금속 재료 인장 시험의 ASTM E8 | ASTM E8M 규격 시험법

시편 준비에 제공되는 중요한 정보는 가공 과정과 그 이후의 시편 준비 과정에서 재료가 영향을 받게 되면, 인장 시험의 결과도 영향을 받을 수 있으므로 이를 방지하기 위함입니다.

인장 시편의 형태는 다양합니다. ASTM E8/ASTM E8M은 판금과 금속 박판, 관형 제품, 특수 시편 그립을 위한 표준 판상 시편과 그 밖의 금속 제품을 위한 표준 원통형 시편 목록을 제시하고 있으며, 모든 변형값의 기준이 되는 해당 초기 표점 거리도 명시하고 있습니다. 몇 가지를 제외하고 시편 준비에 필요한 치수는 모두 명시되어 있거나 그 밖의 최소 치수가 표시되어 있습니다.

시편 형태와 시편 가공 절차는 ASTM E8 시험 표준에 정의되어 있습니다. 시편은 재료 성질에 영향을 미치지 않는 방식으로 준비해야 합니다. 시편을 가공하는 동안 절단이나 펀칭을 통해 변형 경화된 모든 영역은 시편 성질에 영향을 미친다면 그에 따라 가공해야 합니다.

단면이 일정한 제품 (프로파일, 바, 와이어 등)과 주조 시편 (예: 주철, 비철, 합금)은 가공 없이 시험할 수 있습니다. ASTM E8에 따라 선호되는 시편 형태는 판상 시편(어깨부 끝단)과 원통형 시편입니다.

특히 시험 속도에 초점을 맞춥니다. ASTM E8과 ASTM E8M은 시험 속도를 지정하는 다섯 가지 방법을 지원합니다. 구체적인 내용은 다음과 같습니다.

• (a) 시편 스트레인 레이트
• (b) 시편 응력 레이트
• (c) 크로스헤드 속도
• (d) 시험의 일부나 전부를 완료하는 데 드는 시간
• (e) 자유 작동 크로스 헤드 속도(하중을 받지 않을 때 시험기의 크로스 헤드가 움직이는 속도).

소위 항복 성질, 즉 항복 강도, 항복점 연장, 오프셋 항복을 측정할 경우는 일반적으로 재료 거동이 탄성에서 소성으로 바뀌는 것과 관련된 모든 물성값에서는 시험 속도의 제어를 적절히 정의하는 것이 중요합니다. 금속 재료에서는 이러한 물성값이 실제 시험 속도에 따라 크게 달라질 수 있으므로 시험 속도를 정해진 공차 이내로 유지해야 합니다. ASTM E8와 ASTM E8M에서는 세 가지 제어 방법으로 이를 참작합니다. 이는 A, B, C 방법으로 지정되어 있습니다.

아래에서 설명하는 이 세 가지 방법의 모든 수치는 제품 표준 또는 특수 애플리케이션의 표준에서 다른 값을 명시하지 않는 경우 사용합니다.

항복 강도와 오프셋 항복의 측정을 완료했고(또는 측정하지 않아도 되고) 5% 이상의 시편 연장이 예상되는 경우, 시험 속도를 0.05에서 최대 0.5 in./in./min(또는 mm/mm/min*)로 증가시킬 수 있습니다. 이 사양은 측정하는 신율계의 초기 표점 거리 또는 시편의 초기 평행부 길이를 나타냅니다. 그러므로 시험 속도는 변형률 속도로 표시됩니다. 이 시험 속도에서 인장 시험의 다른 모든 물성값은 ASTM E8/ASTM E8M에 따라 측정합니다.

A 방법은 하중을 받았을 때의 인장 응력 증가에 기반을 둡니다.

• 인장 시험의 선형 탄성 구간, 즉 시험의 가장 초반부에는 응력 적용 속도가 1.15 ~ 11.5Mpa/s이어야 합니다(이 속도는 10,000~100,000psi/min에 해당함).
• 그러나 ASTM E8과 ASTM E8M은 이 규격과 방법이 응력 적용의 증가가 소성 거동 때까지 일정하게 유지되어야 한다거나 하중 증가의 폐쇄회로 제어가 선형 탄성 범위 이상으로 적용될 수 있음을 의미하는 것은 아님을 정확히 명시하고 있습니다.

B 방법은 하중을 받았을 때의 변형률 속도나 변형률 제어(변형률 속도 제어)에 기반을 둡니다.

• 시험기는 정확한 변형률 속도를 계산하는 데 사용하는 변형값을 계속 제공하기 위해 신율계를 이용하여 폐쇄회로 변형률 속도를 일정하게 유지합니다.
• 표준에서는 변형률 속도를 설정할 때 40% 공차에 해당하는 0.015 ± 0.006in./in./min(또는 mm/mm/min)의 변형률 속도를 지정합니다.