ASTM E21 – Próba rozciągania metalu w podwyższonej temperaturze

ASTM E21 wymaga optymalnego i precyzyjnego ustawienia maszyny wytrzymałościowej podczas przykładania siły do ​​zamocowanej próbki. Maszyna wytrzymałościowa wraz z uchwytami mocującymi musi obciążać precyzyjnie wykonaną próbkę w taki sposób, aby maksymalne wydłużenie zginające nie przekraczało 10% wydłużenia osiowego. Należy zauważyć, że sprawdzenie tych warunków w podwyższonych temperaturach nie jest w praktyce możliwe i dlatego można je przeprowadzić w temperaturze pokojowej. W tym kontekście odsyła się do normy ASTM E1012.

Przy wyborze ekstensometrów zaleca się ASTM E83, aby spełnić wymagania dotyczące czułości i dokładności. Do określenia granic wydłużenia (Rp0,1 i wyższej) wymagane jest zastosowanie ekstensometrów klasy B-2 lub wyższej. Należy zaznaczyć, że zgodność z wymaganiami należy sprawdzać w podwyższonych temperaturach. Jednym z takich testów może być określenie początkowego nachylenia krzywej naprężenia-wydłużenia. Wyznaczone w ten sposób nachylenie początkowe powinno mieścić się w granicach ±10% modułu sprężystości (wartość nominalna) badanego materiału.

Podczas pomiaru odkształcenia ASTM E21 szczegółowo opisuje pozycjonowanie znaczników na próbce, pomiary krawędzi ekstensometrów, a także czujników temperatury. Jeżeli konieczne są odstępstwa od normy, należy to odnotować i w przypadku testów odbiorczych uzgodnić to wcześniej.

ASTM E21 wymaga, aby wybrany ekstensometr był w stanie określić szybkość wydłużenia . Ponadto należy zauważyć, że określenie modułu sprężystości nie jest objęte niniejszą normą i nie uwzględnia się warunków badania przy szybkim nagrzewaniu lub dużych prędkościach wydłużenia. Ważne jest jednak, aby wartości charakterystyczne podane w jednostkach „cal” i „funt” odpowiadały wartościom zgodnym z normą.

Podczas określania granic plastyczności i wydłużenia norma ASTM E21 wymaga utrzymania szybkości wydłużenia wynoszącej 0,005 ± 0,002 cala/cal/min lub mm/mm/min (co odpowiada 0,000083 ± 0,000033/s) w ramach zredukowanej długości równoległej.

Po określeniu granicy plastyczności prędkość badawczą można zwiększyć do 0,05 ± 0,01 cala/cal/min lub mm/mm/min (co odpowiada 0,00083 ± 0,00017 /s). Prędkość badawcza (prędkość wydłużenia lub prędkość trawersy) musi zostać zarejestrowana.

Po określeniu granicy plastyczności i wydłużenia oraz jeżeli udowodniono, że prędkość trawersy jest stabilna w ramach powyższych tolerancji, prędkość trawersy w calach/min lub mm/min można również obliczyć na podstawie zredukowanej długości równoległej (cale lub mm) poprzez pomnożenie przez 0,05. Dotyczy to wszystkich form próbek opisanych w ASTM E8/E8M.

Przykład: Zredukowana długość równoległa (dawniej zwana także długością badania) wynosi 4 cale, wówczas należy ustawić prędkość trawersy na 0,2 cala/min; i przy zredukowanej długości równoległej 100 mm, prędkość trawersy 5 mm/min.

Jeśli wymagane jest zarejestrowanie kompletnej krzywej naprężenia-wydłużenia, podczas próby rozciągania można utrzymać prędkość badania 0,005 ± 0,002 cala/cal/min lub mm/mm/min.
Jeżeli nie jest wymagane określenie granicy plastyczności, użycie ekstensometru nie jest absolutnie konieczne. Następnie należy tak ustawić prędkość trawersy, aby podczas próby rozciągania osiągnąć szybkość wydłużenia wynoszącą 0,05 ± 0,01 cala/cala/min lub mm/mm/min.

​

Aby można było uwzględnić zachowanie badanej konstrukcji w początkowej części krzywej naprężenia-wydłużenia w celu określenia plastyczności i granicy plastyczności, docelową wartość szybkości wydłużenia można skorygować nieco w górę. Konkretne odniesienie podano w ASTM E21. Poza granicami plastyczności i wydłużenia należy ponownie zastosować nieskorygowaną wartość zadaną.

Manualny pomiar wydłużenia przy zniszczeniu osiąga się w temperaturze pokojowej. Pomiaru na wcześniej nałożonych znacznikach pomiarowych należy dokonać z dokładnością do 0,01 cala lub 0,3 mm.

Manualny pomiar do określenia przewężenia przy zniszczeniu osiąga się także w temperaturze pokojowej. Zniszczoną okrągłą próbkę należy ostrożnie złożyć tak, aby powierzchnie pęknięcia były razem, a średnicę w najmniejszym punkcie mierzyć z dokładnością do 0,01 cala lub 0,3 mm.

​ Jeżeli powierzchnia pęknięcia nie jest okrągła, należy wykonać wystarczające pomiary, aby określić przewężenie pęknięcia.

Zawartość raportu z badania jest szczegółowo wymieniona i opisana. Ważne jest, aby raport z badania możliwie najdokładniej odzwierciedlał warunki badania i pomiaru. Jeśli chodzi o wydłużenie przy zerwaniu, wyraźnie wskazuje się na potrzebę podania danych po pomiarze przy zerwaniu i pomiarze po zerwaniu. Również o jakiej początkowej długości pomiarowej mowa: w przypadku próbek prostokątnych (np. 2 cale lub 50 mm) i ważne w przypadku próbek okrągłych 4 x średnica lub 5 x średnica.