Cường độ chịu kéo của thép là đặc tính chịu lực của thép. Thường thì độ bền của thép được tính bằng cách sử dụng lựuc tác động lên vật liệu đến khi thép bị đứt, đơn vị tính là kg/cm2 hoặc N/mm2. Từ giá trị độ bền kéo của thép. Cùng với các giá trị khác như khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt, khả năng hàn, khả năng gia công, độ chịu nén,… Thì sẽ xác định đường cường độ chịu kéo của thép.

Bạn đang xem: Giới hạn bền của thép là gì

Cường độ chịu kéo của vật liệu

Cường độ chịu kéo của vật liệu nói chung chính là đặc tính chịu được lực kéo đứt vật liệu.

Khi nhắc đến cường độ chịu kéo của vật liệu. Người ta thường đề cập đến số lượng ứng suất kéo căng hay kéo dài mà vật liệu có thể chịu đựng được trước khi nó bị nứt. Vỡ hoặc kéo đứt hoàn toàn.

Độ bền kéo cuối cùng của vật liệu được tính bằng cách chia diện tích vật liệu được thử nghiệm trên mặt cắt ngang bằng ứng suất đặt trên vật liệu.

Độ bền kéo là một thước đo quan trọng về khả năng thực hiện của vật liệu trong một ứng dụng và là phép đo được sử dụng rộng rãi khi mô tả các tính chất của kim loại và hợp kim.

Sơ lược về một số đặc điểm, tính chất của thép

Dựa vào các thành phần hóa học có mặt trong thép. Và phương pháp luyện thép mà ta có căn cứ phân loại ra các loại mác thép khác nhau.

Thép cacbon thông dụng nhất trong thực tế là thép CT3 và thép CT5 với tỷ lệ cacbon khoảng 3‰ và 5‰ .

Cường độ của thép cacbon phụ thuộc rất nhiều vào tỷ lệ cacbon trong thép. Theo đó, khi tăng tỷ lệ cacbon thì cường độ của thép tăng lên. Đồng thời độ dẻo giảm và thép trở lên khó hàn hơn.

Cường độ chịu kéo của thép là một trong những tính chất quan trọng quyết định tới độ bền của một sản phẩm thép. 

Ở các loại thép hợp kim thấp, có thêm các nguyên tố phụ như Mangan, Crom, Silic, Titan,.. Có tác dụng nâng cao cường độ và cải thiện một số tính chất khác của thép.

Một số cốt thép sau khi cán nóng có thể được đem đi gia công nguội bằng các phương pháp như kéo nguội hoặc dập nguội hoặc gia công nhiệt bằng phương pháp tôi.

Cốt thép được kéo nguội bằng cách kéo sao cho ứng suất vượt quá giới hạn chảy của nó để tăng cường độ và giảm độ dẻo của mác thép.

Ngược lại, phương pháp gia công nhiệt bằng cách nung nóng đến nhiệt độ 9500C trong khoảng 1 phút rồi đem tôi nhanh vào nước hoặc dầu,

sau đó nung trở lại đến nhiệt độ 4000C rồi để nguội từ từ thì lại có khả năng nâng cao cường độ của cốt thép nhưng vẫn giữ được độ dẻo cần thiết của cốt thép.

Tính chất của cốt thép

Để biết được tính năng cơ học của cốt thép. Ta cần thực hiện thí nghiệm kéo mẫu thép và vẽ biểu đồ quan hệ ứng suất σ và biến dạng ԑ.

Dựa vào hai đại lượng trên, ta phân loại thép thành hai loại là thép dẻo và thép rắn.

Các loại thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp cán nóng thuộc loại thép dẻo.

Các loại thép này thường có giới hạn chảy trong khoảng 200-500 MPa. Và có biến dạng cực hạn es* = 0.15 ÷ 0.25. Giới hạn bền lớn hơn giới hạn chảy khoảng 20% – 40%.

Các loại thép đã qua quá trình gia công nhiệt hoặc gia công nguội thường là các loại thép rắn.

