ASTM A370 Testmethode en definities voor mechanisch testen van staal
ASTM A370 is een internationaal erkende en uitgebreide collectieve norm die gaat over mechanische tests op staalproducten, en in vele sectoren wordt gebruikt zoals bouw, mechanisch ontwerp, automotive of lucht- en ruimtevaart. De norm verzekert dat staalproducten voldoen aan de strenge vereisten op vlak van sterkte, ductiliteit en veiligheid. Ze vormt een betrouwbare basis voor industrie, onderzoek en kwaliteitscontrole.
Om de vereiste materiaaleigenschappen af te toetsen aan de productspecificaties, beschrijft ASTM A370 verschillende testmethoden zoals de trektest, buigtest, hardheidsmeting volgens Brinell, Rockwell of draagbare hardheidsmeters en de Charpy impacttest. De focus van ASTM A370 ligt hoofdzakelijk bij de trektests.
De belangrijkste aspecten worden hierna beschreven. Voor normconforme tests volgens ASTM A370 is het echter essentieel de volledige norm aan te kopen.
Gerefereerde normen Trektest Buigtest Hardheidsmetingen Charpy impacttest Bijlagen FAQ Klantenprojecten
Referenties naar bijkomende normen in ASTM A370
ASTM A370 beschrijft de basistestmethoden voor mechanische tests op staalproducten en refereert naar andere testnormen uit de ASTM normenfamilie. Het is vernoemenswaardig dat de “A-normen” onder de ASTM normen, zoals ASTM A370, gaan over ijzer en staal (“A” voor “ferrometalen”). E-normen zoals ASTM E8 daarentegen beschrijven over het algemeen testmethoden en werkwijzen (“E” voor “testmethoden en werkwijzen”).
Verschillen tussen ASTM A370 en de respectievelijke beschreven ASTM normen zijn onder andere de samplegeometrie.
Naast de relevante ASTM normen zijn ook de passende ISO normen in combinatie met ASTM A370 opgenomen in de tabel.
| Testmethoden in ASTM A370 | Referentie naar ASTM norm | Tegenhanger in de ISO normen |
|---|---|---|
| Trektest bij kamertemperatuur | ||
| Buigtest | ASTM E290 ASTM E190 | |
Rockwell hardheid Brinell hardheid Vickers hardheid | ||
| Charpy Kerfslagproef |
Trektests volgens ASTM A370
De trektest is een belangrijke methode voor het bepalen van de mechanische eigenschappen van staal en andere materialen. Een genormeerd sample wordt getest bij stijgende trekbelasting tot het breekt.
De trektest volgens ASTM A370 beschrijft met name de volgende materiaaleigenschappen:
- Elasticiteitsmodulus E: Mate van weerstand van een materiaal tegen elastische vervorming
- Vloeigrens Re en Rp0.2: Permanente vervorming van het materiaal of plastische vervorming
- Treksterkte Rm: Maximale mechanische trekspanning die uitgeoefend kan worden op het materiaal. Bijkomend, punt met de hoogste kracht.
De belangrijkste karakteristieke waarden die bepaald worden zijn de vloeigrens, treksterkte en rek bij breuk. Deze waarden leveren informatie over het gedrag van materialen onder belasting, en zijn beslissend voor de selectie van een materiaal in een breed toepassingsgebied zoals de automobielindustrie, mechanisch ontwerp of lucht- en ruimtevaart.
De trektest bij kamertemperatuur wordt uitgevoerd volgens internationale normen zoals ASTM E8 of ISO 6892-1. Het sample wordt onderworpen aan een quasi-statische trekspanning terwijl de kracht en de rek continu gemeten worden. De vloeigrens geeft het punt aan waar het materiaal plastisch begint te vervormen, de treksterkte de maximale belasting waaraan een materiaal kan weerstaan. De rek bij breuk geeft weer hoeveel een materiaal plastisch kan vervormen vooraleer het breekt.
Naast deze karakteristieke waarden bij kamertemperatuur, kan de trektest ook uitgevoerd worden in andere varianten zoals verhoogde temperaturen in ASTM E21 of ISO 6892-2. Zo wordt het gedrag van materialen onderzocht voor bepaalde specifieke toepassingsgebieden. Deze tests zijn cruciaal voor de kwaliteitscontrole op staalproducten en helpen bij het verzekeren van de geschiktheid van materialen voor verschillende industriële toepassingen.
De ZwickRoell testmachines werken op basis van elektromechanische aandrijvingen en laten toe de testsnelheid precies te sturen.
