Tiêu chuẩn kéo thép - thử kéo thép - Giải thích các thuật ngữ

Tiêu chuẩn kéo thép cho mẫu tấm phẳng, thép dây, thép thanh, thép định hình, thép ống

Hiện nay trên thế giới và cả Việt Nam thường test theo các tiêu chuẩn ASTM, ISO và TCVN với chi tiết cụ thể như sau: 

Tiêu chuẩn thí nghiệm thép tham chiếu: 

ASTM E8/E8M: Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials

( Phương pháp test tiêu chuẩn cho kiểm tra ứng suất kéo của vật liệu kim loại)

TCVN 197-1 (ISO 6892 -1): Metallic materials-Tensile testing at ambient temperature

(Vật liệu kim loại - Kiểm tra ứng suất kéo ở nhiệt độ phòng)

TCVN 197-1 (ISO 6892 -2): Metallic materials-Tensile testing at high temperature

(Vật liệu kim loại - Kiểm tra ứng suất kéo ở nhiệt độ cao)

TCVN 4398 (ISO 377), Thép và sản phẩm thép - Vị trí lấy mẫu, chuẩn bị phôi mẫu và mẫu thử cơ tính.

TCVN 10600-1 (ISO 7500-1), Metallic materials – Verification of static uniaxial testing machines – Part 1: Tensile testing machines. 

(Vật liệu kim loại - Kiểm tra các máy thử tĩnh một trục - Phần 1: Các máy thử kéo/nén - Kiểm tra và hiệu chuẩn hệ thống đo lực.)

TCVN 10601 (ISO 9513), Metallic materials – Verification of extensometers used in uniaxial testing.

(Vật liệu kim loại - Hiệu chuẩn các hệ thống giãn kế sử dụng trong thử nghiệm một trục.)

ISO 2566-1, Steel - conversion of elongation values - Part 1: Carbon and lon alloy steels

(Thép - chuyển đổi các giá trị độ giãn dài - Phần 1: Thép cacbon và thép hợp kim thấp).

ISO 2566-2, Steel - conversion of elongation values - Part 2: Austenitic steels

(Thép - chuyển đổi các giá trị độ giãn dài - Phần 2: Thép austenit)

Phần 1. Ý nghĩa thuật ngữ trong thí nghiệm kiểm tra độ bền thép

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

Xem phần 3: Thí nghiệm kéo thép - Quy trình thí nghiệm kéo thép.

Các thuật ngữ sau đây thường được dùng trong quá trình thí nghiệm kiểm tra độ bền kéo của thép.

1. Chiều dài cữ của thép (L) (Gauge length):

• Chiều dài quy định của mẫu để đo độ giãn dài. Tùy theo quy định cụ thể mà người ta quy định trong khoảng này sẽ lấy độ giãn dài, nếu ở vị trí khác mẫu sẽ bị loại bỏ và kết quả không được tính toán. Đặc biệt cần phân biệt giữa:

           + Chiều dài cữ ban đầu (L_o) (Original gauge length):

              Chiều dài cữ trước khi đặt lực.

            + Chiều dài cữ lúc cuối (L_u) (Final gauge length):

              Chiều dài cữ sau khi mẫu thử bị kéo đứt

2. Chiều dài phần song song (L_c) (Parallel length):

• Chiều dài phần song song được gia công của mẫu thử.

(Chú thích – Khái niệm chiều dài phần song song thay cho khái niệm khoảng cách giữa các má kẹp đối với mẫu thử không gia công)

3. Độ giãn dài của thép khi kéo (Elongation là gì? ) :

( Cũng còn gọi là độ dãn dài của thép khi kéo)

• Lượng gia tăng từ chiều dài cữ ban đầu tại bất kỳ thời điểm nào trong khi kéo. Nói cách khác từ vị trí ban đầu mẫu bắt đầu di chuyển và di chuyển được bao nhiêu mm ( có thể lấy đơn vị là cm,...)  thì đó chính là độ giãn dài. Giá trị từ vị trí cữ ban đầu tính là "0"
• Ký hiệu độ dãn dài : Ln       ( mm )

4. Độ giãn dài tương đối (Percentage elongation: phần trăm dãn dài):

• Độ giãn dài tính bằng phần trăm giữa độ giãn dài so với chiều dài cữ ban đầu (L_o).
• Ký hiệu độ dãn dài tương đối: % dãn dài.
• Công thức tính độ giãn dài tương đối: % dãn dài = Ln/L₀*100 %      (mm/mm hoặc %)

