ASTM E21 - Ensayo de tracción en metal a temperaturas elevadas

La norma ASTM E21 requiere una alineación óptima y precisa de la máquina de ensayos al aplicar fuerza a la probeta sujeta. La máquina de ensayos, incluidas las mordazas de la probeta, debe cargar una probeta fabricada con precisión de forma que la deformación máxima por flexión no supere el 10% de la deformación axial. Se señala que la verificación de estas condiciones a alta temperatura no es posible en la práctica, por lo que puede realizarse a temperatura ambiente. En este contexto, se hace referencia a la norma ASTM E1012.

A la hora de seleccionar extensómetros, se recomienda la norma ASTM E83 para cumplir los requisitos de sensibilidad y precisión. Para la determinación de los límites elásticos (Rp0,1 y superiores), se requiere el uso de extensómetros de clase B-2 o superior. Cabe señalar que la conformidad deberá comprobarse a altas temperaturas. Una de estas pruebas puede ser la determinación de la pendiente inicial de la curva tensión-deformación. La pendiente inicial así determinada debe situarse en el intervalo de ±10% del módulo de Young (valor nominal) del material ensayado.

En la medición de la deformación, la norma ASTM E21 aborda en detalle el posicionamiento de las marcas en la probeta, de los bordes de medición de los extensómetros y también de los sensores de temperatura. Si es necesario desviarse de la norma, debe hacerse constar y acordarse previamente en el caso de los ensayos de aceptación.

La norma ASTM E21 define que el extensómetro seleccionado debe determinar la velocidad de deformación. Además, se señala que la determinación del módulo de elasticidad no está incluida en esta norma y que tampoco se consideran las condiciones de ensayo bajo calentamiento rápido o altas velocidades de deformación. No obstante, es importante señalar que los valores característicos indicados en pulgadas y libras representan los valores conformes a la norma.

Durante la determinación de los límites de fluencia y de elasticidad, la norma ASTM E21 requiere mantener una velocidad de deformación de 0,005 ± 0,002 pulg./min o mm/mm/min (correspondiente a 0,000083 ± 0,000033 /seg) dentro de la longitud paralela reducida.

Después de la determinación del límite elástico y de fluencia, la velocidad de ensayo puede aumentarse a 0,05 ± 0,01 pulg./pulg./min o mm/mm/min (correspondiente a 0,00083 ± 0,00017 /seg). Debe registrarse la velocidad de ensayo (velocidad de deformación o velocidad del travesaño).

Después de la determinación del límite elástico y de la tensión de prueba, y si se comprueba que la velocidad de la cruceta se encuentra de forma estable dentro de las tolerancias anteriores, la velocidad de la cruceta en pulg./min. o mm/min. también puede calcularse a partir de la longitud paralela reducida (pulgadas o mm) multiplicando por 0,05. Esto se aplica a todas las formas de probeta descritas en ASTM E8/E8M.

Ejemplo: Si la longitud paralela reducida (antes también denominada longitud de ensayo) es de 4 pulgadas, se fijará una velocidad de cruceta de 0,2 pulg./min; y para una longitud paralela reducida de 100 mm, se fijará una velocidad de cruceta de 5 mm/min.

Si se requiere el registro de una curva completa de tensión-deformación, la velocidad de ensayo de 0,005 ± 0,002 pulg./min. o mm/mm/min. puede mantenerse durante todo el ensayo de tracción.
Si no se requiere la determinación del límite elástico y de fluencia, tampoco es obligatorio el uso de un extensómetro. La velocidad de la cruceta debe ajustarse de forma que se alcance una velocidad de deformación de 0,05 ± 0,01 pulg./min. o mm/mm/min. durante el ensayo de tracción.

Para tener en cuenta el comportamiento de la estructura de ensayo en la parte inicial de la curva tensión-deformación para la determinación de los límites de fluencia y alargamiento, el valor nominal de la velocidad de deformación puede corregirse ligeramente al alza. En la norma ASTM E21 se da una indicación específica. Más allá de los límites de fluencia y alargamiento, se aplicará de nuevo el valor nominal no corregido.

La medición manual del alargamiento a la rotura se realiza a temperatura ambiente. La medición en las marcas de medición aplicadas previamente se realizará con una precisión de 0,01 pulgadas o 0,3 mm.

La medición manual para la determinación de la estricción también se realiza a temperatura ambiente. La probeta redonda rota se colocará cuidadosamente con sus superficies de fractura juntas y se medirá el diámetro en el punto más pequeño con una precisión de 0,01 pulgadas o 0,3 mm. Si la superficie de fractura no es redonda, deberán realizarse mediciones suficientes para determinar la estricción.

El contenido del informe de ensayo se enumerará y describirá detalladamente. Es importante que el informe de ensayo refleje las condiciones de ensayo y medición con la mayor exactitud posible. En el caso del alargamiento a la rotura, se hará referencia explícita a la necesidad de especificar según la medición a la rotura y la medición después de la rotura. También a qué longitud de calibre inicial se hace referencia: para probetas rectangulares (por ejemplo, 2 pulg. o 50 mm) y, lo que es importante, para probetas redondas 4 x diámetro o 5 x diámetro.