Sức mạnh của thép: Phương pháp đo lường & Các thông số thiết kế quan trọng

Định nghĩa và khái niệm cơ bản

Độ bền trong ngành thép đề cập đến khả năng chịu tải trọng tác dụng của vật liệu mà không bị hỏng hoặc biến dạng dẻo. Nó biểu thị khả năng chống lại biến dạng vĩnh viễn hoặc gãy của vật liệu trong điều kiện tải trọng tĩnh hoặc động.

Độ bền là một đặc tính cơ học cơ bản quyết định khả năng thực hiện chức năng mong muốn của một bộ phận thép trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc. Nó đóng vai trò là tiêu chí chính để lựa chọn vật liệu trong các ứng dụng kỹ thuật từ xây dựng đến sản xuất ô tô.

Trong luyện kim, độ bền chiếm vị trí trung tâm trong số các tính chất cơ học, kết nối với độ cứng, độ dai và độ dẻo. Nó đại diện cho đỉnh cao của các đặc điểm cấu trúc vi mô, thành phần hóa học và lịch sử xử lý của vật liệu, khiến nó trở thành một thông số thiết yếu để kiểm soát chất lượng và dự đoán hiệu suất.

Bản chất vật lý và cơ sở lý thuyết

Cơ chế vật lý

Ở cấp độ vi cấu trúc, độ bền trong thép bắt nguồn từ các cơ chế cản trở chuyển động lệch qua mạng tinh thể. Lệch là các khuyết tật tuyến tính trong cấu trúc tinh thể cho phép biến dạng dẻo khi chúng di chuyển để đáp ứng với ứng suất tác dụng.

Sự chống lại chuyển động lệch xuất phát từ nhiều chướng ngại vật khác nhau bao gồm ranh giới hạt, chất kết tủa, nguyên tử chất tan và các lệch khác. Những chướng ngại vật này đòi hỏi năng lượng bổ sung để lệch vượt qua, do đó làm tăng độ bền của vật liệu.

Hiệu quả của các cơ chế tăng cường này phụ thuộc vào kích thước, sự phân bố và tương tác của chúng với các vị trí sai lệch. Ví dụ, các chất kết tủa mịn phân bố đều khắp cấu trúc vi mô cung cấp khả năng tăng cường tối ưu bằng cách tối đa hóa các tương tác giữa vị trí sai lệch và chướng ngại vật.

Mô hình lý thuyết

Mô hình lý thuyết chính cho độ bền là tiêu chuẩn giới hạn chảy, dự đoán trạng thái ứng suất mà vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo. Tiêu chuẩn giới hạn chảy von Mises được sử dụng rộng rãi cho các kim loại dẻo như thép, nêu rằng sự giới hạn chảy bắt đầu khi ứng suất lệch thứ hai bất biến đạt đến giá trị tới hạn.

Hiểu biết lịch sử về sức mạnh đã phát triển từ các quan sát thực nghiệm của các nhà luyện kim thời kỳ đầu thành các giải thích khoa học vào đầu thế kỷ 20. Những tiến bộ đáng kể đến từ công trình của Taylor về lý thuyết trật khớp vào những năm 1930 và mối quan hệ của Hall-Petch vào những năm 1950.

Các phương pháp tiếp cận lý thuyết thay thế bao gồm tiêu chuẩn Tresca (lý thuyết ứng suất cắt cực đại), đơn giản hơn nhưng kém chính xác hơn đối với thép, và tiêu chuẩn Mohr-Coulomb, áp dụng nhiều hơn cho vật liệu giòn. Các phương pháp tính toán hiện đại kết hợp các mô hình dẻo tinh thể để có những dự đoán chính xác hơn.

Cơ sở khoa học vật liệu

Độ bền của thép có liên quan mật thiết đến cấu trúc tinh thể của nó, với cấu trúc lập phương tâm khối (BCC) trong ferit mang lại các đặc điểm độ bền khác với cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC) trong austenit. Các ranh giới hạt đóng vai trò như rào cản đối với chuyển động trật khớp, với kích thước hạt nhỏ hơn mang lại độ bền lớn hơn theo mối quan hệ Hall-Petch.

Cấu trúc vi mô của thép—bao gồm các pha hiện diện, hình thái và sự phân bố của chúng—ảnh hưởng đáng kể đến độ bền. Ví dụ, martensite cung cấp độ bền cao hơn ferrite do cấu trúc mạng bị biến dạng cao và mật độ lệch vị trí cao.

