ASTM E21 – Natezni preskus pri povišani temperaturi na kovinah
Standard ASTM E21 opisuje enoosni natezni preskus pri povišani temperaturi/vroči natezni preskus na kovinskih materialih. Preskus se uporablja za določanje značilnih vrednosti, vključno z natezno trdnostjo, točko popuščanja, odmikom popuščanja, deformacijo pri porušitvi in zmanjšanju površine.
Te mehanske lastnosti materiala označujejo materialno obnašanje kovin v smislu trdnosti in duktilnosti. Poleg tega je pomembna določitev temperaturne odvisnosti kovin v njihovih številnih različnih aplikacijah. Da bi raziskali to odvisnost med kovinami in povišano temperaturo, je treba izvesti različne natezne preskuse pri različnih vročih temperaturah.
Značilne vrednosti Preskusni stroji Temperatura Merjenje deformacije Vzorci Preskusna hitrost Deformacija ob porušitvi in zmanjšanju površine Sorodni izdelki za vroče natezno preskušanje
ASTM E21: Zahteve za preskusne stroje
ASTM E21 zahteva optimalno in natančno poravnavo preskusnega stroja pri uporabi obremenitve na prijetem vzorcu. Preskusni stroj in čeljusti morajo natančno obdelan vzorec obremeniti tako, da največja upogibna obremenitev ne presega 10 % osne obremenitve. Upoštevati je treba, da preverjanje teh pogojev pri povišani temperaturi v praksi ni mogoče in se zato lahko izvaja pri sobni temperaturi. V tem kontekstu se sklicuje na ASTM E1012.
ASTM E21: Zahteve za temperaturno preskušanje
Vroči natezni preskus po ASTM E21 se izvaja pri povišanih temperaturah. Za razliko od standarda ASTM E8/E8M se razume kot temperatura nad sobno temperaturo, to je višja od 38 °C ali 100 °F. Temperatura se meri s termočleni z zadostno občutljivostjo in zanesljivostjo.
Pri merjenju temperature v skladu z ASTM E21 je treba upoštevati naslednje mejne vrednosti:
- Določene temperature manj kot ali enake 980 °C: ±3 °C, (< 1800 °F: ±5 °F)
- Določene temperature nad 980 °C: ±6 °C, (> 1800 °F: ±10 °F).
Termoelemente, ki se uporabljajo za merjenje temperature, je treba vsako leto preveriti in po potrebi ponovno umeriti v skladu z ASTM E220.
Merjenje deformacije po ASTM E21
Pri izbiri ekstenziometra je priporočljivo uporabiti standard ASTM E83, da izpolnite zahteve glede občutljivosti in natančnosti. Za določitev odmika popuščanja (Rp0,1 in več) je potreben ekstenziometer razreda B-2. Pomembno je upoštevati, da je treba skladnost z zahtevami preveriti v pogojih povišane temperature. Eden od teh preskusov je lahko določitev naklona krivulje napetosti in deformacije, ki mora biti znotraj 10 % modula elastičnosti (nazivne vrednosti) preskušanega materiala.
Za merjenje deformacije ASTM E21 izrecno obravnava pozicioniranje oznak vzorcev na robovih noža ekstenziometra in temperaturnih senzorjev. Če za te specifikacije obstaja potreba po odstopanju od standarda, je to treba prijaviti, v primeru sprejemnih preskusov pa se je treba o tem vnaprej dogovoriti.
Standard ASTM E21 zahteva, da je izbrani ekstenziometer sposoben določiti stopnje deformacije. Poleg tega je pomembno upoštevati, da določanje modula elastičnosti ni vključeno v ta standard in da preskusni pogoji pri hitrem segrevanju ali visokih stopnjah deformacije niso upoštevani. Pomembno pa je upoštevati, da so karakteristične vrednosti, navedene v enotah palcev in funtov, v skladu s standardom.
