Trong ngành xây dựng và cơ khí, giới hạn bền của thép là một trong những chỉ tiêu cơ tính quan trọng nhất, xuất hiện trong CO/CQ, bản vẽ kỹ thuật và hồ sơ nghiệm thu. Tuy nhiên, không ít người vẫn nhầm lẫn giữa giới hạn bền, giới hạn chảy và khả năng chịu tải an toàn.
Bài viết của Thép Bảo Tín sẽ giúp bạn hiểu đúng, dùng đúng các khái niệm về giới hạn bền của thép, kèm bảng tra, ký hiệu, công thức tính và lưu ý kỹ thuật theo tiêu chuẩn quốc tế.
Nội dung chính
Giới hạn bền của thép là gì? Ký hiệu là gì?
Giới hạn bền của thép là số liệu biểu thị ngưỡng ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chống chịu trước khi bị biến dạng hoàn toàn hoặc đứt gãy dưới các tải trọng kéo, nén, uốn hay va chạm. Được đo bằng đơn vị lực trên một đơn vị diện tích (N/mm2 hoặc MPa), đây là chỉ số then chốt để xác định năng lực chịu lực và độ tin cậy của thép trong các ứng dụng thực tế.
Ký hiệu giới hạn bền của thép
Ký hiệu bền của thép sẽ khác nhau tùy vào quy chuẩn tính toán và hệ thống tiêu chuẩn quốc gia. Cụ thể:
Ký hiệu trong giáo trình giảng dạy
Tại Việt Nam, giới hạn bền thường được ký hiệu bằng các chữ cái Hy Lạp như:
- σb: Trong đó, chữ “σ” đại diện cho ứng suất và chỉ số “b” viết tắt của từ “bền”.
- σu: Chữ “u” viết tắt của từ Ultimate (giới hạn). Ký hiệu này được dùng phổ biến trong các tài liệu tiếng Anh để chỉ Ultimate Tensile Strength (UTS).
Ký hiệu trong tiêu chuẩn kỹ thuật (TCVN, ISO)
- Rm: Đây là ký hiệu chuẩn theo hệ thống tiêu chuẩn quốc tế (ISO) và tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành (như TCVN 1651).
- δ: Trong một vài tài liệu,ký hiệu này để chỉ giới hạn bền nói chung
Ký hiệu trực tiếp trên mác thép
Trong thực tế sản xuất và xây dựng, giới hạn bền (thường là độ bền kéo tối thiểu) được tích hợp ngay vào tên gọi của mác thép:
- Tiêu chuẩn Nhật (JIS): Ví dụ mác thép SS400. Trong đó, số 400 chính là giới hạn bền kéo tối thiểu là 400 MPa.
- Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN): Ví dụ mác thép CT38. Con số 38 chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu là 38 kg/mm2 (tương đương khoảng 380 MPa).
Bảng tra giới hạn bền của thép
Dưới đây là bảng tra cứu giới hạn bền của một vài dòng thép phổ biến để mọi người có thể tham khảo:
| Loại thép | Tiêu chuẩn | Mác thép tương đương | Giới hạn chảy (σ0,2) (N/mm2) | Ứng dụng | |
ΓOCT 380-71 | CT38 | TCVN 1765-75 | ≥ 210 | – Được coi là loại thép cán nóng phổ biến, giàu cacbon. – Thường được cung cấp ở dạng cán nóng trong trạng thái thường hóa và không được tiến hành nhiệt luyện tiếp để tăng độ bền. – Phổ biến trong các kết cấu xây dựng và các chi tiết máy thông thường. | |
| SS400(SS41) | JIS G3101-1987 | ||||
C45 | TCVN 1765-75 | 45 | ΓOCT 1050-74 | ≥ 360 | – Là loại thép kết cấu, thép cacbon chất lượng tốt. – Thường được cung cấp dưới dạng cán, ren và các sản phẩm chế tạo sẵn. – Chủ yếu được sử dụng trong việc làm các chi tiết máy, hỗ trợ việc xác định chế độ gia công nóng và tính bền của 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 | – Là loại thép không gỉ thuộc họ Austenit, không bị ảnh hưởng bởi từ tính. – Được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hóa chất, chế biến thực phẩm, và sản xuất thiết bị y tế. |
| SUS 304 | JIS | ||||
| 304L | AISI | SUS 304L | JIS | ≥ 175 | |
| SUS 316(Inox 316) | JIS | ≥ 205 | – Thép này thuộc họ Austenit và không bị nhiễm từ tính. – Có tính chống mài mòn cao hơn SUS304. – Phổ biến trong ngành công nghiệp hóa chất, chế biến thực phẩm và sản xuất thiết bị y tế. | ||
Công thức tính giới hạn bền của thép
Giới hạn bền của thép được xác định bằng công thức dưới đây:
δ = F/ A
Trong đó:
- δ: Giới hạn bề của thép (MPa và N/mm2)
- F: Lực tác động lên mẫu vật (N).