Các nguyên lý khoa học vật liệu cơ bản như gia cường dung dịch rắn, làm cứng kết tủa, làm cứng biến dạng và tinh chế hạt cùng nhau xác định độ bền tối đa của thép. Các cơ chế này hoạt động đồng thời nhưng ở các mức độ khác nhau tùy thuộc vào thành phần và lịch sử xử lý của thép.

Biểu thức toán học và phương pháp tính toán

Công thức định nghĩa cơ bản

Định nghĩa cơ bản về sức mạnh theo ứng suất kỹ thuật là:

$$\sigma = \frac{F}{A_0}$$

Ở đâu:
- $\sigma$ là ứng suất kỹ thuật (MPa hoặc psi)
- $F$ là lực tác dụng (N hoặc lbf)
- $A_0$ là diện tích mặt cắt ngang ban đầu (mm² hoặc in²)

Công thức tính toán liên quan

Ứng suất thực gây ra sự thay đổi diện tích mặt cắt ngang trong quá trình biến dạng:

$$\sigma_t = \frac{F}{A} = \sigma(1+\varepsilon)$$

Ở đâu:
- $\sigma_t$ là ứng suất thực
- $A$ là diện tích tức thời
- $\varepsilon$ là biến dạng kỹ thuật

Mối quan hệ Hall-Petch định lượng sự gia tăng kích thước hạt:

$$\sigma_y = \sigma_0 + \frac{k_y}{\sqrt{d}} $$

Ở đâu:
- $\sigma_y$ là giới hạn chảy
- $\sigma_0$ là ứng suất ma sát (lực cản của mạng đối với chuyển động trật khớp)
- $k_y$ là hệ số tăng cường
- $d$ là đường kính hạt trung bình

Điều kiện và giới hạn áp dụng

Các công thức này giả định vật liệu đồng nhất, đẳng hướng trong điều kiện tải đơn trục. Chúng có giá trị đối với các biến dạng nhỏ trong vùng đàn hồi và trở thành các phép xấp xỉ trong vùng dẻo.

Mối quan hệ Hall-Petch có những hạn chế ở kích thước hạt cực mịn (dưới ~10 nm) nơi có thể xảy ra hành vi Hall-Petch ngược. Ngoài ra, các mô hình này giả định cấu trúc vi mô đồng nhất và không tính đến các khuyết tật cục bộ hoặc nồng độ ứng suất.

Các tính toán về độ bền tiêu chuẩn thường giả định điều kiện tải tĩnh gần đúng ở nhiệt độ phòng. Tải động, nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn đòi hỏi các phương pháp tiếp cận được sửa đổi để tính đến độ nhạy của tốc độ biến dạng, sự mềm hóa do nhiệt hoặc sự suy thoái của môi trường.

Phương pháp đo lường và đặc tính

Thông số kỹ thuật thử nghiệm tiêu chuẩn

ASTM E8/E8M: Phương pháp thử tiêu chuẩn để thử độ bền kéo của vật liệu kim loại, bao gồm các quy trình xác định giới hạn chảy, độ bền kéo, độ giãn dài và giảm diện tích.

ISO 6892-1: Vật liệu kim loại — Thử kéo — Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng, cung cấp các quy trình được thống nhất quốc tế để xác định tính chất kéo.

ASTM A370: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn và định nghĩa cho thử nghiệm cơ học của sản phẩm thép, được thiết kế riêng cho nhiều sản phẩm thép khác nhau bao gồm tấm, thanh và hình dạng kết cấu.

ISO 7438: Vật liệu kim loại — Thử uốn, được sử dụng để đánh giá độ dẻo và độ bền trong các ứng dụng uốn.

Thiết bị và nguyên tắc thử nghiệm

Máy kiểm tra vạn năng (UTM) là thiết bị chính để kiểm tra độ bền, có cảm biến lực để đo lực và máy đo độ giãn dài để đo độ biến dạng. Các hệ thống hiện đại kết hợp thu thập dữ liệu kỹ thuật số và điều khiển máy tính.

Nguyên lý cơ bản bao gồm việc áp dụng tải trọng đơn trục được kiểm soát, tăng dần lên một mẫu chuẩn trong khi liên tục theo dõi lực và độ dịch chuyển. Đường cong ứng suất-biến dạng kết quả cung cấp nhiều thông số cường độ.