Xem thêm: ” Look Up Nghĩa Là Gì – Look Up Trong Tiếng Tiếng Việt

Giới hạn bền của thép rắn vào khoảng 500-2000 MPa. Và có biến dạng cực hạn es* = 0.05 ÷ 0.1. Cốt thép rắn thường không có giới hạn chảy rõ ràng như cốt thép dẻo.

Ứng suất của thép

Đối với thép, thông thường ta quan tâm đến 3 giới hạn quan trọng nhất là:

Giới hạn bền σb : Là giá trị của ứng suất lớn nhất mà mác thép chịu được trước khi bị kéo đứt.

Giới hạn đàn hồi σel : Được xác định là ứng suất ở cuối giai đoạn đàn hồi.

Giới hạn chảy σy : Được xác định bằng ứng suất ở đầu giai đoạn chảy.

Với nhóm thép dẻo có giới hạn chảy rõ ràng thì dựa vào biểu đồ ứng suất – biến dạng xác định được.

Với nhóm thép rắn/giòn thường không có giới hạn đàn hồi. Và giới hạn chảy rõ ràng thì ta có giới hạn quy ước như sau:

Giới hạn đàn hồi quy ước là giá trị ứng suất σel ứng với biến dạng dư tỷ đối là 0.02%.

Giới hạn chảy quy ước là giá trị ứng suất σy ứng với biến dạng dư tỷ đối là 0.2%.

Cách đo cường độ chịu kéo của thép

Để tính được độ bền kéo của thép, chúng ta có thể sử dụng máy để kéo mẫu thép thử tới khi đứt.

Khi tác động ứng suất kéo căng lên mẫu thép thử, nó sẽ bị biến dạng kéo hoặc giãn ra, và tới một mức nhất định mẫu thử sẽ trở lại độ dài ban đầu.

Và nếu một ứng suất đủ lớn để làm biến dạng thép vĩnh viễn, mặt cắt ngang của thanh thép mẫu thử sẽ giảm và khả năng chịu đựng của mẫu thử sẽ tăng lên. Và đến khi thanh thép không thể chịu được áp lực từ lực kéo nữa thì sẽ bị đứt, gãy, vỡ…

Khả năng chống đứt gãy dưới ứng suất kéo là một trong những thông số quan trọng. Và được đo lường cẩn thận trước khi sử dụng của vật liệu nói chung. Và thép nói riêng vào các kết cấu. Qua đó có thể tính toán được tải trọng mà vật liệu, thép có thể chịu được trước khi cấu trúc bị phá vỡ. Liên quan chặt chẽ tới tính an toàn của mỗi công trình.

Thông qua cường độ chịu kéo của thép mà chúng ta có thể quyết định sử dụng vật liệu dẻo hơn hay cứng hơn.

Ứng dụng của cường độ chịu kéo trong sản xuất bu lông

Bu lông là thiết bị được sử dụng nhiều trong các kết cấu công trình xây dựng hiện nay. Thường có 3 loại bulong chính bao gồm: Bu lông tinh thô, bu lông thường và bu lông cường độ cao. Và bulông tinh thô không được sử dụng phổ biến như 2 loại còn lại.

Với bu lông thường

Được sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM A307. Với vật liệu sản xuất là loại thép có hàm lượng carbon và cấp độ bền thấp. Cường độ chịu kéo của loại thép dùng để chế tạo bu lông thường là Fub = 420Mpa.

Với bu lông cường độ cao

Thường được sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM A325/A325M. Hoặc tiêu chuẩn A490/490M bằng loại thép có cấp độ bền cao.

Cường độ chịu kéo của loại thép dùng để sản xuất là Fub = 830Mpa. Với các bu lông có đường kính d từ 16 tới 27mm và Fub = 725Mpa. Với các bulông có đường kính từ 30 tới 36mm.

Bu lông cường độ cao. Thường được sử dụng trong các kết cấu yêu cầu cao về khả năng chịu tải trọng lớn. Các liên kết chịu ma sát hay liên kết ép mặt.