Độ bền của thép là một thuộc tính phức tạp, bao gồm một số tính chất cơ học cùng nhau xác định khả năng chống lại các lực và ứng suất bên ngoài của vật liệu. Để hiểu được điều này, cần phải đánh giá một loạt các yếu tố, từ độ bền kéo/giới hạn chảy/cắt/nén đến các điều kiện môi trường.
Độ bền của thép là gì?
Độ bền của thép là một cụm từ chung không thể định lượng chính xác. Nó được định nghĩa tốt nhất như sau và bao gồm một số đặc điểm tính chất cơ học riêng biệt của thép:
Sức mạnh của théplà đỉnh điểm của tất cả các hành vi cơ học tạo nên sức đề kháng tổng thể đối với ứng suất, áp suất và năng lượng từ môi trường trước khi xảy ra hiện tượng vỡ hoặc biến dạng không thể phục hồi.
Để biết thêm thông tin về các tính chất cơ học, hãy truy cập phần Giới thiệu vềTính chất cơ học của kim loại.
Các loại thép cơ khí có độ bền
Về cơ bản, độ bền của thép có thể được chia thành bốn số liệu riêng biệt, mỗi số liệu là điểm phá vỡ của thép dưới lực hoặc ứng suất cụ thể tác dụng lên nó. Để tạo ra một quan sát tập thể, mỗi dạng độ bền trong bốn dạng này phải được xem xét riêng biệt và kết hợp với nhau.
Sức căng: Khả năng chống lại việc bị kéo giãn của thép (còn được gọi là độ bền kéo tối đa).
Ứng suất kéo:Kéo vật liệu theo hướng ngược nhau.
Cường độ chịu lực:Điểm mà tính đàn hồi của kim loại nhường chỗ cho tính biến dạng dẻo.
Độ đàn hồi:Khả năng của vật liệu trở lại hình dạng ban đầu sau khi chịu tác động của lực biến dạng.
Biến dạng dẻo:Điểm biến dạng vĩnh viễn (nhưng không gãy).
Sức chống cắt:Khả năng chống vỡ hoặc cắt của thép dọc theo mặt phẳng của nó.
Ứng suất cắt:Lực xuất phát từ bên cạnh, ở giữa hoặc hướng ngược lại, tác động lên một phần kim loại, có thể cắt hoặc làm vỡ kim loại.
Cường độ nén: Khả năng chống lại sự ép, nén hoặc giảm kích thước của thép (không liên quan khi đánh giá các ốc vít bằng thép).
Ứng suất nén:Lực đẩy thép lại với nhau để làm thép ngắn lại và kéo thép ra theo hướng ngang.
Tất cả các điểm mạnh này đều có tác động lẫn nhau. Độ bền kéo ảnh hưởng đến giới hạn chảy và độ bền cắt, độ bền nén ảnh hưởng đến giới hạn chảy, v.v. Điều quan trọng là tránh đánh giá chúng một cách riêng lẻ. Vì hầu hết các số liệu khác đều bắt nguồn từ độ bền kéo, nên về cơ bản, bắt đầu từ đó là có lợi.
Các tính chất cơ học khác ảnh hưởng đến sức mạnh
Một kim loại có thể bền mà không quá cứng nếu xét đến độ bền kéo, độ bền chảy, độ bền cắt và độ bền nén. Đây là nơi độ bền của thép bị ảnh hưởng bởi độ cứng và độ dẻo của nó.
Độ cứng
Mối quan hệ giữa độ cứng và độ bền rất phức tạp, đặc biệt là vì chúng đo lường những thứ tương tự nhau:
Sức mạnhđo sức đề kháng với các lực và ứng suất bên ngoài.
Độ cứngđo khả năng chống biến dạng dẻo.
