные тянутые диаметром 5Д40 мм	Твердые	270	6	ГОСТ 1535Д71
Прутки медные катаные 35Х100 мм	—	250	8	ГОСТ 1535Д71
Прутки медные прессованные 14×120 мм	—	200	30	ГОСТ 1535Д71

Скорость звуковых волн, м/с: продольных Сl= 4730; поперечных Ct = 2300. Удельное акустическое сопротивление Zs, МПа*с/м. Ударная вязкость меди KCU= 1570Д1765 кДж/м2. Модуль нормальной упругости Е в зависимости от температуры:

t,°C	Д180	100	200	300	600	800	900
Е, ГПа	138	132	128	124	118	96	78	70

Модуль сдвига G=42,400 ГПа.

Предел ползучести в зависимости от температуры:

t,°C	20	200	400
σпл, МПа	70	50	1,4

Предел выносливости σR при 108 циклов для мягкой меди равен 70 МПа, а для твердой 120 МПа. Установлено, что долговечность меди в вакууме возрастает, причем понижение давления до 1,33*10-2 Па приводит к увеличению долговечности на порядок; при дальнейшем увеличении вакуума до 1,33*10-6 Па долговечность практически не изменяется.

Типичные механические свойства меди (99,95 % Сu) при комнатной температуре (медные прутки прессованные):

Состояние

Е, ГПа

σВ

σ0,2

SK*

δ10

σвсж

τср

НВ

σR**

КCU, кДж/м2

МПа

Мягкие медные прутки (отжиг 700 °С, 30 мин)

Твердые медные прутки (наклеп 25%)

110

120

240

400

350

—

1500

—

150

200

450

959

100

160-180

—

* Сопротивление разрушению при растяжении.

** Предел выносливости σR определялся на базе 108 циклов.

Физические свойства меди
Электрические и магнитные свойства меди
Тепловые и термодинамические свойства меди
Оптические свойства меди
Механические свойства меди
Химические свойства меди
Технологические свойства меди
Области применения меди

Источник

Вы здесь

Предел прочности при растяжении

Предел прочности при растяжении (сопротивление на разрыв) или временное сопротивление разрыву σв – механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала. Поскольку при оценке прочности время нагружения образцов часто не превышает нескольких секунд от начала нагружения до момента разрушения, то его также называют условно-мгновенным пределом прочности, или хрупко-кратковременным пределом прочности.

Предел прочности при растяжении измеряется:

1 кгс/мм2 = 10-6 кгс/м2 = 9,8·106 Н/м2 = 9,8·107 дин/см2 = 9,81·106 Па = 9,81 МПа.