Thiết bị chuyên dụng bao gồm máy thử va đập để kiểm tra tính chất cường độ động, lò thử nhiệt độ cao để kiểm tra độ bền ở nhiệt độ cao và máy đo độ cứng micro/nano để đo cường độ cục bộ ở quy mô nhỏ.

Yêu cầu mẫu

Các mẫu kéo tiêu chuẩn thường có phần đo giảm với kích thước tỷ lệ thuận với diện tích mặt cắt ngang. Các mẫu tròn thường có chiều dài đo là 50 mm với đường kính 12,5 mm, trong khi các mẫu phẳng duy trì tỷ lệ chiều rộng trên độ dày cụ thể.

Chuẩn bị bề mặt đòi hỏi phải loại bỏ các vết gia công, quá trình khử cacbon hoặc các bất thường bề mặt khác có thể gây ra hỏng hóc sớm. Hoàn thiện thông thường bao gồm mài mịn hoặc đánh bóng để đạt được các điều kiện bề mặt đồng nhất.

Mẫu vật phải không có ứng suất dư có thể ảnh hưởng đến kết quả, thường đòi hỏi phải xử lý nhiệt để giảm ứng suất. Các dấu hiệu nhận dạng phải được đặt bên ngoài chiều dài đo và các phép đo kích thước chính xác phải được ghi lại trước khi thử nghiệm.

Thông số thử nghiệm

Kiểm tra tiêu chuẩn thường được tiến hành ở nhiệt độ phòng (23±5°C) và điều kiện khí quyển bình thường. Kiểm soát nhiệt độ trở nên quan trọng đối với thử nghiệm ở nhiệt độ cao hoặc thấp, đòi hỏi phải có buồng môi trường.

Tốc độ tải được chỉ định để duy trì tốc độ biến dạng thường nằm trong khoảng từ 10^-3 đến 10^-4 s^-1 trong quá trình biến dạng đàn hồi, với tốc độ có thể khác nhau đối với biến dạng dẻo. ASTM E8 chỉ định tốc độ gây ra hỏng hóc trong khoảng 30 giây đến 5 phút.

Các thông số bổ sung bao gồm căn chỉnh độ bám để ngăn ngừa ứng suất uốn, điều kiện tải trước để loại bỏ độ chùng và tốc độ thu thập dữ liệu đủ để nắm bắt chính xác hiện tượng biến dạng.

Xử lý dữ liệu

Thu thập dữ liệu chính bao gồm ghi liên tục lực và độ dịch chuyển hoặc biến dạng, thường ở tốc độ lấy mẫu 5-20 Hz. Các hệ thống hiện đại cung cấp đầu ra kỹ thuật số trực tiếp, trong khi các hệ thống cũ hơn có thể yêu cầu xử lý tín hiệu đầu dò.

Phân tích thống kê thường liên quan đến nhiều mẫu (tối thiểu là ba mẫu) với tính toán giá trị trung bình và độ lệch chuẩn. Phân tích ngoại lệ có thể được thực hiện theo ASTM E178 hoặc các tiêu chuẩn tương tự.

Giá trị cường độ cuối cùng được tính toán từ đường cong ứng suất-biến dạng, với cường độ chịu kéo được xác định bằng phương pháp bù trừ 0,2%, cường độ kéo cực đại là ứng suất cực đại và giới hạn tỷ lệ là ứng suất mà tại đó đường cong ứng suất-biến dạng lệch khỏi tính tuyến tính.

Phạm vi giá trị điển hình

Phân loại thép	Phạm vi giá trị điển hình (MPa)	Điều kiện thử nghiệm	Tiêu chuẩn tham khảo
Thép cacbon thấp (AISI 1020)	YS: 210-350, UTS: 380-520	Nhiệt độ phòng, bán tĩnh	Tiêu chuẩn ASTMA370
Thép cacbon trung bình (AISI 1045)	YS: 310-650, UTS: 565-850	Nhiệt độ phòng, bán tĩnh	Tiêu chuẩn ASTMA370
Thép cacbon cao (AISI 1095)	YS: 550-800, UTS: 800-1200	Nhiệt độ phòng, bán tĩnh	Tiêu chuẩn ASTMA370
Thép không gỉ (304)	YS: 205-310, UTS: 515-620	Nhiệt độ phòng, bán tĩnh	Tiêu chuẩn ASTM A370/A240

Sự khác biệt trong mỗi phân loại chủ yếu là do sự khác biệt trong xử lý nhiệt, làm nguội và điều chỉnh thành phần nhỏ. Ví dụ, thép cacbon thấp làm nguội thể hiện độ bền cao hơn đáng kể so với thép ủ.

