Thí nghiệm kéo thép kiểm tra độ bền thép dùng máy kéo thép

Thí nghiệm kéo thép kiểm tra độ bền thép bằng phương pháp kéo

                          (dùng máy kéo nén vạn năng)

PHẦN 3: Thí nghiệm kéo thép - sử dụng phương pháp kéo theo ISO

Xem phần 1: Thí nghiệm kéo thép - Các thuật ngữ chuyên ngành về tên gọi trong thí nghiệm.

Xem phần 2: Thí nghiệm kéo thép - Các loại mẫu thử và chuẩn bị mẫu.

 Thí nghiệm kéo thép - Tóm tắt quy trình thí nghiệm kéo thép:

• Thí nghiệm kéo thép là một phương pháp thử nghiệm cơ bản để xác định giới hạn chảy, độ bền kéo và độ giãn dài, mô đun (ứng suất) đàn hồi, ứng suất kéo của thép.
• Quy trình kiểm tra cơ tính của thép thông thường bao gồm: mẫu được giữ chặt và đươc cố định hai đầu bằng ngàm, sau đó đặt tải trọng vào hai đầu, tăng dần tải và kéo mẫu dọc trục cho đến khi mẫu bị kéo đứt. Ghi lại các tham số tại các điểm biến dạng và đánh giá kết quả.
• Xem các loai máy kéo thép vạn năng tại đây.

Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng thép ( kiểm tra tính chất cơ lý của thép): 

Mẫu thử kiểm tra độ bền thép bằng phương pháp kéo:

 

 

• Hình dạng và kích thước của mẫu thử phụ thuộc vào hình dạng của sản phẩm kim loại dùng để lấy mẫu. Dùng cho cả thí nghiệm thép hình, thép thanh, thép ống, hay thép dây...
• Mẫu thử thường được chế tạo bằng cách gia công cơ mẫu lấy từ sản phẩm, phôi ép hoặc đúc. Tuy nhiên có thể thử mà không cần gia công sản phẩm có mặt cắt ngang không đổi (thép hình, thanh, dây, v.v…) và mẫu đúc (như là hợp kim sắt và hợp kim không sắt đúc).
• Mặt cắt ngang của mẫu thử có thể là hình tròn, vuông, chữ nhật, hình khuyên hoặc trong các trường hợp đặc biệt có các hình dạng khác.
• Nói chung mẫu thử được quy định rõ trong từng yêu cầu cụ thể như TCVN 197 , ASTM 638, ISO 2566, JIS... . 

Đánh giá kết quả thí nghiệm kéo thép:

Trục tung biểu thị lực kéo (kN), trục hoành biểu thị giá trị độ giãn dài của mẫu thử (mm) ứng với các giá trị lực kéo.

Giới hạn bền của thép là gì? (Độ bền thép):

•  Là khả năng của kim loại chống lại tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng. Dạng phá hỏng của kim loại thử kéo là bị đứt. 
• Để đánh giá tình trạng chịu lực của vật liệu khác nhau, ta dùng khái niệm ứng suất, ứng suất là tải trọng tác dụng lên một đơn vị thể tích của mẫu thử.
• Công thức:

• Trong đó:

PB: là lực lớn nhất có thể chịu đựng được của thép.

Ao: Diện tích mặt cắt ngang  mẫu thử

Độ đàn hồi hay modul đàn hồi vật liệu thép:

• Là khả năng thay đổi hình dạng dưới tác dụng của lực bên ngoài  rồi trở lại như cũ khi bỏ lực tác dụng. Độ dàn hồi có thể xác định bằng lực kéo.

Độ dẻo vật liệu thép:

• Là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại dưới tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng. Độ dẻo được đánh giá bằng: 

Độ thắt tỷ đối:                                                      

Độ giãn dài của thép khi kéo:

                                       

          Trong đó: Ao: Diện tích mặt cắt ngang mẫu thử

                          A1: Diện tích mặt cắt ngang mẫu nơi bị kéo đứt

                          L1: Chiều dài mẫu tính đến thời điểm đứt.

                          Lo: Chiều dài mẫu ban đầu.

•  Đoạn OA trên biểu đồ là đoạn thẳng, chứng tỏ độ giãn dài tỷ lệ thuận với lực kéo. Nếu tăng lực tiếp tục thì độ giãn dài và lực kéo không tỷ lệ thuận nữa mà  độ giãn dài tăng nhanh hơn lực kéo, ứng suất tại PA là giới hạn đài hồi của vật liệu, σđh = PA/A0.

​Tăng lực kéo mẫu thử tiếp tục giãn dài, từ điểm E kim loại có hiện tượng chảy tức là lực kéo không tăng nhưng mẫu thử vẫn giãn dài thêm ra. Ứng suất tại điểm đạt giá trị lực Pch là giới hạn chảy của vật liệu, σch = PE/A0.

• Nhưng trong thực tế do nhiều vật liệu giòn khó xác định được giới hạn chảy nên người ta qui ước σch = 0,2, tức là ứng suất tại đó khi bỏ tải trọng có độ biến dạng dư là 0,2% so với chiều dài ban đầu của mẫu.

• Qua điềm E nếu tiếp tục tăng lực kéo, mẫu thử tiếp tục giãn dài và tại B có hiện tượng thắt nhỏ lại ở điểm giữa của mẫu và đứt hẳn tại C, tại B lực kéo là lớn nhất, vị trí điểm B ứng với giới hạn bền khi kéo của vật liệu PB, có σb = PB/Ao.

​Như vậy, trên biểu đồ kéo ta có thể thấy giá trị giới hạn bền, giới hạn chảy, giới hạn đàn hồi và cũng từ đó xác định được độ dẻo của vật liệu.

Kết quả thí nghiệm kéo thép - gang:

( Biểu đồ thí nghiệm kéo thép) 

Để đánh giá kết quả thí nghiệm thép thì cần dựa vào sự thỏa thuận về các giá trị giữa 2 bên. Giá trị này sẽ được ghi rõ trên bảng kết quả thí nghiệm.