Предел прочности при растяжении

Материал	σв
Материал	кгс/мм2	107 Н/м2	МПа
Металлы
Алюминий	8-11	7,8-10,8	78-108
Алюминий отожженный	9,1-10,95	8,96-10,75	89-108
Бериллий	14	13,8	138
Бронза (91 % Cu + 6 % Sn + 3 % Zn)	20-38	19,6-37,3	196-373
Ванадий	18-45	17,6-44,2	176-442
Вольфрам	120-140	118,0-137,5	1180-1375
Вольфрам отожженный	71,3-82,5	69,9-80,9	699-809
Дюраль	40-50	39,2-49,1	392-491
Железо кованное	40-60	39,2-58,9	392-589
Гафний	35-45	34,5-44,2	345-442
Золото	14-16	13,8-15,7	138-157
Золото отожженное	12,6	12,4	124
Инвар	78	76,5	765
Индий	5,1	5,05	50,5
Кадмий	6,4	6,3	63
Кальций	6,1	6	60
Кобальт отожженный	49,8	48,9	489
Константан (60 % Cu + 40 % Ni)	32	31,4	314
Латунь (66 % Cu + 34 % Zn)	10-20	9,8-19,6	98-196
Магний	18-25	17,6-24,5	176-245
Магний литой	30	29,4	294
Медь	22-24	21,6-23,5	216-235
Медь деформированная	20,4-25,5	20-25	200-250
Молибден	40-70	39,3-68,6	393-686
Молибден литой	31,4	30,8	308
Никель	40-50	39,3-49,1	393-491
Ниобий	35-50	34,5-49,1	345-491
Ниобий отожженный	32,8-41,4	32,2-40,6	320-406
Олово	1,7-2,5	1,7-2,5	17-25
Олово литое	1,5-2,5	1,5-2,4	15-24
Палладий	18-20	17,6-19,6	176-196
Палладий литой	18,6	18,2	182
Платина	24-34	23,5-34,0	235-34
Родий отожженный	56	55	550
Свинец	1,1-1,3	1,1-1,3	10,8-12,7
Серебро	10-15	9,8-14,7	98-147
Серебро отожженное	13,8	13,5	135
Сталь инструментальная	45-60	44,1-58,9	441-589
Сталь кремнехромомарганцовистая	155	152	1520
Сталь специальная	50-160	49-157	491-1570
Сталь рельсовая	70-80	68-78	687-785
Сталь углеродистая	32-80	31,4-78,5	314-785
Тантал	20-45	19,6-44,2	196-442
Титан	25-35	24,5-34,5	245-345
Титан отожженный	30	29,6	296
Хром	30-70	29-69	294-686
Цинк	11-15	10,8-14,7	108-147
Цирконий	25-40	24,5-39,3	245-393
Чугун	10-12	9,8-11,8	98-118
Чугун ковкий	20	19,6	196
Чугун серый мелкозернистый	21-25	20,6-24,5	206-245
Чугун серый обыкновенный	14-18	13,7-17,7	137-177
Пластмассы
Аминопласт слоистый	8	7,8	78
Асботекстолит	6,5-11,9	6,4-11,7	64-117
Винипласт	4-6	3,9-5,9	39-59
Гетинакс	15-17	14,7-16,7	147-167
Гранулированный сополимер	4	3,9	39
Древесно-слоистый пластик ДСП-Б (длинный лист)	22	21,6	216
Древесный коротковолнистый волокнит К-ФВ25	3	2,94	29,4
Капрон стеклонаполненный	15-18	14,7-17,6	147-176
Пенопласт плиточный	0,06	0,06	0,59
Пенопласт ФК-20	0,17	0,17	1,7
Полиакрилат (оргстекло)	5	4,9	49
Полиамид наполненный П-68	5-6	4,9-5,9	49-59
Полиамид стеклонаполненный СП-68	7,4-8,5	7,3-8,3	73-83
Поливинилхлорид неориентированный	3-5	2,9-4,9	29-49
Поликапроамид	6,0-6,5	5,9-6,4	59-64
Поликапроамид стеклонаполненный	12,9-15,0	12,7-14,7	127-147
Поликарбонат (дифион)	6,0-8,9	5,9-8,7	59-87
Поликарбонат стеклонаполненный	12,5-15,0	12,3-14,8	123-148
Полипропилен ПП-1	2,5	2,5	25
Полипропилен стеклонаполненный	5,6	5,5	55
Полистирол стеклонаполненный	7,4-10,5	7,3-10,3	73-103
Полистирол суспензионный ПС-С	4,0	3,9	39
Полистирол эмульсионный А	3,5-4,0	3,4-3,9	34-39
Полиформальдегид стабилизированный	6-7	5,9-6,9	59-69
Полиэтилен высокого давления кабельный П-2003-5	1,20-1,39	1,18-1,37	11,8-13,7
Полиэтилен высокого давления П-2006-Т	1,39	1,37	13,7
Полиэтилен низкого давления П-4007-Э	2,20	2,16	21,6
Полиэтилен среднего давления	2,70-3,29	2,65-3,23	26,5-32,3
Стекло органическое ПА, ПБ, ПВ	5	4,9	49
Стеклотекстолит	30	29,4	294
Текстолит графитированный	9	8,8	88
Текстолит поделочный ПТК	10	9,8	98
Фаолит А	1,73	1,7	17
Фенопласт текстолитовый	8-10	7,8-9,8	78-98
Фторопласт 3	3-4	2,9-3,9	29-39
Фторопласт 4	2	1,96	19,6
Целлон	4	3,9	39
Дерево
Бамбук	22	21,6	216
Береза	7	6,9	69
Бук	8	7,8	78
Дуб	8	7,8	78
Дуб (при 15 % влажности) вдоль волокон	9,5	9,3	93
Ель	5	4,9	49
Железное дерево	22	21,6	216
Сосна	5	4,9	49
Сосна (при 15 % влажности) вдоль волокон	8	7,8	78
Минералы
Графит	0,5-1,0	0,5-0,9	4,9-9,8
Различные материалы
Бакелит	2-3	1,96-2,94	19,6-29,4
Гранит	0,3	0,29	2,9
Кетгут	42	41,2	412
Лед (0 °С)	0,1	0,098	0,98
Нити кварцевые	90	88,3	883
Нити шелковые	26	25,5	255
Паутина	18	17,6	176
Стекло органическое	4	3,9	39

Литература

Краткий физико-технический справочник. Т.1 / Под общ. ред. К.П. Яковлева. М.: Физматгиз. 1960. – 446 с.
Справочник по сварке цветных металлов / С.М. Гуревич. Киев.: Наукова думка. 1981. 680 с.
Справочник по элементарной физике / Н.Н. Кошкин, М.Г. Ширкевич. М., Наука. 1976. 256 с.
Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. М., Атомиздат. 1976, 1008 с.

Источник