ASTM A370 trektest op samples en afmetingen
ASTM A370 beschrijft het gebruik van vlakke of ronde samples voor de trektest. Hieronder is een vergelijking opgenomen met de afmetingen van de samples in ASTM E8. De volgende tabel toont de afmetingen van genormeerde vlakke samples volgens ASTM A370. De norm beschrijft drie verschillende sampletypes, die zich onderscheiden volgens de dikte van de plaat. Er zijn vlakke treksamples uit plaatmetaal (“sheet type”), “plate type” samples uit zware plaat en “subsize” samples.
In vergelijking met ASTM E8 verschillen enkel de subsize samples enigszins op vlak van de samplebreedte in het metrische systeem. ASTM E8 beschrijft verschillende andere samplevormen met verschillende meetlengten die niet vermeld worden in ASTM A370.
Algemeen kan gesteld worden dat de samplegeometrie in ASTM A370 en ASTM E8 (M) zeer gelijkaardig is voor vlakke en ronde samples voor de trektest. Er zijn echter verschillen, vooral in het metrische systeem, waar rekening mee moet gehouden worden.
Vlakke samples
| Categorie | Plaatdikte | Type meting | ASTM A370 | ASTM E8 |
|---|---|---|---|---|
| Vlak treksample “sheet type” | 1 in (max. 25 mm) | Meetlengte (G) | 2,0 in (50 mm) | 2,0 in (50 mm) |
| Breedte (B) | 0,5 in (12,5 mm) | 0,5 in (12,5 mm) | ||
| Sample uit zware plate “plate type I” | 3⁄16 in (min. 5 mm) | Meetlengte (G) | 8,0 in (200 mm) | 8,0 in (200 mm) |
| Breedte (B) | 1,5 in (40 mm) | 1,5 in (40 mm) | ||
| Sample uit zware plaat “plate type II” | 3⁄16 in (min. 5 mm) | Meetlengte (G) | 2,0 in (50 mm) | 2,0 in (50 mm) |
| Breedte (B) | 1,5 in (40 mm) | 1,5 in (40 mm) | ||
| Kleinste samples “subsize sample” | 1⁄4 in (max. 6 mm) | Meetlengte (G) | 1,0 in (25 mm) | 1,0 in (25 mm) |
| Breedte (B) | 0,25 in (6,25 mm) | 0,25 in (6,0 mm) |
Ronde samples
ASTM A370 beschrijft ook samplevormen voor ronde samples: De volgende tabel toont de afmetingen van genormeerde ronde samples volgens ASTM A370. De norm beschrijft verschillende sampletypes die verschillen op vlak van radius en diameter. Ook de parallelle lengte (“lengte van de gereduceerde sectie”) varieert. De juiste verschillen zijn te vinden in de tabel hieronder. In vergelijking met ASTM E8 verschillen de waarden vooral door hun vertaling naar het metrische systeem, maar ook op vlak van meetlengte. Dit laat zich vooral merken in het standaard sample 2 en het kleinere sample 1.
| Categorie | Type meting | ASTM A370 (in) | ASTM A370 (mm) | ASTM E8 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Standaardsample 1 | Meetlengte G | 2,0 | 50,0 | 50,0 |
| Afrondingshoek R | 3/8 | 10,0 | 10,0 | |
| Parallelle lengte A (lengte van de gereduceerde sectie) | 2,25 | 60,0 | 56,0 | |
| Standaardsample 2 | Meetlengte G | 1,4 | 35,0 | 36,0 |
| Afrondingshoek R | 0,25 | 6,0 | 8,0 | |
| Parallelle lengte A (lengte van de gereduceerde sectie) | 1,75 | 45,0 | 45,0 | |
| Klein sample 1 | Meetlengte G | 1,0 | 25,0 | 24,0 |
| Afrondingshoek R | 3/16 | 5,0 | 6,0 | |
| Parallelle lengte A (lengte van de gereduceerde sectie) | 1,25 | 32,0 | 30,0 | |
| Klein sample 2 | Meetlengte G | 0,64 | 16,0 | 16,0 |
| Afrondingshoek R | 5/32 | 4,0 | 4,0 | |
| Parallelle lengte A (lengte van de gereduceerde sectie) | 0,75 | 20,0 | 20,0 |
Sampleklemmen en extensometers voor trektests volgens ASTM A370
Een precieze meting en stabiele inklemming van de samples zijn cruciaal voor het uitvoeren van trektests volgens ASTM A370. Onze speciaal ontwikkelde sampleklemmen verzekeren de stevige en betrouwbare inklemming van stalen samples, en zorgen voor realistische testcondities. Deze verzekeren dat het sample stabiel blijft tijdens de test zonder de mechanische eigenschappen te beïnvloeden.
Verder zorgen onze uiterst precieze extensometers voor de exacte meting van de rek voor de bepaling van belangrijke karakteristieke waarden zoals vloeisterkte, elasticiteitsmodulus en rek bij breuk. Met name de contactloze extensometers registreren zelfs de kleinste rekken met maximale nauwkeurigheid.
