機械性質

抗拉強度(ultimate tensile strength)

抗拉強度是材料在拉伸試驗中能承受的最大工程應力——正是應力應變曲線的最高峰。在它之下,棒材能承受越來越大的載重;到了峰值,它承載的是有史以來最多的。當人們說某材料「強」時,通常指的就是這個數字,儘管在設計上降伏強度往往更要緊。

它的量法是試驗中的最大力除以「原始」橫截面積,所以是一種工程應力,以 MPa 表示。在峰值之前,變形沿標距長度均勻分布;到了峰值,延性金屬開始頸縮——變形集中到一個逐漸變細的腰部。過了那點,縮小的頸部再也撐不住先前的力,於是工程應力下降,儘管頸部裡的真實應力仍持續上升,棒材最終在頸部斷開。結構鋼的 UTS 可能在 400 到 550 MPa 附近;高強度合金鋼則遠超過 1500 MPa。

對脆性材料則沒有頸縮、也幾乎沒有預警:UTS 與斷裂應力基本相同,棒材在峰值處就啪地斷裂。這就是為什麼單看 UTS 可能誤導——兩種 UTS 相同的材料行為可能截然不同,一個先大幅拉伸(延性),一個直接碎裂(脆性)。UTS 天然要與降伏強度(永久變形起點)和延性(斷裂前拉伸多少)搭配,才能講出完整的故事。

用抗拉強度來標定一條纜索,你就知道它會被拉斷的載重;但設計者會把工作應力壓在「降伏」強度之下,讓纜索連永久伸長都不會,更別說達到它的 UTS。

UTS 是曲線的峰值;延性金屬在其後開始頸縮,脆性材料則在此處斷裂。

UTS 是以原始面積為基礎的工程應力,所以頸縮時曲線在峰值後看似下降,儘管頸部仍在硬化。高 UTS 並不代表材料有延性——脆性固體也可能有高 UTS,且斷裂前毫無預警。

又称
UTStensile strength極限抗拉強度極限強度