Giới hạn chảy của thép

Giới hạn chảy của thép là giới hạn của tính chất cơ học. Tính chất này ảnh hưởng trực tiếp đến sự dẻo dai khi sử dụng thép. Giới hạn chảy nói chung là ứng suất khi kim loại chảy (chiều dài kim loại tăng nhưng tải trọng không đổi) ứng với biến dạng dư không vượt quá 0,2%. Dễ hiểu hơn giới hạn chảy của thép ở trên mà ta có thể hiểu được giới hạn chảy của thép là giới hạn lực mà thép sẽ bị biến dạng đàn hồi  (chiều dài tăng mà trọng lượng không đổi) và không thể trở lại hình dạng ban đầu.

Giới hạn chảy là gì?

Giới hạn chảy của vật liệu nói chung là giới hạn ứng suất tác động lên vật liệu gây biến dạng hình thù ban đầu, bởi sự phá hủy liên kết tổ chức của vật liệu nhưng chưa phá hủy hoàn toàn vật liệu rắn.

Hiểu một cách đơn giản hơn thì giới hạn chảy như là giới hạn lực tác động làm biến dạng vật liệu vượt quá biến dạng đàn hồi, vật liệu không thể quay trở về trạng thái ban đầu được nữa (tải trọng không đổi nhưng chiều dài tiếp tục tăng).

Ở vật liệu có tính dòn cao thì giới hạn chảy của vật liệu thường gần trùng với độ bền của vật liệu.

Giới hạn chảy của vật liệu được ký hiệu là σc

Được xác định bằng công thức: σc = Pc/F0 (kG/cm2)

Trong đó:

  • P là tải trọng
  • F0 là diện tích tiết diện ban đầu

Những yếu tố ảnh hưởng đến giới hạn chảy của thép?

Thép là vật liệu kim loại điển hình và các tính chất của thép hầu hết là do hàm lượng carbon quyết định.

Dựa vào đó, ta có thể phân loại thép ra thành các nhóm gồm:

  • Vật liệu thép có hàm lượng carbon thấp: với hàm lượng carbon dưới 0,25%.
  • Vật liệu thép có hàm lượng carbon trung bình: với hàm lượng carbon từ 0,25– 0,6%.
  • Vật liệu thép có hàm lượng carbon cao: với hàm lượng carbon từ 0,6 – 2%.

Ngoài ra, hàm lượng các nguyên tố khác cũng ảnh hưởng ít nhiều đến tính chất của thép nên dựa vào đó ta cũng có thể phân loại thép ra thành các nhóm sau:

  • Thép hợp kim thấp: Tổng hàm lượng các nguyên tố khác dưới 2,5%.
  • Thép hợp kim trung bình: Tổng hàm lượng các nguyên tố khác từ 2,5 tới 10%
  • Thép hợp kim cao: Tổng hàm lượng các nguyên tố khác trên 10%
  • Ở những tầng nhiệt độ khác nhau, thép có những tính chất khác nhau, cụ thể:
  • Ở khoảng 45 độ C, thép có tính giòn và dễ nứt
  • Ở khoảng 10 độ C, thép trở nên dẻo hơn
  • Khoảng từ 500 – 600 độ C, thép có tính dẻo hơn và cường độ thép giảm.

Giới hạn chảy của thép có ý nghĩa ra sao?

Giới hạn chảy của thép biểu hiện cho độ dẻo của chúng nên rất quan trọng trước khi tiến hành ứng dụng sản xuất các loại thiết bị vật tư bởi thông số này biểu hiện cho giới hạn tối đa mà thép có thể chịu được khi tải trọng tác động vào.

Giới hạn chảy là một trong những yếu tố quyết định đến việc sử dụng phương pháp sản xuất nào (đúc, uốn, dập…).

Trong kỹ thuật kết cấu, thông số này đóng vai trò quyết định tới cơ chế phá hủy mềm từ từ của vật liệu. Thường thì sẽ không có sự phá hủy bất ngờ hoàn toàn vật liệu. Nhưng cần phải nắm rõ được giới hạn chảy của các loại vật liệu để có thể sử dụng nhiều kỹ thuật tác động làm tăng – giảm độ bền dẻo của vật liệu sao cho phù hợp với yêu cầu của các công việc khác nhau.

Và nhiệt luyện thép là một trong các phương pháp có thể thay đổi cơ tính của vật liệu, mà cụ thể ở đây là giới hạn chảy.

