ASTM E21 – Essai de traction sur matériaux métalliques à hautes températures

L’ASTM E21 xige un alignement optimal et précis de la machine d'essai lors de l'application de la force sur l'éprouvette contrainte. La machine d'essai, incluant les mâchoires, doit charger une éprouvette fabriquée avec précision telle que l'allongement maximal en flexion ne dépasse pas 10 % de l'allongement axial. Il convient de noter que la vérification de ces conditions sous température élevée n'est pas possible dans la pratique et peut donc être effectuée à température ambiante. Dans ce contexte, la référence est la norme ASTM E1012.

Pour le choix des extensomètres, nous vous recommandons d’autre part d'utiliser la norme ASTM E83 afin de répondre aux exigences de sensibilité et de précision. Pour la détermination des limites d’élasticité conventionnelles (Rp0,1 et plus élevé, l'utilisation d'extensomètres de classe B-2 ou supérieure est requise. À noter que la conformité aux exigences doit être vérifiée sous une température élevée. L’un de ces essais peut être la détermination de la pente initiale de la courbe contrainte-déformation. La pente initiale ainsi déterminée devrait se situer dans la plage de ±10% du module d'élasticité (valeur nominale) du matériau testé.

Dans le cadre de la mesure de l'allongement, l'ASTM E21 traite en détail du positionnement des marquages sur l'éprouvette, des couteaux de mesure des extensomètres et des palpeurs de température. S’il est nécessaire de s'écarter de la norme, cela doit être documenté et, en cas d'essais de réception, convenu à l'avance.

L’ASTM E21 exige que l'extensomètre choisi puisse déterminer l’allongement. La norme précise également que la détermination du module de Young n'est pas incluse et que les conditions d'essai sous chauffage rapide ou à taux d'allongement élevé ne sont pas prises en compte. À noter également que les valeurs caractéristiques indiquées en unités „Inch“ et „Pound“ représentent des valeurs conformes à la norme.

Pendant la détermination des limites d'élasticité et des limites d’élasticité conventionnelle, l’ASTM E21 exige de maintenir une vitesse d’allongement de 0,005 ± 0,002 in./in./min ou mm/mm/min (correspondant à 0,000083 ± 0,000033 /sec) dans la longueur calibrée réduite.

Après la détermination des limites d'élasticité et des limites d’élasticité conventionnelles, la vitesse d'essai peut être augmentée à 0,05 ± 0,01 in./in./min ou mm/mm/min (correspondant à 0,00083 ± 0,00017 /sec). La vitesse d'essai (vitesse d'étirement ou vitesse de la traverse) doit être consignée.

Après la détermination des limites d'élasticité et des limites d’élasticité conventionnelles, et s'il est prouvé que la vitesse de la traverse pour les tolérances ci-dessus est stable dans les limites des tolérances ci-dessus, la vitesse de la traverse en in./min ou mm/min pourra également être calculée à partir de la longueur calibrée réduite (Inch ou mm) en la multipliant par 0,05. Cela s'applique à toutes les formes d'éprouvettes décrites dans l'ASTM E8/E8M.

Exemple: La longueur calibrée réduite (anciennement appelée longueur d'essai) est de 4 Inch, Une vitesse de traverse de 0,2 in/min devra donc être sélectionnée; et pour une longueur calibrée réduite de 100 mm, une vitesse de traverse de 5 mm/min.

Lorsque l'enregistrement d'une courbe de contrainte-déformation complète est requis, la vitesse d'essai de 0,005 ± 0,002 in./in./min ou mm/mm/min peut être maintenue tout au long de l'essai de traction.
Lorsque la détermination de la limite d'élasticité et de la limite d’élasticité conventionnelle n'est pas requise, l'utilisation d'un extensomètre n'est pas non plus obligatoire. La vitesse de la traverse doit alors être réglée de manière à obtenir 0,05 ± 0,01 in./in./min ou mm/mm/min de vitesse d'allongement pendant l'essai de traction.

Pour que le comportement du montage d'essai puisse être pris en compte dans la partie initiale de la courbe de contrainte-déformation pour la détermination des limites d'élasticité et limites d’élasticité conventionnelles, la valeur de consigne pour la vitesse d'allongement pourra être légèrement corrigée vers le haut. Une indication concrète est donnée dans l’ASTM E21. Au-delà des limites d'élasticité et limites d’élasticité conventionnelles, il convient toutefois d'appliquer à nouveau la valeur de consigne non-corrigée.

La mesure manuelle de l’allongement à la rupture s’effectue à température ambiante. La mesure sur les marques de mesure préalablement appliquées doit être effectuée au 0,01 Inch ou 0,3 mm le plus proche.

La mesure manuelle pour la détermination de la striction de rupture s'effectue également à température ambiante. L’éprouvette cylindrique cassée doit être soigneusement pliée avec ses surfaces de rupture et le diamètre doit être mesuré à l'endroit le plus petit au 0,01 Inch ou 0,3 mm le plus proche. Si la surface de rupture n'est pas ronde, des mesures suffisantes devront être prises permettre de déterminer la striction de rupture.

Le contenu du rapport d'essai est listé et décrit avec précision. Le rapport d'essai doit refléter le plus précisément possible les conditions d'essai et de mesure. Pour l'allongement à la rupture, la norme fait explicitement référence à la nécessité de préciser la mesure à la rupture et la mesure après rupture. Il en va de même pour la longueur de référence initiale sur laquelle la norme s’appuie: pour les éprouvettes rectangulaires (par exemple. 2 in. ou 50 mm) et de manière plus importante encore pour les éprouvettes cylindriques 4 x diamètre ou 5 x diamètre.