ASTM E21 – Ensaio de tração em metal a temperaturas elevadas

A ASTM E21 requer a centralização otimizada e exata da máquina para ensaios de materiais na aplicação da força sobre a amostra fixada. A máquina para ensaios de materiais, inclusive as garras, deve aplicar a carga sobre uma amostra fabricada com precisão de modo que a máxima deformação por flexão não é superior a 10 % da deformação axial. Seja lembrado que a verificação das condições a temperatura elevada não é possível na prática e, portanto, pode ser realizada à temperatura ambiente. Nesse contexto remete-se à norma ASTM E1012.

Na seleção de extensômetros é recomendada a norma ASTM E83 para atender aos requisitos quanto à sensibilidade e exatidão. Para de determinação dos limites de elasticidade (Rp0,1 e superior) é exigida a utilização de extensômetros da Classe B-2 ou superior. Seja lembrado que o atendimento aos requisitos deve ser verificado sob temperatura elevada. Um desses ensaios pode ser a determinação do crescimento inicial da curva tensão-deformação. O crescimento inicial assim determinado deve estar na faixa de ±10% do módulo de Young (valor nominal) do material testado.

Na medição de deformação a ASTM E21 aborda detalhadamente o posicionamento de marcações na amostra, de lâminas do braço de medição dos extensômetros e também de sensores de temperatura. Quando é necessário desviar da norma, este fato deve ser protocolado e, em caso de ensaios de aceitação, ser acordado previamente.

A ASTM E21 estabelece que o extensômetro selecionado deve conseguir determinar a taxa de deformação. Deve-se lembrar, ainda, que a determinação do módulo de Young não consta de referida norma e também condições de ensaio sob aquecimento rápido ou altas taxas de deformação não são consideradas. Contudo, é importante observar que os valores característicos indicados em unidades de “polegadas” e “libras“ representem os valores conforme a norma.

Durante a determinação de limites escoamento e limites de deformação, aASTM E21 exige dentro do comprimento paralelo reduzido a observância da velocidade de deformação de 0,005 ± 0,002 in./in./min ou mm/mm/min (conforme 0,000083 ± 0,000033 /seg.).

Após a determinação do limite de escoamento e do limite de deformação a velocidade de ensaio poderá ser aumentada para 0,05 ± 0,01 in./in./min ou mm/mm/min (conforme 0,00083 ± 0,00017 /seg.). A velocidade de ensaio (velocidade de deformação ou velocidade da travessa) deve ser protocolada.

Após a determinação do limite de escoamento e do limite de deformação e quando foi comprovado que a velocidade da travessa para as tolerâncias acima indicadas está estável dentro das tolerâncias acima indicadas, a velocidade da travessa também poderá ser calculada em in./min ou mm/min a partir do comprimento paralelo reduzido (polegadas ou mm) por meio de multiplicação por 0,05. Isso se aplica a todas as formas de amostra descritas na norma ASTM E8/E8M.

Exemplo: O comprimento paralelo reduzido (antigamente também chamado de comprimento de ensaio) é de 4 polegadas, portanto, deve ser ajustada a velocidade de travessa de 0,2 in./min; e para o comprimento paralelo reduzido de 100 mm a velocidade de travessa de 5 mm/min.

Quando é necessário o registro de uma curva tensão-deformação completa, a velocidade de ensaio de 0,005 ± 0,002 in./in./min ou mm/mm/min pode ser mantida durante todo o ensaio de tração.
Quando a determinação do limite de escoamento e do limite de elasticidade não é necessária, também a utilização de um extensômetro não é absolutamente necessária. Nesse caso, a velocidade da travessa deve ser ajustada de modo que 0,05 ± 0,01 in./in./min ou mm/mm/min de velocidade de deformação são alcançados durante o ensaio de tração.

Para levar em consideração o comportamento do arranjo de ensaio na fase inicial da curva tensão-deformação para determinação de limites de escoamento e de deformação, o valor definido para a velocidade de deformação poderá ser corrigido levemente para cima. Uma referência específica é fornecida na norma ASTM E21. Além dos limites de escoamento e alongamento, deverá ser aplicado novamente o valor definido não corrigido.

A medição de deformação na ruptura manual é feita à temperatura ambiente. A medição nas marcações de medição previamente fixadas deve ser feita nas próximas 0,01 polegadas ou 0,3 mm.

A medição manual para a determinação da estricção de ruptura também é feita à temperatura ambiente. A amostra cilíndrica quebrada deve ser cuidadosamente juntada com suas superfícies de ruptura e a medição do diâmetro deve ser feita no menor local para as próximas 0,01 polegadas ou 0,3 mm. Quando a superfície de ruptura não é redonda, é necessário realizar medições em número suficiente para conseguir definir a estricção de ruptura.

Os conteúdos do relatório de ensaio serão listados e detalhados. É importante que o relatório de ensaio reflita as condições de ensaio e de medição com a maior precisão possível. Na deformação na ruptura se remete expressamente à necessidade da especificação após a medição na ruptura e a medição após a ruptura. Também qual comprimento de medição inicial é utilizado como referência: para amostras retangulares (por ex. 2 polegadas ou 50 mm) e, importante para amostras cilíndricas, quatro vezes o diâmetro ou cinco vezes o diâmetro.