Độ giãn dài của thép là gì? A5 (elongation) và yêu cầu theo TCVN 1651
Độ giãn dài (ký hiệu A5, tiếng Anh: elongation after fracture) là chỉ tiêu đo độ dẻo của thép: phần trăm tăng chiều dài của mẫu thử trên đoạn chuẩn 5d (5 lần đường kính) sau khi đứt hoàn toàn trong thử kéo. CB240T cần A5 ≥ 25%; CB400V cần ≥ 14%; CB500V cần ≥ 10% theo TCVN 1651.
Công thức tính A5
A5 (%) = [(L1 – L0) / L0] × 100
Trong đó: L0 = chiều dài đoạn chuẩn ban đầu = 5d; L1 = chiều dài đoạn chuẩn sau khi đứt (ghép hai phần mẫu lại đo). Ví dụ: mẫu D16 (d=16 mm), L0 = 5 × 16 = 80 mm. Sau đứt L1 = 92 mm. A5 = (92–80)/80 × 100 = 15% — đạt yêu cầu CB400V (≥14%).
A5 theo từng mác thép TCVN 1651
| Mác thép | Re (MPa) | Rm (MPa) | A5 tối thiểu (%) | Đặc điểm độ dẻo |
|---|---|---|---|---|
| CB240T | ≥ 240 | ≥ 380 | ≥ 25 | Dẻo cao — uốn tốt, dễ gia công |
| CB300T | ≥ 300 | ≥ 450 | ≥ 20 | Dẻo tốt |
| CB400V | ≥ 400 | ≥ 570 | ≥ 14 | Cân bằng cường độ–dẻo |
| CB500V | ≥ 500 | ≥ 650 | ≥ 10 | Cường độ cao, dẻo thấp hơn |
Ý nghĩa kỹ thuật của A5
A5 cao nghĩa là thép dẻo, biến dạng nhiều trước khi đứt — cảnh báo sớm khi kết cấu quá tải. Thép dẻo cho phép phân phối lại nội lực (plastic redistribution) và hấp thụ năng lượng địa chấn. A5 thấp (thép giòn) sẽ đứt đột ngột không báo trước, nguy hiểm đặc biệt trong kết cấu kháng chấn.
Mối quan hệ giữa A5 và cường độ thép
Tăng cường độ (Re, Rm) thường đi kèm giảm độ dẻo (A5). Đây là đánh đổi cơ bản trong luyện kim: tăng carbon và hợp kim làm cứng thép (tăng Re, Rm) nhưng giảm tính dẻo (giảm A5). Thép CB500V cường độ cao nhất nhưng A5 chỉ cần ≥ 10%, trong khi CB240T mềm hơn nhưng A5 ≥ 25%.
A5 liên quan đến thử uốn nguội
Thử uốn nguội (bending test) là thử nghiệm bổ sung đánh giá độ dẻo thực tế khi gia công. Thép có A5 cao thường qua thử uốn nguội tốt. Tuy nhiên thử uốn nguội đánh giá cả tính đồng đều tế vi (không có vết nứt nội tại) trong khi A5 chỉ đo độ giãn dài toàn bộ. Cả hai đều bắt buộc trong TCVN 1651.
Thép kém chất lượng và A5 thấp
Thép tái chế từ phế liệu tạp chất (đồng, thiếc) hoặc thép qua nhiều lần gia nhiệt có thể đạt Re và Rm nhưng A5 thấp hơn yêu cầu. Trong thử kéo, mẫu đứt giòn (không thắt cổ — necking) là dấu hiệu A5 thấp. Lô hàng không đạt A5 phải loại bỏ dù các chỉ tiêu khác đạt.
A5 trong thiết kế kháng chấn
Eurocode 8 và tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn phân cấp thép theo độ dẻo: Loại A (A5 ≥ 14%), Loại B (A5 ≥ 14%, Rm/Re ≥ 1,15), Loại C (A5 ≥ 16%, Rm/Re ≥ 1,35). Công trình cấp kháng chấn cao cần thép Loại B hoặc C tại vùng tiêu tán năng lượng. Ứng dụng tại Việt Nam: CB400V đáp ứng Loại A/B; CB500V cần kiểm tra thêm nếu dùng ở vùng kháng chấn cao.
Cách đo A5 tại phòng thí nghiệm
Quy trình: (1) Đo và đánh dấu L0 = 5d trên mẫu thử; (2) Kẹp mẫu vào máy thử kéo, gia tải đến khi đứt; (3) Ghép hai phần mẫu lại, đo chiều dài L1; (4) Tính A5 = (L1–L0)/L0 × 100%. Vị trí đứt phải cách điểm kẹp ≥ d để kết quả hợp lệ.
Tóm tắt
Độ giãn dài A5 là chỉ tiêu độ dẻo bắt buộc trong TCVN 1651, đo trên đoạn chuẩn 5d. Thép cường độ thấp (CB240T) có A5 cao hơn thép cường độ cao (CB500V). A5 đảm bảo kết cấu có khả năng biến dạng trước khi phá hoại, quan trọng đặc biệt trong thiết kế chịu động đất và kiểm soát chất lượng thép xây dựng.