- A: Diện tích mặt cắt ngang của mẫu vật (mm2).
Ví dụ:
Một mẫu thép tròn được đem đi thử kéo có: đường kính mẫu là 10 mm và lực kéo lớn nhất trước khi đứt: 50000 N
=> Cách tính giới hạn bền của thép cụ thể là các bước sau:
A = (π×d2)/4 =(3.14×10 ^2)/4 = 78.5 (mm2)
δ = F/ A= 50000 / 78.5 ≈ 637 (MPa)
Vậy giới hạn bề của mẫu thép ≈ 637 (MPa)
Phân biệt giới hạn chảy và giới hạn bền của thép
Tại sao cần phần biệt 2 giới hạn này?
Trong thực tế, các kỹ sư thường thiết kế sao cho ứng suất làm việc của thép không vượt quá giới hạn chảy. Nếu vượt quá, dù thép chưa đứt nhưng kết cấu sẽ bị cong vênh, làm hỏng toàn bộ chức năng của công trình (ví dụ: dầm nhà bị võng xuống).
Ngoài ra, giới hạn bền cho biết “khoảng dự trữ” an toàn. Một loại thép có khoảng cách giữa giới hạn chảy và giới hạn bền càng lớn thì thép đó càng có tính dẻo tốt. Nó giúp công trình có khả năng cảnh báo (biến dạng lớn) trước khi sập đổ hoàn toàn.
So sánh giới hạn chảy và giới hạn bền của thép
| Đặc điểm | Giới hạn chảy | Giới hạn bền |
| Bản chất | Ứng suất tại đó thép bắt đầu biến dạng vĩnh viễn | Ứng suất lớn nhất thép chịu được trước khi đứt gãy |
| Trạng thái vật liệu | Thép chưa đứt nhưng đã mất khả năng hồi phục hình dạng | Thép đứt hoàn toàn, mất khả năng chịu lực |
| Giá trị ứng suất | Thường thấp hơn (khoảng 60 – 80% giới hạn bền). | Luôn là giá trị cao nhất trên biểu đồ kéo. |
| Ý nghĩa thiết kế | Dùng để tính toán thiết kế kết cấu (đảm bảo công trình không bị võng, biến dạng). | Dùng để đánh giá hệ số an toàn và khả năng chống phá hủy hoàn toàn. |
Mối liên hệ giữ giới hạn bền của thép với sản phẩm thực tế
Giới hạn bền của thép chỉ thực sự có ý nghĩa khi gắn với một sản phẩm thép cụ thể được đưa vào công trình. Trong thực tế, mỗi loại sản phẩm như ống thép, thép hình hay thép tấm đều làm việc trong những điều kiện khác nhau. Vì vậy yêu cầu về giới hạn bền cũng khác nhau.
Hai sản phẩm thép có hình dạng giống nhau nhưng khác mác thép, tiêu chuẩn hoặc nguồn sản xuất sẽ có giới hạn bền khác nhau. Nó cũng kéo theo sự khác biệt lớn về độ an toàn và tuổi thọ khi sử dụng. Do đó, khi lựa chọn vật tư, không thể chỉ nhìn kích thước hay giá thành, mà cần quan tâm đến giới hạn bền đi kèm với từng sản phẩm cụ thể.
Tại Thép Bảo Tín, chúng tôi hiểu được điều này và luôn cố phân phối các sản phẩm thép chất lượng. Có mác thép, tiêu chuẩn, thông số kỹ thuật đầy đủ và chính xác. Cụ thể:
- Các dòng thép ống hay thép hình do chúng tôi cung cấp đều tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn như ASTM A53, ASTM A106, TCVN,…
- Thép hình của công ty luôn được kiểm tra kỹ giới hạn bền và giới hạn chảy của thép để đảm bảo khi thi công uốn cốt thép hoặc hàn kết cấu, thép sẽ không bị giòn gãy
- Hàng có đủ CO, CQ bởi giới hạn bề luôn được thể hiện đầy đủ trên các chứng từ này.
👉 Nếu bạn cần tư vấn thêm về các sản phẩm thép của công ty thì hãy liên hệ ngay 0932 059 176.
Trên đây là những thông tin hữu ích về giới hạn bền của thép. Thép Bảo Tín hy vọng bạn đã hiểu được sự quan trọng của thông số này. Nếu cần hỗ trợ thêm thông tin, hãy liên hệ với chúng tôi ngay nhé!
