Granica razvlačenja

Dijagram naprezanja (σ - vlačnog naprezanja i ε - linijske vlačne deformacije) za tipični neželjezni materijal:
1: Stvarna granica elastičnosti
2: Granica proporcionalnosti
3: Granica elastičnosti
4: Granica razvlačenja ili σ_0,2 (naprezanje pri kojem nastaje trajno produljenje od 0,2% prvobitne dužine šipke ili štapa)

Granica razvlačenja ili granica tečenja materijala (oznaka: σ_0,2) je ono naprezanje pri vlačnom opterećenju (vlačno ispitivanje) koje izaziva znatno istezanje ispitnog uzorka ili epruvete, bez povećanja sile. To je osnovno mehaničko svojstvo materijala, uz vlačnu čvrstoću, na osnovu kojeg se materijali vrednuju prema njihovoj mehaničkoj otpornosti. Granica razvlačenja za određene materijale se dobiva iz dijagrama naprezanja.

Dogovorena granica razvlačenja (oznaka: R_p) je ono naprezanje u materijalu koje stvara dogovoreno produljenje ispitnog uzorka, a uobičajena je vrijednost trajno produljenje od 0,2% prvobitne dužine ispitnog uzorka, pa se takva granica razvlačenja označava σ_0,2. U knjigama se ponekad mogu naći i druge dogovorene vrijednosti, kao σ_0,1 ili σ_0,01 i druge.

Dijagram naprezanja

Dijagram naprezanja prikazuje medusobnu ovisnost σ - vlačnog naprezanja i ε - relativnog produljenja ili linijske vlačne deformacije. U materijalu koji je opterećen nekom silom F nastaju naprezanja σ koja uzrokuju njegovo rastezanje. Naprezanje σ je omjer sile F i ploštine A presjeka štapa ili šipke (okomitog na smjer sile).

$\sigma ={\frac {F}{A}}$

Zbog djelovanja sile F (a time nastalog naprezanja σ) štap ili šipka će se od početne duljine Lo rastegnuti na duljinu L. Tako je produljenje štapa ili šipke:

$\varepsilon ={\frac {\Delta L}{L_{0}}}={\frac {L-L_{0}}{L_{0}}}$

Relativno produljenje ε (duljinska ili uzdužna deformacija) štapa ili šipke je produljenje s obzirom na početnu duljinu L_o. Početno je naprezanje linearno (deformacija je izravno razmjerna naprezanju). U području linearnog rastezanja (Hookeov zakon) materijal je elastičan i nakon prestanka djelovanja sile, odnosno naprezanja, on se vraća u početno stanje. Youngov modul elastičnosti je omjer naprezanja i relativnog produljenja (u području elastičnosti).

Tehnička granica elastičnosti je naprezanje pri kojem osjetljiva mjerila osjete prvo primjetno trajno produljenje materijala (pri još nepromijenjenom presjeku A_o). Nakon te granice (obično na kraju linearnog rastezanja) materijal se rasteže plastično i nakon prestanka djelovanja sile ne vraća se više na početnu duljinu L_o, već ostaje određeno trajno produljenje, uz suženje presjeka, A < A_o.

Vlačno ispitivanje

Vlačno ispitivanje je postupak ispitivanja mehaničkih svojstava na kidalici, kojim se utvrđuju glavna svojstva koja karakteriziraju mehaničku otpornost materijala, ali i njihovu deformabilnost. Iz materijala koji želimo ispitati izrađuje se uzorak za ispitivanje propisanog oblika i dimenzija, a to je epruveta ili ispitni uzorak. Najčešće je to (ovisno o obliku poluproizvoda) ispitni uzorak valjkastog oblika, kod kojega su promjer i mjerna duljina u određenom razmjeru. Na kidalici se direktno mjeri vlačna čvrstoća materijala σ_M, produljenje ispitnog uzorka ΔL i suženje poprečnog presjeka uzorka ΔA. Iz rezultata vlačnog ispitivanja mogu se odrediti Youngov modul elastičnosti E, Poissonov omjer υ, granica razvlačenja i rad plastične deformacije.

Tijek rastezanja u ovisnosti o naprezanju je za različite materijale različit i za njih svojstven. Tako se po obliku dijagrama naprezanja mogu razlikovati:

• žilavi materijali koji se nakon početnog elastičnog (linearnog) rastezanja rastežu do loma materijala vrlo plastično, i to ili kontinuirano (Bakar (element)|bakar) ili diskontinuirano s pojavom tečenja pri stalnom naprezanju (meki čelik).
• krhki materijali, koji se nakon početnog elastičnog rastezanja slamaju bez znatnijeg plastičnog rastezanja (kao sivi lijev)
• plastični materijali koji se tek neznatno rastežu elastično (olovo) ili su gotovo neelastični (asfalt).

Vrijednosti granice razvlačenja za neke materijale

Materijal	Granica razvlačenja ili σ0,2 (MPa)	Vlačna čvrstoća (MPa)	Gustoća (g/cm³)	Lom materijala zbog vlastite težine (km)
Konstrukcijski čelik Č 0362 (HRN)	250	400	7,8	3,2
Čelik, API 5L X65	448	531	7,8	5,8
Čelik za poboljšanje ASTM A514	690	760	7,8	9,0
Čelik, prednapregnuta struktura	1650	1860	7,8	21,6
Klavirska žica		2200–2482	7,8	28,7
Ugljična vlakna (CF, CFK)		5650	1,75
Polietilen velike gustoće (HDPE)	26-33	37	0,95	2,8
Polipropilen	12-43	19,7-80	0,91	1,3
Nehrđajući čelik AISI 302 - hladno valjan	520	860
Lijevano željezo 4,5% C, ASTM A-48	*	172	7,20	2,4
Titanijeva legura (6% Al, 4% V)	830	900	4,51	18,8
Aluminijska legura 2014-T6	400	455	2.7	15.1
Bakar 99,9% Cu	70	220	8,92	0,8
Legura bakra i nikla 10% Ni, 1,6% Fe, 1% Mn, ostatak Cu	130	350	8,94	1,4
Mjed	oko 200	550	5,3	3,8
Paukova mreža	1150	1200		50
Prirodna svila	500			25
Aramid (Kevlar ili Twaron)	3620		1,44	256,3
Polietilen visoke gustoće (UHMWPE)		2400	0,97	400
Kost (savitljiva)	104-121	130		3
Najlon, tip 6/6	45	75		2
*Lijevano željezo nema uočljivu granicu razvlačenja, pa može biti od 65 do 80% vlačne čvrstoće.

Tipična svojstva žarenih elemenata

	Youngov modul elastičnosti (GPa)	Granica razvlačenja (MPa)	Vlačna čvrstoća (MPa)
aluminij	70	15-20	40-50
bakar	130	33	210
željezo	211	80-100	350
nikal	170	14-35	140-195
silicij	107	5000-9000
tantal	186	180	200
kositar	47	9-14	15-200
titanij	120	100-225	240-370
volfram	411	550	550-620