ASTM E21 – испытание металлов на растяжение при повышенных температурах

В стандарте ASTM E21 требуется оптимальное и точное выравнивание испытательной машины в процессе приложения усилия к зажатому образцу. Испытательная машина (включая захваты) должна нагружать прецизионно изготовленный образец таким образом, чтобы максимальное деформация изгиба не превышала 10% аксиальной деформации. Указано, что проверка этих условий при повышенной температуре на практике невозможна, поэтому ее можно проводить при комнатной температуре. В этой связи ссылаются на стандарт ASTM E1012.

При выборе экстензометра рекомендуется использовать стандарт ASTM E83, чтобы соответствовать требованиям в плане чувствительности и точности. Для определения условных пределов текучести (Rp0,1 или выше) необходимо применение экстензометра класса B-2 или лучше. Указано, что соответствие требованиям следует проверять при повышенной температуре. Одной из таких проверок может быть определение начального наклона кривой напряжения/деформации. Полученный таким образом начальный наклон должен находится в диапазоне ±10% Е-модуля (номинальное значение) испытываемого материала.

Что касается измерения деформации, в стандарте ASTM E21 подробно описаны расположение меток на образце, измерительных ножей экстензометра, а также температурных датчиков. При необходимости отклонения от стандарта это должно быть запротоколировано и в случае приемо-сдаточных испытаний оговорено заранее.

Согласно стандарту ASTM E21 выбранный экстензометр должен уметь определять скорость деформации. Кроме того, указывается, что определение модуля упругости не включено в настоящий стандарт, а условия испытаний с быстрым нагревом или высокими скоростями деформации также не рассматриваются. Однако важно, чтобы характеристики, указанные в единицах «дюйм» и «фунт», представляли собой стандартные значения.

Во время определения пределов текучести и условных пределов текучести в пределах уменьшенной рабочей длины стандарт ASTM E21требует удерживать скорость деформации в 0,005 ± 0,002 дюйм/дюйм/мин или мм/мм/мин (что соответствует 0,000083 ± 0,000033 /сек).

После определения пределов текучести и условных пределов текучести можно увеличить скорость испытания до 0,05 ± 0,01 дюйм/дюйм/мин или мм/мм/мин (что соответствует 0,00083 ± 0,00017 /сек). Скорость испытания (скорость деформации или скорость траверсы) следует запротоколировать.

После определения пределов текучести и условных пределов текучести, и если выяснилось, что скорость траверсы для верхних допусков стабильно находится в пределах верхних допусков, то скорость траверсы в дюйм/мин или мм/мин можно также рассчитать из уменьшенной рабочей длины (в дюймах или мм) путем умножения ее на 0,05. Это правило действует для всех форм образцов, указанных в стандарте ASTM E8/E8M.

Пример: если уменьшенная рабочая длина (раньше ее также называли длиной испытания) составляет 4 дюйма, то скорость траверсы следует настроить на 0,2 дюйм/мин; а при уменьшенной рабочей длине 100 мм - скорость траверсы в 5 мм/мин.

Если необходима регистрация всей кривой напряжения/деформации, то можно оставить скорость испытания в 0,005 ± 0,002 дюйм/дюйм/мин или мм/мм/мин в течение всего испытания на растяжение.
Если определение пределов текучести и условных пределов текучести не требуется, то и применение экстензометра не обязательно. В этом случае скорость траверсы следует настроить таким образом, чтобы в течение испытания на растяжение была достигнута скорость деформации в 0,05 ± 0,01 дюйм/дюйм/мин или мм/мм/мин.

Чтобы можно было учесть поведение конструкции испытания в начальной части кривой напряжения/деформации для определения пределов текучести и условных пределов текучести, заданное значение скорости деформации можно немного скорректировать вверх. Конкретное указание приводится в стандарте ASTM E21. За пределами текучести и условными пределами текучести следует снова использовать неоткорректированное заданное значение.

Ручное измерение деформации разрушения проводится при комнатной температуре. Измерение по ранее нанесенным меткам должно производиться в точностью до 0,01 дюйма или 0,3 мм.

Ручное измерение для определения относительного сужения также проводится при комнатной температуре. Разрушенный круглый образец следует аккуратно сложить вместе и измерить диаметр в наименьшей точке с точностью до 0,01 дюйма или 0,3 мм. Если поверхность разрушения не является круглой, то необходимо выполнить достаточное количество измерений, чтобы смочь определить относительное сужение.

Содержание протокола испытаний перечислено и подробно описано. Большое значение придается тому, чтобы протокол испытаний как можно точнее отражал условия испытаний и измерений. В случае деформации разрушения прямо указывается на необходимость уточнения после измерения при разрушении и измерения после разрушения. Аналогичным образом идет отсылка к начальной расчетной длине: у прямоугольных образцов (например, 2 дюйма или 50 мм) и, что важно, у круглых образцов: 4 x диаметр или 5 x диаметр.