Met behulp van innovatieve oplossingen zorgen we dat uw tests voldoen aan de strengste normen en precieze, reproduceerbare resultaten opleveren. Dit draagt significant bij aan kwaliteitscontrole en de degelijke evaluatie van de materiaaleigenschappen van staalproducten.
Buigtest volgens ASTM A370
De buigtest is een vaak gebruikte methode voor het evalueren van de ductiliteit van staal en metalen. Het sample wordt gebogen tot een bepaalde hoek rond een specifieke binnendiameter. De test wordt gekenmerkt door facturen zoals de buighoek, sectie, chemische samenstelling, treksterkte en de hardheid van het staal.
De testmethoden zijn gebaseerd op de normen ASTM E190 en E290. De test wordt gewoonlijk uitgevoerd bij kamertemperatuur. De buigsnelheid speelt geen belangrijke rol, als deze voldoende laag is (quasi-statisch).
Andere normen voor buigtests zijn ISO 7438 en ISO 8491.
Dankzij onze moderne ZwickRoell testmachines en strikte kwaliteitsnormen kunnen we u betrouwbare en normconforme resultaten leveren voor uw staalproducten.
Hardheidsmetingen volgens ASTM A370
Een hardheidsmeting meet gewoonlijk de weerstand van materialen tegen indrukking met een geometrisch lichaam, en dient als een in verhouding eenvoudige en snelle methode voor het inschatten van de sterkte van een materiaal. De hardheid dient ook als benadering van de treksterkte aangezien er een correlatie is tussen de twee. Deze relatie is bijzonder grondig onderzocht voor staal, en maakt het mogelijk de treksterkte in te schatten als een rechtstreekse trektest niet mogelijk is. ASTM A370 gaat specifiek over het testen van staal.
Afhankelijk van de specifieke vereisten, worden verschillende hardheidsmeetmethoden gebruikt in ASTM A370:
- Rockwell (volgens ASTM E18): Ideaal voor gehard staal, in verhouding snelle meting
- Brinell (volgens ASTM E10): Geschikt voor zachte tot middelharde metalen, grotere indrukkingen
- Draagbare hardheidsmeters - Flexibel voor grote of onbeweegbare werkstukken
De testresultaten kunnen omgezet worden naar andere hardheidsschalen of naar een sterkte met behulp van omzettingstabellen. In de documentatie worden de gemeten hardheidswaarden samen met de schaal genoteerd, bv. 353 HBW of 38 HRC
De precieze ZwickRoell hardheidsmeters garanderen betrouwbare en normconforme hardheidsmetingen op verschillende staalproducten.
ASTM A370 Charpy impacttest
De Charpy impacttest (ook volgens ASTM E23) is een dynamische testmethode voor het bepalen van de ductiliteit van een materiaal onder impactbelasting. Een gekerfd sample wordt onderworpen aan een impactbelasting in een kerfslaghamer. De gemeten testwaarden zijn:
- De door het sample geabsorbeerde energie - een maat voor de weerstand van het materiaal tegen plotse belastingen en onderscheid tussen bros en ductiel.
- Het percentage afschuifbreuk - voor het bepalen van het breuktype (bros of ductiel)
- De laterale uitzetting aan de kerfzijde - een maat voor de materiaalvervorming
De Charpy kerfslagtest wordt ook in detail beschreven in ISO 148-1.
De Izod kerfslagtest, zoals beschreven in ASTM E23, wordt in deze context slechts kort beschreven in ASTM A370 en wordt niet in detail behandeld. Er is geen gedetailleerde beschrijving van de testmethode, de uitvoering noch de specifieke vereisten opgenomen.
Bijlage 1: Profielstaal
Voor kwaliteitscontrole op profielen en staven worden specifieke testmethoden gebruikt die verder gaan dan de algemene specificaties. Voor stalen profielen met een diameter kleiner dan 13 mm zijn geen trektests nodig, alhoewel deze uitgevoerd kunnen worden indien nodig. Buigtests worden op een andere manier uitgevoerd naargelang het productieproces (warmgewalst of koudgewalst). Voor de hardheidsmeting moet een laag materiaal verwijderd worden om nauwkeurige resultaten te verkrijgen. Deze tests verzekeren dat staalprofielen voldoen aan de strenge mechanische vereisten en dat hun kwaliteit op een betrouwbare manier wordt gecontroleerd.
Bijlage 2: Buizenstaal
Het testen van buizen of kokers omvat verschillende vormen, waaronder ronde, vierkante, rechthoekige en speciale profielen. De trektest wordt uitgevoerd op volledige secties buis, in de lengte gesneden samples en ringvormige samples uit de buiswand (ringtrektest). De samples worden axiaal of radiaal belast om mechanische eigenschappen te meten zoals treksterkte, vloeigrens en rek bij breuk.
