تنش تسلیم فولاد، استحکام کششی و کرنش فولاد چیست؟

تعریف تنش تسلیم فولاد ، استحکام کششی و کرنش فولاد

تنش تسیلیم فولاد چیست ؟ استحکام کششی فولاد چیست ؟ کرنش فولاد چیست؟

از مهمترین خاصیت های مکانیکی مواد که باید توسط مهندسین سازه بررسی و مورد ارزیابی قرار گیرد تنش تسلیم فولاد می باشد. معیار سنجش مقاومت و استحکام فولاد در برابر فشار و شکست دو خاصیت مکانیکی مهم استحکام تسلیم و استحکام کششی می باشد. که هر کدام دو پارامتر جداگانه محسوب می شوند. در ادامه با تنش تسلیم و استحکام کششی بیشتر آشنا خواهیم شد.

سه عامل مهم فولاد که برای طراحان سازه کاربرد دارد عبارتند از:

  • 1-تنش تسلیم فولاد (Fy)

  • 2-تنش کششی فولاد (Fu)

  • 3-کرنشی که موجب شکست میشود

 

فولاد چیست؟

فولاد در واقع از جنس آلیاژ آهن می باشد که از مقدار 0.025 تا 2 درصد کربن بهره می برد. البته عناصر دیگری در ترکیب سازنده فولاد های آلیاژی موجود می باشد. ویژگی های فولاد به عوامل متعددی همچون درصد کربن تشکیل دهنده آن و فرآیند های حرارتی که بر روی آن انجام می پذیرد بستگی دارد. فولاد ها کاربرد های فراوانی در صنعت دارند و از آن ها برای ساخت انواع قطعات ریز و درشت مانند سیم، لوله ها، مخازن و دیگ های بخار استفاده قرار می شود.

 

تنش تسلیم فولاد چیست؟

ماده در اثر فشار و تنش دچار تغییر شکل شده و گاها این تغییر شکل قابلیت برگشت را نیز دارا می باشد. اما در واقع منظور از تنش تسلیم این است که اگر ماده ای تا مقدار تنش تسلیم دچار تغییر شکل و فرم پلاستیک شود امکان بازگشت آن وجود خواهد داشت اما اگر تنش بالاتر از استحکام تسلیم رخ دهد بصورت دائمی خواهد بود. و امکان برگشت آن وجود ندارد.

واحد اندازه گیری تنش تسلیم برحسب پاسکال و یا  می باشد. در تعریف استحکام تسلیم اینگونه بیان می شود که بزرگترین تنشی که قابل دستیابی بوده و فاقد هیچ گونه خط انحرافی نسبت به تنش و کرنش می باشد.

آزمایش برای تعیین تنش تسلیم

آزمایشی که برای تعیین تنش و استحکام تسلیم مورد استفاده قرار می گیرد آزمایش کشش می باشد.  ایجاد تنش در نقطه ای که سبب می شود که منحنی تنش و کرنش از نسبت خود دچار انحراف شود استحکام تسلیم ماده نام دارد.

محاسبه استحکام تسلیم بر اساس تنش مبنا یا افست

گاها پیش می آید که ماده در اثر تنش زیاد دچار شکستگی می گردد. درواقع تنش مبنا یا افست که با اصطلاح انگلیسی (proof stress) می باشد بیانگر این موضوع است که یک ماده اگر بیشتر از توان خود تحت تنش و فشار قرار گیرد دچار تغییر شکل دائمی و در نهایت شکست می شود. درواقع می توان گفت که تنش افست یا تنش مبنا میزان تنشی که یک ماده می تواند تحمل کند، تا زمانی که دچار مقدار کمی تغییر شکل پلاستیک گردد. مقدار کرنش به طور معمول 0.2 درصد انتخاب می شود این مقدار بر حسب استحکام فولاد تعیین شده است .

کرنش چیست؟

وقتی به ماده ای نیرویی وارد می شود این نیرو سبب ایجاد تنش در ماده شده که باعث ایجاد واکنشی می گردد در واقع این واکنش ایجاد شده، کرنش نام دارد. مقدار کرنش با تقسیم تغییر شکل ماده در جهت نیروی اعمال شده بر طول اولیه بدست میاید.