Cuối cùng, chỉ số về giới hạn chảy có ý nghĩa quan trọng đến việc lựa chọn loại thép để sản xuất các sản phẩm cơ khí, thiết bị vật tư phụ sao cho đạt cấp bền phù hợp.

Bảng tra giới hạn chảy của các loại thép thông dụng

Dưới đây là bảng tra giới hạn chảy của những loại thép được sử dụng phổ biến trong sản xuất bu lông ốc vít, thanh ren, ty giằng, nở đạn, vòng đệm…

Loại Tiêu chuẩn Mác thép tương đương Giới hạn chảy Đặc điểm
CT3 ΓOCT 380-71 CT38

 

TCVN 1765-75 ≥ 210 – Loại thép cán nóng thông dụng.

– Thường có dạng cán nóng ở trạng thái thường hóa và không được nhiệt luyện tiếp để tăng cấp bền.

– Thường sử dụng trong các cơ cấu, chi tiết máy thông thường không yêu cầu về khả năng chịu lực cao

SS400

(SS41)

JIS G3101-1987
C45 TCVN 1765-75 45 ΓOCT 1050-74 ≥ 360 – Loại thép có kết cấu, có hàm lượng carbon vừa.

– Thường sản xuất ở dạng cán, ren, bán thành phẩm.

– Chủ yếu được sử dụng trong các chi tiết máy, rất tiện trong việc xác định chế độ gia công nóng và tính bền chi tiết.

S45C JIS G4051-1979
1045 AISI
C55 TCVN 1765-75 55 ΓOCT 1050-74 ≥ 390
S55C JIS G4051-1979
1055 AISI
CM55 DIN
C65 TCVN 1765-75 65 ΓOCT 1050-74 ≥ 420
Inox 304 AISI 08Cr18Ni10 TCVN ≥ 201 – Loại thép hợp kim không gỉ thuộc họ Austenit, không có từ tính.

– Thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, chế biến thực phẩm, thiết bị y tế bởi có khả năng chống ăn mòn từ môi trường và hóa chất cực tốt.

SUS 304 JIS
304L AISI SUS 304L JIS ≥ 175
SUS 316

(Inox 316)

JIS ≥ 205 – Tương tự thép inox 304 và Inox 304L, thép inox 316 cũng là thép không gỉ thuộc họ Austenit và không có từ tính.

– Có khả năng chống ăn mòn cao hơn inox 304.

– Và đương nhiên cũng được sử dụng sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, chế biến thực phẩm, thiết bị y tế bởi có khả năng chống ăn mòn từ môi trường và hóa chất cực tốt.

Bảng tra giới hạn chảy của các nhóm thép cốt thông dụng khác

Nhóm thép cốt Đường kính (mm) Giới hạn chảy (N/mm2) Độ giãn dài tương đối (%) – Thử uốn nguội C

– Độ dày trục cuốn d

– Đường kính thép cốt

CI 6-40 ≥240 ≥25 C = 0,5d

(180 độ)

CII 10-40 ≥300 ≥19 C = 3d

(180 độ)

CIII 6-40 ≥400 ≥14 C = 3d

(90 độ)

CIV 10-32 ≥600 ≥6 C = 3d

(45 độ)

Giới hạn chảy của Thép carbon theo tiêu chuẩn của Nga: GOST 1050

Mác thép Giới hạn bền sb (MPa) Giới hạn chảy Độ giãn dài tương đối
C20 412 245 25
C25 451 275 23
C30 491 294 21
C35 530 314 20
C40 569 333 19
C45 598 353 16
C50 628 373 14
C55 647 382 13

Giới hạn chảy của Thép carbon theo tiêu chuẩn của Nhật: JIS G 3101 – 1987

Mác thép Giới hạn bền sb (MPa) Giới hạn chảy sc (MPa) Độ giãn dài tương đối (%)
<16

(mm)

16 ~ 40 (mm) 40 – 100 (mm) >100 (mm) <5 (mm) 5 ~ 16 (mm) 16 ~ 40 (mm) >40 (mm)
SS330 330 ~ 430 205 195 175 26 21 26 28
SS400 400 ~ 510 245 235 215 21 17 21 23
SS490 490 ~ 605 280 275 255 19 15 19 21
SS540 >584 400 390 16 13 17 17

Bài viết tham khảo:

Thép hợp kim là gì?

Khối lượng riêng của inox 304

Tôi thép bằng dầu

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *