Mô tả

Giới hạn chảy là gì?

Giới hạn chảy là ứng suất tối đa có thể tác dụng lên một vật liệu, chẳng hạn như thép, trước khi nó biến dạng vĩnh viễn và không trở lại hình dạng ban đầu. Điều này kiểm tra tính chất “dẻo” của vật liệu. Nếu mức độ ứng suất không đạt đến điểm chảy, vật liệu sẽ trở lại hình dạng ban đầu khi ứng suất được loại bỏ.

Đặt một lượng ứng suất nhất định lên một thước nhựa bằng cách uốn cong nó và nó sẽ trở lại hình dạng phẳng. Tuy nhiên, đến một điểm nào đó, lượng ứng suất sẽ buộc thước nhựa phải biến dạng dẻo và hoặc bị gãy hoặc giữ nguyên hình dạng bị uốn cong. Bạn sẽ gặp thuật ngữ “ứng suất chịu đựng”, đó là điểm mà tại đó một mức độ biến dạng vĩnh viễn nhất định xảy ra trong mẫu thử. Ví dụ, độ giãn dài 0,2 phần trăm.

Giới hạn chảy là một thử nghiệm quan trọng đối với một cấu trúc cần có yếu tố “đàn hồi” – chẳng hạn như cầu treo uốn cong dưới trọng lượng của các phương tiện và chuyển động của gió. Bất kỳ biến dạng vĩnh viễn nào đều được gọi là sự hỏng hóc.

Tuy nhiên, khái niệm "thất bại" không phải lúc nào cũng tiêu cực: ví dụ, việc đạt được độ biến dạng ở góc uốn 90 độ là cần thiết để tạo ra một khung đỡ. Khi đó, độ bền kéo trở thành yếu tố quan trọng.

Nhôm, sau khi bị biến dạng dẻo ở góc uốn 90 độ, được dùng để tạo thành các giá đỡ.

Độ bền kéo là gì?

Độ bền kéo được đo bằng ứng suất tối đa (hay độ giãn dài) mà vật liệu có thể chịu được khi bị kéo căng trước khi thực sự bị đứt. Nó thể hiện độ dẻo, hay độ dễ uốn, của vật liệu và do đó có thể được tạo hình và đúc khuôn. Vật liệu có độ bền cao đối với ứng suất kéo rất hữu ích cho các ứng dụng hàng không vũ trụ do sự khác biệt về tốc độ và áp suất mà cấu trúc máy bay phải trải qua.

Ba thuật ngữ sau đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về thử nghiệm chảy dẻo và thử nghiệm kéo, và cách chúng hoạt động cùng nhau:

Giới hạn chảy
Giới hạn chảy có thể được coi là giai đoạn đầu tiên của thử nghiệm kéo. Sau khi tác dụng ứng suất tối đa lên kim loại trước khi nó bắt đầu chảy dẻo và thay đổi hình dạng vĩnh viễn, thử nghiệm kéo để xác định độ giòn có thể được thực hiện.

Độ bền tối đa
“Độ bền tối đa”, “độ bền kéo tối đa” và “độ bền kéo” có nghĩa giống nhau. Từ “tối đa” rất hữu ích vì độ bền kéo xác định ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu được khi bị kéo căng trước khi bị đứt. Trong các vật liệu giòn, vật liệu sẽ bị đứt ngay sau khi đạt đến điểm chảy dẻo.

Độ bền gãy
“Gãy” hay “độ bền đứt” cũng là những thuật ngữ khác để chỉ độ bền kéo. Vì chúng ta đang nói về giá trị ứng suất mà tại đó mẫu thử tách thành hai mảnh riêng biệt, nên độ bền gãy hoặc độ bền đứt cũng là những thuật ngữ hữu ích để giúp giải thích giai đoạn thử nghiệm kéo.

Những điểm khác biệt chính giữa giới hạn chảy và độ bền kéo
Dưới đây là một số điểm khác biệt chính giữa giới hạn chảy và độ bền kéo:

Giới hạn chảy là phép đo để xác định ứng suất tối đa có thể được áp dụng trước khi đạt được sự thay đổi hình dạng vĩnh viễn trong các vật liệu dẻo. Trong khi đó, độ bền kéo là điểm gãy.

Sự biến dạng của vật liệu xảy ra sau khi đạt đến giới hạn chảy, sau đó độ bền kéo được kiểm tra. Trong các vật liệu giòn, độ bền kéo đạt được với giới hạn chảy tối thiểu hoặc không có giới hạn chảy.

Trong các vật liệu giòn, vật liệu bị gãy ngay sau khi đạt đến điểm chảy. Trong các vật liệu dẻo, giới hạn chảy được quan sát. Sau đó, độ bền tối đa được đo khi vật liệu tiếp tục kéo dài đến điểm gãy.

Giới hạn chảy và độ bền kéo là những chỉ số hiệu suất quan trọng.
Từ giá đỡ kệ đến cầu và các bộ phận vệ tinh, các phép đo giới hạn chảy và độ bền kéo xác định hiệu suất của một cấu trúc hoặc bộ phận khi chịu các tải trọng khác nhau. Cách thức và thời điểm bạn thực hiện các phép đo này, sau đó phân tích kết quả, sẽ quyết định cả sự an toàn và hiệu quả của dự án. Đôi khi không phải là độ bền kéo tối đa so với giới hạn chảy; đôi khi là cả độ bền kéo tối đa và giới hạn chảy.