استحکام کششی چیست؟

هر ماده قبل از شکسته شدن امکان تحمل بار کششی را دارا می باشد. به عبارتی دیگر بیشترین بار کششی که ماده می تواند قبل از شکسته شدن تحمل کند استحکام کششی یا مقاومت کششی نهایی (UTS)  نامیده می شود. استحکام کششی یک ماده همانند استحکام تسلیم به وسیله آزمایش کشش تعیین می گردد. فرمول استحکام کشش را می توان به صورت زیر بیان نمود:

σf = Pf/Ao

اگر بخواهیم فرمول استحکام کششی را توضیح دهیم باید اینگونه بیان کرد که:

  • عبارت σf بیانگر استحکام کششی که برحسب پاسکال قابل اندازه گیری می باشد.
  • عبارت Pf بیان کننده میزان تنش در هنگام شکست می باشد.
  • عبارت Ao نشان دهنده سطح مقطع اولیه ماده می باشد.

 استحکام کششی و تنش تسلیم در انواع محصولات فولادی

استحکام کششی و استحکام تسلیم جزء دو فاکتور مهم برای سنجش و ارزیابی مقاومت و استحکام محصولات فلزی می باشد که به باهم چندین مورد از استحکام کششی و تنش تسلیم انواع محصولات فولادی می پردازیم:

  • در فلز مس استحکام کششی معمولا 220 مگاپاسکال و تنش تسلیم آن 70 مگاپاسکال می باشد.
  • در فلز تنگستن استحکام کششی اصولا کمتر از 1800 مگاپاسکال و بیشتر از 1500 مگاپاسکال می باشد همچنین تنش تسلیم آن معادل 941 مگاپاسکال است.
  • در فولاد های کروم و وانادیوم استحکام کششی و تنش تسلیم یکسان بوده و در هر دو به ترتیب 940 مگاپاسکال و 620 مگاپاسکال می باشد.
  • در فولاد A514 استاندارد ASTM استحکام کششی برابر با 760 و تنش تسلیم برابر با 690 می باشد.
  • استحکام کششی 3757 مگاپاسکال و تنش تسلیم 3620 مگاپاسکال مربوط به فولاد کولار می باشد.
  • فولاد A36 استاندارد ASTM  دارای استحکام کششی 400 مگاپاسکال و تنش تسلیم 250 مگاپاسکال می باشد.
  • استحکام کششی در فلز آلومینیوم 110 مگاپاسکال و تنش تسلیم آن 95مگاپاسکال می باشد.
  • استحکام کششی در فولاد A48 با استاندارد ASTM 200 مگاپاسکال و تنش تسلیم آن 130 مگاپاسکال می باشد.
  • در فولاد ضد زنگ با استاندارد AISI 302 استحکام کششی برابر با 860 مگاپاسکال و تنش تسلیم برابر با 502 مگاپاسکال می باشد.
  • در آلیاژ تیتانیوم استحکام کششی 94 مگاپاسکال و تنش تسلیم آن کمتر از 800 و بیشتر از 750 مگاپاسکال می باشد.

چند نکته مهم درباره ی استحکام تسلیم و استحکام کششی

*استحکام کششی معمولا دارای رابطه عکس با دما و رابطه مستقیم با کرنش می باشد بدین صورت که با افزایش دما استحکام تسلیم کاهش و با افزایش کرنش استحکام افزایش می یابد.

*معمولا تنش تسلیم یک ماده از استحکام کششی  آن کمتر می باشد.

*آگاهی از تنش تسلیم و استحکام کششی قبل از ساخت و ساز بسیار مهم می باشد

 

سخن آخر

همان طور که اشاره شد با دو شاخصه مکانیکی مهم که در تعیین مقاومت فولاد نقش بسزایی دارند آشنا شدیم که تنش تسلیم و استحکام کششی بودند. که اگر بخواهیم به صورت خلاصه بیان کنیم تنش تسلیم بیشترین تنشی که توسط یک ماده قابل تحمل می باشد، اما استحکام کششی بیشترین کششی که پس از آن ماده دچار شکستگی می گردد.

مجموعه بازرگانی پلیت استیل یک با نزدیک به دو دهه سابقه  امکان خرید و فروش انواع ورق های فولادی مانند ورق گالوانیزه، ورق رنگی، ورق روغنی، ورق آجدار و غیره را برای مشتریان فراهم کرده است.

اگر قصد مشاوره یا خرید انواع ورق های فولادی را دارید با ما تماس حاصل فرمایید. مهندسان و کارشناسان مجموعه آماده پاسخگویی به کلیه سوالات و دادن مشاوره رایگان به شما مشتریان عزیز هستند. و همچنین آماده هستند تا  قیمت روز انواع ورق های فولادی را به اطلاع شما برسانند.