ASTM E12: Oblike vzorca
Oblike vzorcev, ki se uporabljajo za ASTM E21, so določene v standardu ASTM E8 in ASTM E8M – ti vzorci so v osnovi primerni tudi za natezne preskuse pri povišanih temperaturah.
Tipične oblike vzorcev za vroče natezno preskušanje po ASTM E21 so:
- Okrogli vzorci z navojnimi konci
- Okrogli vzorci z ramenskimi konci
- Ploščati vzorci z zatiči za zaklepanje
Preskusne hitrosti po ASTM E21
Standard ASTM E21 pri določanju vrednosti točke popuščanja in odmika popuščanja zahteva, da se stopnja deformacije 0,005 ± 0,002 in./in./min ali mm/mm/min (kar ustreza 0,000083 ± 0,000033 /s) ohraniti znotraj zmanjšanega vzporednega odseka.
Po določitvi točke in odmika popuščanja se lahko preskusna hitrost poveča na 0,05 ± 0,01 in./in./min ali mm/mm/min (kar ustreza 0,00083 ± 0,00017 / s). Preskusno hitrost (hitrost deformacije ali hitrost prečke) je treba zabeležiti.
Po določitvi točke in odmika popuščanja in ko je potrjeno, da je hitrost prečke stabilna znotraj zgornjih toleranc, se lahko hitrost prečke v palcih/min ali mm/min izračuna tudi iz zmanjšanega vzporednega odseka (palci ali mm ) z množenjem z 0,05. To velja za vse oblike vzorcev, opisane v ASTM E8/E8M.
Primer: Če je zmanjšani vzporedni odsek (prej imenovan tudi preskusna dolžina) dolg 4 palcev, je treba nastaviti hitrost prečke 0,2 palca/min; in za zmanjšan vzporedni odsek dolžine 100 mm hitrost prečke 5 mm/min je treba nastaviti.
Če je treba zabeležiti celotno krivuljo napetost-deformacija, je preskusna hitrost 0,005 ± 0,002 in./in./min. ali mm/mm/min. se lahko ohrani skozi celoten natezni preskus.
Če določitev točke popuščanja in odmika popuščanja ni potrebna, tudi uporaba ekstenziometra ni nujno potrebna. Hitrost prečke je treba nato nastaviti tako, da je med nateznim preskusom mogoče doseči hitrost deformacije 0,05 ± 0,01 in./in./min ali mm/mm/min.
Da bi upoštevali obnašanje preskusne naprave v začetnem delu krivulje napetosti in deformacije za določanje točke in odmika popuščanja, se lahko nastavljena vrednost za stopnjo deformacije nekoliko popravi navzgor. Posebna referenca je navedena v ASTM E21. Izven točke in odmika popuščanja je treba znova uporabiti nepopravljeno nastavljeno vrednost.
Deformacija ob porušitvi in zmanjšanju površine
Ročno merjenje deformacije ob porušitvi se izvaja pri sobni temperaturi. Meritev razdalje med predhodno nanesenimi merilnimi oznakami je treba opraviti na 0,01 palca ali 0,3 mm natančno.
Ročna meritev za določitev zmanjšanja površine se izvaja tudi pri sobni temperaturi. Konca zlomljenega okroglega vzorca je treba skrbno pritrditi skupaj, najmanjši premer pa se izmeri na 0,01 palca ali 0,3 mm natančno. Če prečni prerez loma ni okrogel, opravite zadostne meritve, da ugotovite zmanjšanje površine.
Vsebina poročila o preskusu je navedena in podrobno opisana. Pomembno je, da poročilo o preskusu čim bolj natančno odraža preskusne in merilne pogoje. V primeru deformacije ob pretrganju se izrecno sklicuje na potrebo po specifikaciji po meritvi ob pretrganju in meritvi po pretrganju. Omenjena je tudi začetna merilna dolžina: za pravokotne vzorce (npr. 2 palca ali 50 mm) in zelo pomembna za okrogle vzorce s 4x ali 5x premerom.