Khi diễn giải các giá trị này cho các ứng dụng thực tế, các kỹ sư phải xem xét rằng kết quả thử nghiệm tiêu chuẩn thể hiện các điều kiện lý tưởng. Các điều kiện dịch vụ liên quan đến tải tuần hoàn, nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn thường yêu cầu giảm giá trị này.

Một xu hướng đáng chú ý giữa các loại thép là mối quan hệ nghịch đảo giữa hàm lượng carbon và tỷ lệ giới hạn chảy so với độ bền kéo. Thép carbon cao hơn thường cho thấy sự khác biệt lớn hơn giữa giá trị giới hạn chảy và giá trị độ bền cực đại.

Phân tích ứng dụng kỹ thuật

Những cân nhắc về thiết kế

Các kỹ sư thường sử dụng giới hạn chảy cho các thành phần được thiết kế để hoạt động mà không bị biến dạng vĩnh viễn, áp dụng hệ số an toàn từ 1,5 cho các ứng dụng tĩnh được hiểu rõ đến 3,0 hoặc cao hơn cho các ứng dụng động hoặc quan trọng.

Quyết định lựa chọn vật liệu cân bằng các yêu cầu về độ bền với các đặc tính khác như độ dẻo dai, khả năng chống ăn mòn và chi phí. Ví dụ, thép hợp kim thấp cường độ cao (HSLA) có thể được lựa chọn thay vì thép cacbon thông thường khi việc giảm trọng lượng là rất quan trọng.

Sự thay đổi về sức mạnh phải được tính đến trong các tính toán thiết kế, đặc biệt là đối với các thành phần quan trọng. Các phương pháp thống kê sử dụng các thuộc tính được đảm bảo tối thiểu (thường là -3σ từ các giá trị trung bình) đảm bảo biên độ an toàn đầy đủ trên các biến thể sản xuất.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Trong kỹ thuật kết cấu, độ bền quyết định khả năng chịu tải của dầm, cột và đầu nối. Các tòa nhà cao tầng và cầu đòi hỏi thông số kỹ thuật độ bền chính xác để đảm bảo an toàn trong khi tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu và giảm thiểu trọng lượng.

Các ứng dụng ô tô ưu tiên tỷ lệ sức bền trên trọng lượng, với thép cường độ cao tiên tiến (AHSS) cho phép giảm trọng lượng xe trong khi vẫn duy trì hiệu suất va chạm. Các mức độ sức bền khác nhau được bố trí chiến lược trên toàn bộ thân xe để quản lý khả năng hấp thụ năng lượng trong các vụ va chạm.

Các ứng dụng bình chịu áp suất đòi hỏi phải cân nhắc cẩn thận về độ bền để chứa áp suất cao một cách an toàn. Quy định về nồi hơi và bình chịu áp suất ASME chỉ định các yêu cầu về độ bền tối thiểu và phương pháp thiết kế dựa trên áp suất vận hành, nhiệt độ và môi trường chứa.

Sự đánh đổi về hiệu suất

Độ bền và độ dẻo thường biểu hiện mối quan hệ nghịch đảo trong thép. Khi độ bền tăng lên thông qua quá trình hợp kim hóa hoặc xử lý nhiệt, khả năng biến dạng trước khi gãy thường giảm, có khả năng hạn chế khả năng tạo hình và khả năng hấp thụ năng lượng.

Độ bền và độ dẻo dai cũng là một sự đánh đổi đầy thách thức. Thép có độ bền cao hơn thường có độ dẻo dai gãy thấp hơn, làm tăng khả năng gãy giòn, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp hoặc khi có khía hoặc vết nứt.

Các kỹ sư cân bằng các yêu cầu cạnh tranh này thông qua kỹ thuật vi cấu trúc. Ví dụ, thép hai pha kết hợp martensite bền với ferrite dẻo để đạt được cả độ bền cao và khả năng định hình chấp nhận được cho các ứng dụng ô tô.