5. Độ giãn dài dư tương đối (Percentage permanent elongation):

• Sự tăng lên của chiều dài cữ ban đầu của mẫu thử sau khi bỏ ứng suất, được tính bằng phần trăm của chiều dài cữ ban đầu (L_o)

(ít quan tâm đến chỉ số này)

6. Độ giãn dài tương đối sau khi đứt (A) (Percentage elongation afler fracture):

• Độ giãn dài của chiều dài cữ sau khi đứt L_f  được tính bằng phần trăm của chiều dài cữ lúc đầu (L_o)
• Công thức tính độ giãn dài của thép: % =  L_f /L₀ *100% (mm/mm hoặc %)

( Thông thường chỉ số này là rất quan trọng)

7. Độ giãn dài tương đối tổng sau khi đứt (A_t) (Percentage total elongation at fracture):

• Độ giãn dài tổng (độ giãn dài đàn hồi cộng với độ giãn dài dẻo) của chiều dài cữ tại thời điểm đứt tính bằng phần trăm của chiều dài cữ ban đầu (L₀)

8. Độ giãn dài khi lực thử lớn nhất (Percentage elongation at maximum force):

• Sự tăng lên của chiều dài cữ của mẫu thử khi lực thử lớn nhất, tính bằng phần trăm của chiều dài cữ ban đầu. Nó thường được xác định ở giữa độ giãn dài tương đối tổng khi lực thử lớn nhất (A_gt) và độ giãn dài tương đối không tỷ lệ khi lực thử lớn nhất (A_g)

9. Chiều dài cữ cho máy đo độ giãn (L_o) (Extensometer gauge length):

• Chiều dài phần song song của mẫu thử dùng để đo phần kéo dài đặt trên máy đo độ giãn.
• Để đo giới hạn bền chảy và bền đứt thì thông số L_e ≥ L_o/2.
• Để đo các thông số “khi” hoặc “sau” lực thử lớn nhất, L_e gần bằng L_o

10. Độ kéo dài (Extension):

• Lượng tăng lên của chiều dài cữ do máy đo độ giãn (L₀) xác định được tại thời điểm đã cho.

11.  Độ kéo dài tương đối dư (Percentage permanent extension):

• Lượng tăng lên của chiều dài cữ trên máy đo độ giãn xác định được sau khi bỏ ứng suất qui định khỏi mẫu thử, được tính bằng phần trăm chiều dài cữ của máy đo độ giãn (L_e)

12. Độ kéo dài tương đối tại điểm chảy (A_o) (Percentage yield point extension):

• Phần kéo dài giữa điểm bắt đầu chảy và điểm bắt đầu biến cứng đều đối với vật liệu chảy không liên tục. Nó được tính bằng phần trăm của chiều dài cữ của máy đo độ giãn.

13 Độ thắt tương đối (Z) (Percentage reduction of area):

• Độ thay đổi diện tích mặt cắt ngang (S_o-S_o) lớn nhất xuất hiện khi thử được tính bằng phần trăm của diện tích mặt cắt ngang ban đầu (S_o)

14. Lực lớn nhất (F_m) (Maximum force):

• Lực lớn nhất tác dụng lên mẫu thử trong khi thử sau khi qua điểm chảy. Đối với vật liệu không có điểm chảy, là giá trị lực lớn nhất khi thử.

biểu đồ kéo thép

14. Lực kéo đứt của thép (F) (Force at break ):

• Đó chính là lực tại điểm mẫu bắt đầu bị đứt.

15. Ứng suất (Stress):

• Lực thử chia cho diện tích mặt cắt ngang ban đầu (S_o) của mẫu thử tại thời điểm bất kỳ trong khi thử.

16. Giới hạn bền của thép là gì -  độ bền kéo của thép là gì (R_m) (Tensile strength là gì ):

• Cách gọi giới hạn bền và độ bền kéo là một và đó chính là ứng suất tương ứng với lực lớn nhất (F_m)

17. Giới hạn chảy của thép là gì (Yield strength là gì?):

• Ứng suất tại điểm chảy của vật liệu kim loại khi đó xuất hiện biến dạng dẻo mà lực thử không tăng.

Công thức tính giới hạn chảy của thép =  Lực tại điểm chảy chia cho tiết diện của mẫu. 