Cùng một khái niệm đang được thử nghiệm trên nhiều loại thử nghiệm độ cứng: cần bao nhiêu năng lượng để ép một vật thể vào vật liệu và để lại vết lõm lâu dài? Có vẻ như khả năng chống lại lực bên ngoài của kim loại tăng theo độ cứng của nó, biểu thị sức mạnh của nó. Trên thực tế, độ cứng lớn hơn có xu hướng tương quan với độ bền kéo và độ bền chảy cao hơn.
Tuy nhiên, thép phải chịu được các lực bổ sung, chẳng hạn như nứt. Một loại thép cực kỳ cứng có thể trở nên giòn đến mức dễ gãy, đánh dấu ngưỡng mà sức mạnh không còn là lợi thế nữa. Trên thực tế, quá cứng có thể làm thép yếu đi.
Độ dẻo
Đây cũng là một mối quan hệ khó định lượng, vì vậy chúng ta sẽ bắt đầu bằng một định nghĩa:
Độ dẻo:Đo lường khả năng biến dạng dẻo của kim loại mà không bị gãy.
Độ dẻo được đo bằng hai thử nghiệm:
Độ giãn dài:Đo độ giãn dài của vật liệu trước khi đứt. Bài kiểm tra đánh dấu hai điểm trên vật liệu trước khi vật liệu bị kéo căng. Khi vật liệu bị kéo căng đến điểm đứt, các điểm được đo lại và độ giãn dài được tính bằng hai khoảng cách.
Giảm Diện Tích:Đo lường mức độ diện tích giảm đi từ điểm bắt đầu đến điểm đứt. Các thử nghiệm đo đường kính của vật liệu trước khi kéo giãn và sau khi đứt và tính toán sự khác biệt.
Một cách để xem xét độ bền kéo và độ bền chảy thấp của thép dẻo là xem nó chống lại biến dạng dẻo ít như thế nào. Nhưng vì khó có thể bẻ gãy thứ gì đó dễ uốn cong, nên có lẽ nó có độ bền cắt thấp hơn. Tuy nhiên, sau khi cong vênh, nó trở nên linh hoạt và chống lại sự tách rời.
Khả năng gia công
Khả năng gia công là mức độ vật liệu có thể được cắt mà không bị sứt mẻ hoặc suy giảm chất lượng bề mặt. Vật liệu có khả năng gia công kém sẽ cần nhiều lực hơn và có thể dẫn đến hư hỏng, trong khi vật liệu có khả năng gia công cao có thể được cắt đơn giản và ít lực cản.
Độ bền kéo giảm thường liên quan đến khả năng gia công tốt; hãy so sánh độ khó của việc cắt bột trét bằng đất sét nung. Mối liên hệ với độ bền cắt cũng giống như vậy: vật liệu dễ bị phá vỡ dọc theo các mặt phẳng của nó nếu có thể gia công được.
Độ bền
Độ bền kéo và độ dẻo là hai đặc điểm tạo nên độ dai. Một vật liệu được coi là dai nếu nó có cả hai đặc điểm, tức là nếu nó chỉ có thể uốn cong khi chịu lực đáng kể trong khi vẫn chống gãy. Điều này đặc biệt có lợi trong trường hợp kim loại bị mỏi hoặc hư hỏng, vì độ dẻo làm chậm tốc độ các vết nứt nhỏ bị gãy.
Độ bền kéo chắc chắn có vai trò trong độ dẻo dai. Thép cứng thường có độ bền kéo cao vì độ bền kéo và độ bền kéo thường kết hợp với nhau. Một dấu hiệu khác của độ bền cắt cao là khả năng chịu được lực phá vỡ.
Độ bền của thép là một thuộc tính phức tạp liên quan đến nhiều đặc tính cơ học khác nhau quyết định khả năng chống lại các lực và ứng suất bên ngoài. Điều quan trọng là phải hiểu cách thức hoạt động của nó để bạn có thể đánh giá hiệu suất tiềm năng của nó trong ứng dụng của mình;Đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật của Wenqigiúp bạn cân nhắc các yếu tố sức mạnh khác nhau để bạn có thể chọn vật liệu phù hợp với nhu cầu của mình.