Phân tích lỗi

Hỏng hóc do quá tải xảy ra khi ứng suất vượt quá độ bền của vật liệu, dẫn đến hỏng hóc dẻo (đặc trưng bởi bề mặt gãy hình cốc và hình nón) hoặc hỏng hóc giòn (đặc trưng bởi bề mặt gãy phẳng với ít biến dạng).

Sự hỏng hóc do mỏi tiến triển thông qua quá trình bắt đầu nứt, lan truyền và gãy cuối cùng, ngay cả ở ứng suất dưới cường độ chịu kéo tĩnh. Cơ chế này chiếm khoảng 90% các hỏng hóc dịch vụ cơ học và đặc biệt nguy hiểm vì nó xảy ra mà không có cảnh báo.

Các chiến lược giảm thiểu bao gồm thiết kế để giữ ứng suất dưới giới hạn mỏi, loại bỏ ứng suất tập trung thông qua thiết kế cẩn thận, đưa ứng suất dư nén vào thông qua phun bi hoặc cán bề mặt và triển khai các giao thức kiểm tra thường xuyên đối với các thành phần quan trọng.

Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp kiểm soát

Ảnh hưởng của thành phần hóa học

Carbon là thành phần gia cường chính trong thép, tạo thành cacbua sắt cản trở chuyển động trật khớp. Mỗi lần tăng 0,1% hàm lượng carbon thường làm tăng giới hạn chảy thêm 50-60 MPa trong thép thường hóa.

Mangan góp phần tăng cường độ bền thông qua quá trình gia cường dung dịch rắn và cải thiện khả năng làm cứng. Crom, molypden và vanadi tạo thành các cacbua ổn định giúp gia cường kết tủa và tinh chỉnh hạt.

Tối ưu hóa thành phần bao gồm cân bằng nhiều yếu tố để đạt được các đặc tính mục tiêu. Hợp kim vi mô với lượng nhỏ (0,01-0,1%) niobi, titan hoặc vanadi cung cấp khả năng gia cường đáng kể thông qua quá trình hình thành kết tủa mịn trong khi vẫn duy trì độ dẻo dai tốt.

Ảnh hưởng của cấu trúc vi mô

Kích thước hạt ảnh hưởng đáng kể đến độ bền theo mối quan hệ Hall-Petch, với hạt mịn hơn cung cấp độ bền cao hơn. Các quy trình cán được kiểm soát có thể giảm kích thước hạt xuống còn 5-10 μm, làm tăng đáng kể độ bền kéo.

Phân bố pha xác định đặc điểm cường độ tổng thể, với martensite cung cấp cường độ cao nhất, tiếp theo là bainite, pearlite và ferrite. Thép đa pha tận dụng sự kết hợp của các thành phần này để tối ưu hóa sự kết hợp tính chất.

Các tạp chất và khuyết tật đóng vai trò là chất tập trung ứng suất có thể làm giảm độ bền hiệu quả và gây ra hỏng sớm. Các phương pháp sản xuất thép hiện đại tập trung vào việc giảm thiểu hàm lượng tạp chất thông qua quá trình khử khí chân không, xử lý canxi và đông đặc có kiểm soát.

Xử lý ảnh hưởng

Xử lý nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến độ bền thông qua kiểm soát chuyển đổi pha. Làm nguội và ram có thể tăng độ bền kéo của thép cacbon trung bình từ 350 MPa lên hơn 1000 MPa bằng cách tạo hình và sau đó ram martensit.

Các quy trình gia công cơ học như cán, rèn và kéo tăng cường độ thông qua quá trình tôi luyện biến dạng và tinh chế hạt. Cán nguội có thể tăng cường độ chịu kéo lên 50-100% so với điều kiện ủ.

Tốc độ làm mát trong quá trình xử lý kiểm soát các chuyển đổi pha và các cấu trúc vi mô kết quả. Làm mát nhanh sau khi cán nóng thúc đẩy sự hình thành peclit hoặc bainit mịn hơn thay vì peclit thô, tăng cường đáng kể độ bền.

Các yếu tố môi trường

Nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến độ bền, với hầu hết các loại thép đều có độ bền kéo và độ bền chảy giảm ở nhiệt độ cao. Trên khoảng 300°C, biến dạng theo thời gian (biến dạng kéo dài) trở nên ngày càng quan trọng.

Môi trường ăn mòn có thể làm giảm độ bền hiệu quả thông qua nhiều cơ chế khác nhau bao gồm giòn do hydro, nứt do ăn mòn ứng suất và ăn mòn nói chung làm giảm tiết diện chịu tải.