Hardheidsmetingen worden zowel op de binnenkant, de buitenkant als de sectie van het profiel uitgevoerd. Voor dunwandige profielen wordt een lagere testkracht gebruikt om vervorming te vermijden. Er worden bijkomende tests uitgevoerd voor het bepalen van de ductiliteit, onder andere de druktest op een ringvormig sample (crushtest), plettest (flattening en reverse flattening), flenstest, expansietest en buisplettest voor verschillende belastingsscenario’s. Daarnaast wordt een hydraulische ringexpansietest uitgevoerd voor het bepalen van de vloeigrens in dwarsrichting, en zo te garanderen dat de profielen voldoen aan de nodige mechanische vereisten.
Bijlage 3: Bevestigingsmateriaal uit staal
Voor het testen van bevestigingsmaterialen zoals bouten, schroeven en moeren worden trektests uitgevoerd met een minimale breukkracht en testkracht. Indien nodig kunnen bouten ingekort worden tot een standaardlengte voor de testmethode. Hardheidsmetingen op bouten en moeren worden uitgevoerd volgens de Brinell of de Rockwell methode, afhankelijk van de maat en specificatie. Bij grote moeren wordt een hardheidsmeting uitgevoerd op de sectie, om te verzekeren dat de bevestigingsmaterialen betrouwbaar blijven functioneren bij extreme belastingen en voldoen aan de specifieke normen.
Bijlage 4: Ronde producten uit staal
Draadproducten worden getest via trektests met wig- of wikkelklemmen om het sample uit te lijnen. De draaddiameter wordt tot 0,025 mm nauwkeurig opgemeten bij het breukpunt. De rek wordt bepaald via het meten van de afstand tussen de breukpunten. Voor draadproducten met een diameter van 2,5 mm of meer, wordt ook een hardheidsmeting uitgevoerd. Ductiliteitstests zoals wikkeltests en spiraaltests helpen bij het detecteren van materiaaldefecten en verzekeren dat de draadproducten betrouwbaar blijven functioneren onder belasting.
Bijlage 5: Charpy impacttests
Charpy en Izod impacttests worden gebruikt voor het onderzoeken van het gedrag van metalen bij impactbelasting, waarbij de brosheid en ductiliteit worden geëvalueerd. Deze tests leveren kwantitatieve waarden om verschillende materialen en productieprocessen te kunnen vergelijken. De test illustreert bij welke temperatuur het materiaal overgaat van bros naar ductiel, en helpt materialen te selecteren voor gespecialiseerde toepassingen. Bij hogesterktestalen moet bijzondere aandacht besteed worden aan de correcte testcondities, aangezien deze de resultaten aanzienlijk kunnen beïnvloeden. Ondanks de beperkingen, blijven deze tests belangrijke tools voor materiaalselectie en kwaliteitscontrole.
OVER DE AUTEUR:
Dr. Harald Schmid
Globale sectormanager voor metaal | ZwickRoell GmbH & Co. KG
Als globale sectormanager is hij verantwoordelijk voor de strategie in de metaalsector. Hij observeert de markt, ontwikkelt testoplossingen en ondersteunt de verkoop op internationaal niveau.
Hij heeft uitgebreide ervaring met normering en is actief betrokken in verschillende comités, waaronder het internationale ISO comité ISO/TC 164 Mechanical Testing of Metals en nationale DIN werkgroepen zoals NA 062-01-42 AA Tensile and ductility testing for metals en NA 062-01-47 AA Impact test for metals and mechanical-technological testing of metallic pipes.
Zijn academische carrière begon met een mechanisch ingenieursdiploma (B.Sc. & M.Sc) aan het Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Na enkele internationale posities in mechanical engineering, werkte hij als onderzoeksassistent aan de Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nuremberg rond materiaalkarakterisatie en vervorming van plaatmetaal. Hij wijdde zijn doctoraat aan het dieptrekproces met dieptrekstempels.
Vaak gestelde vragen over ASTM A370
ASTM A370 beschrijft genormeerde testmethoden voor mechanische tests op staalproducten, zoals trektests, buigtests, hardheidsmetingen en kerfslagtests, om hun mechanische eigenschappen te bepalen. De norm verzekert dat staalproducten voldoen aan de strenge vereisten op vlak van sterkte, ductiliteit en veiligheid. Ze vormt een betrouwbare basis voor industrie, onderzoek en kwaliteitscontrole.
ASTM A370 beschrijft verschillende mechanische testmethoden voor staalproducten, zoals trektests, buigtests, hardheidsmetingen en kerfslagtests, om hun mechanische eigenschappen te bepalen. ASTM E8 daarentegen focust exclusief op de trektest voor metalen, en definieert de testomstandigheden, samplegeometrie en evaluatiemethoden voor het bepalen van de treksterkte en de vloeigrens.