18. Giới hạn chảy trên (R_eit) (Upper yield strength):

• Giá trị ứng suất lại điểm khi xuất hiện sự giảm đầu tiên của lực thử 

19. Giới hạn chảy dưới (R_eL) (Lower yield strength):

• Giá trị ứng suất nhỏ nhất trong quá trình chảy dẻo, không tính đến bất kỳ hiệu ứng chuyển tiếp ban đầu nào.

20. Giới hạn dẻo qui ước với độ kéo dài không tỷ lệ (R_p) (Proof strength non-proportional extension):

• Ứng suất tại đó độ kéo dài không tỉ lệ bằng với phần qui định của chiều dài cữ cho máy do độ giãn (L_e) .
• Ký hiệu sử dụng được kèm theo phần trăm qui định, ví dụ R_p0.2

    

21. Giới hạn dẻo qui ước với độ kéo dài tổng (R_t) (Proof strength, total extension):

• Ứng suất tại đó độ kéo dài tổng (độ kéo dài đàn hồi cộng độ kéo dài dẻo) bằng với độ giãn dài quy định của chiều dài cữ cho máy đo độ giãn (L_e) . Ký hiệu sử dụng được kèm theo phần trăm qui định, ví dụ R_t0.5

 

22. Giới hạn bền qui ước (R₁) (Permanent set strength):

• Ứng suất tại đó sau khi bỏ lực, độ giãn dài dư hoặc độ kéo dài dư được tính bằng phần trăm của chiều dài cữ ban đầu (L_o) hoặc chiều dài cữ cho máy đo độ giãn (L_o) không được vượt quá mức qui định.

• Ký hiệu sử dụng được kèm theo phần trăm qui định của chiều dài cữ ban đầu (L_o) hoặc của chiều dài cữ cho máy đo độ giãn (L_o), ví dụ R_t0.2

Các ký hiệu quy ước kiểm tra tính chất cơ lý vật liệu:

Ký hiệu	Đơn vị	Giải thích
		Mẫu thử
a2)	mm	Chiều dày của mẫu thử phẳng hoặc chiều dày thành ống của mẫu thử ống
b	mm	Chiều rộng của phần song song của mẫu thử phẳng hoặc chiều rộng trung bình của dải cắt dọc theo ống hoặc chiều rộng của dây dẹt
d	mm	Đường kính của phần song song của mẫu thử tròn hoặc đường kính dây tròn hoặc đăng ký trong của ống
D	mm	Đường kính ngoài của ống
Lo	mm	Chiều dài cữ ban đầu
L’o	mm	Chiều dài cữ ban đầu để xác định Ao
Lc	mm	Chiều dài phần song song
Le	mm	Chiều dài cữ của máy đo độ giãn
L1	mm	Chiều dài tổng của mẫu thử
Lu	mm	Chiều dài cữ lúc cuối
L’u	mm	Chiều dài cữ lúc cuối sau khi đứt để xác định Ag (xem phụ lục H)
So	mm2	Diện tích mặt cắt ngang ban đầu của phần song song
Su	mm2	Diện tích mặt cắt ngang nhỏ nhất sau khi đứt
k		Hệ số tỷ lệ
Z	%	Độ thắt tương đối
-	-	Các dấu để kẹp
		Độ giãn dài
-	mm	Độ giãn dài sau khi đứt
		Lu - Lo
A3)	%	Độ giãn dài tương đối sau khi đứt
Ao	%	Độ kéo dài tương đối tại điểm chảy
\Lm	mm	Độ kéo dài tại lực lớn nhất
Ag	%	Độ giãn dài tương đối không tỉ lệ tại thời điểm lực lớn nhất (Fm)
Agt	%	Độ giãn dài tương đối tổng tại thời điểm lực lớn nhất (Fm)
At	%	Độ giãn dài tương đối tổng sau khi đứt
-	%	Độ giãn dài tương đối không tỷ lệ qui định
-	%	Độ kéo dài tương đối tổng (xem 28)
-	%	Độ giãn dài hoặc độ kéo dài dư tương đối qui định
		Lực
Fm	N	Lực lớn nhất
		Giới hạn chảy – Giới hạn dẻo – Giới hạn bền kéo
ReH	N/mm2	Giới hạn chảy trên4)
Ret	N/mm2	Giới hạn chảy dưới
Rm	N/mm2	Giới hạn bền kéo
Rp	N/mm2	Giới hạn dẻo quy ước với độ kéo dài không tỷ lệ
R1	N/mm2	Giới hạn bền qui ước
Rt	N/mm2	Giới hạn dẻo qui ước với độ kéo dài tổng
E	N/mm2	Modun đàn hồi