Tác động tiếp xúc lâu dài bao gồm lão hóa do ứng suất trong thép cacbon, có thể làm tăng độ bền nhưng lại làm giảm độ dẻo, và lão hóa do nhiệt trong một số loại thép hợp kim, có thể dẫn đến giòn và giảm độ dẻo dai.

Phương pháp cải tiến

Hợp kim vi mô với các nguyên tố như niobi, titan và vanadi mang lại khả năng gia cường đáng kể thông qua quá trình tôi kết tủa và tinh chế hạt trong khi vẫn duy trì khả năng hàn và độ bền tốt.

Xử lý kiểm soát nhiệt cơ (TMCP) kết hợp cán kiểm soát và làm mát nhanh để tối ưu hóa cấu trúc vi mô, đạt được độ bền và độ dẻo dai cao đồng thời thông qua quá trình tinh chế hạt và kiểm soát chuyển đổi pha.

Tối ưu hóa thiết kế bao gồm việc bố trí chiến lược các vật liệu có độ bền cao hơn ở các vùng chịu ứng suất cao trong khi sử dụng nhiều vật liệu dẻo hơn ở những nơi khác. Cách tiếp cận này được minh họa trong các phôi hàn theo yêu cầu cho các ứng dụng ô tô, trong đó các loại thép khác nhau được hàn lại với nhau trước khi tạo hình.

Các điều khoản và tiêu chuẩn liên quan

Các thuật ngữ liên quan

Độ dai thể hiện khả năng hấp thụ năng lượng của vật liệu trước khi gãy, bổ sung cho độ bền bằng cách chỉ ra khả năng chống lại sự lan truyền vết nứt. Trong khi độ bền chỉ ra khả năng chịu tải, độ dai chỉ ra khả năng chịu hư hỏng.

Độ cứng có mối tương quan mạnh mẽ với độ bền và thể hiện khả năng chống lại vết lõm hoặc trầy xước của vật liệu. Mối quan hệ chuyển đổi giữa độ cứng (HB, HRC) và độ bền kéo được thiết lập trong các tiêu chuẩn như ASTM A370.

Số mũ độ cứng biến dạng (giá trị n) mô tả khả năng tăng cường của vật liệu trong quá trình biến dạng, rất quan trọng đối với các hoạt động tạo hình. Giá trị n cao hơn cho thấy khả năng chống thắt nút cổ chai tốt hơn và khả năng tạo hình tốt hơn bất chấp các giá trị cường độ ban đầu.

Tiêu chuẩn chính

ASTM A1058: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để thử nghiệm cơ học các sản phẩm thép - Hệ mét, cung cấp các phương pháp thử nghiệm toàn diện để xác định các đặc tính độ bền của nhiều sản phẩm thép khác nhau theo đơn vị hệ mét.

EN 10002: Vật liệu kim loại - Thử nghiệm kéo, thể hiện tiêu chuẩn Châu Âu về thử nghiệm độ bền, với các phần cụ thể đề cập đến điều kiện thử nghiệm ở nhiệt độ phòng, nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp.

JIS Z 2241: Phương pháp thử độ bền kéo đối với vật liệu kim loại, là Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản về thử độ bền kéo, với các quy định cụ thể cho các sản phẩm thép được sản xuất theo thông số kỹ thuật của JIS.

Xu hướng phát triển

Nghiên cứu hiện tại tập trung vào thép có độ bền cực cao (>1200 MPa) với độ dẻo dai được cải thiện thông qua các phương pháp kỹ thuật vi cấu trúc mới như tôi và phân vùng (Q&P) và khái niệm mangan trung bình.

Các công nghệ mới nổi bao gồm các phương pháp đánh giá không phá hủy, liên hệ các đặc điểm cấu trúc vi mô với các đặc tính về độ bền, cho phép kiểm soát chất lượng nhanh chóng mà không cần thử nghiệm phá hủy.

Những phát triển trong tương lai có thể sẽ nhấn mạnh vào các mô hình tính toán dự đoán độ bền dựa trên các thông số về thành phần và chế biến, cho phép tạo ra bản sao kỹ thuật số của quy trình sản xuất và đẩy nhanh quá trình phát triển hợp kim thông qua các phương pháp tiếp cận kỹ thuật vật liệu tính toán tích hợp (ICME).