ASTM A370 Preskusna metoda in definicije za mehansko preskušanje jekla
ASTM A370 je mednarodno priznan in celovit skupni standard, ki se na splošno ukvarja z mehanskim preskušanjem jeklenih izdelkov in se uporablja v različnih panogah, kot so gradbeništvo, strojništvo, avtomobilska in vesoljska industrija. Zagotavlja, da jekleni izdelki izpolnjujejo visoke zahteve glede trdnosti, duktilnosti in varnosti ter zagotavlja zanesljivo osnovo za industrijo, raziskave in zagotavljanje kakovosti.
Za določitev zahtevanih lastnosti materiala v skladu s specifikacijami izdelka standard ASTM A370 opisuje različne preskusne metode, kot so natezni, upogibni preskus, preskus trdote po Brinellu, Rockwellu in prenosni preskus trdote ter udarni preskus Charpy. Standard ASTM A370 se osredotoča predvsem na natezne preskuse.
Naslednja vsebina pojasnjuje ključne vidike. Za preskušanje, ki je skladno s standardom ASTM A370, pa je nujno kupiti celoten standard.
Sklici na standarde Natezni preskus Upogibni preskus Merjenje trdote Charpy udarno preskušanje Aneksi Pogosta vprašanja Projekti strank
Sklici na dodatne standarde v standardu ASTM A370
ASTM A370 določa osnovne preskusne metode za mehansko preskušanje jeklenih izdelkov in se sklicuje na druge preskusne standarde iz kataloga standardov ASTM. Treba je opozoriti, da se »standardi A« v standardih ASTM, kot je ASTM A370, nanašajo na železne in jeklene materiale (»A« za »železne kovine«). V nasprotju s tem se E-standardi, kot je ASTM E8, običajno nanašajo na preskusne metode in prakse (»E« za »preskusne metode in prakse«).
Razlike med standardom ASTM A370 in ustreznimi določenimi standardi ASTM vključujejo geometrijo vzorca.
Poleg ustreznih standardov ASTM so v tabeli vključeni tudi ustrezni standardi ISO, ki so pomembni v kombinaciji z ASTM A370.
| Preskusne metode v standardu ASTM A370 | Sklicevanje na standard ASTM | Enakovredna metoda v standardu ISO |
|---|---|---|
| Natezno preskušanje pri sobnih temperaturah | ||
| Upogibno preskušanje | ASTM E290 ASTM E190 | |
Rockwell trdota Brinell trdota Vickers trdota | ||
| Charpyjev udarni preskus |
Natezno preskušanje po ASTM A370
Natezni preskus je ključna metoda za določanje mehanskih lastnosti jekla in drugih materialov. Standardiziran vzorec se preskuša pod naraščajočo natezno obremenitvijo, dokler se ne zlomi.
Natezni preskus v skladu z ASTM A370 določa zlasti naslednje lastnosti materiala:
- Modul elastičnosti E: Stopnja odpornosti materiala na elastično deformacijo
- Točka popuščanja Re in Rp0,2: Trajna deformacija materiala ali plastifikacija.
- Natezna trdnost Rm: Največja mehanska natezna napetost, ki jo je mogoče uporabiti, s katero je mogoče obremeniti material. Poleg tega točka največje sile.
Najpomembnejše določene karakteristične vrednosti so točka popuščanja, natezna trdnost in deformacija pri porušitvi. Te vrednosti zagotavljajo informacije o obnašanju materiala pod obremenitvijo in so odločilne za izbiro materialov za širok spekter uporabe, na primer v avtomobilski industriji, strojništvu ali vesoljski industriji.
Natezni preskus pri sobni temperaturi se izvaja v skladu z mednarodno standardiziranimi standardi, kot sta ASTM E8 ali ISO 6892-1. Vzorec je izpostavljen kvazistatični natezni napetosti, medtem ko se sila in deformacija merita neprekinjeno. Točka popuščanja označuje točko, pri kateri se material začne plastično deformirati, natezna trdnost pa največjo obremenitev, ki jo material lahko prenese. Deformacija pri porušitvi opisuje sposobnost materiala, da se plastično deformira, preden se zlomi.
Poleg teh karakterističnih vrednosti pri sobni temperaturi se lahko natezni preskus izvede tudi v drugih različicah, na primer pri povišanih temperaturah, kot je v standardu ASTM E21 ali ISO 6892-2, za preskušanje obnašanja materialov na specifičnih področjih uporabe. Ti preskusi so ključni za zagotavljanje kakovosti jeklenih izdelkov in pomagajo zagotoviti primernost materialov za različne industrijske aplikacije.
ZwickRoell-ovi preskusni stroji delujejo z elektromehanskimi obremenitvenimi sistemi in omogočajo natančen nadzor hitrosti preskušanja.
ASTM A370 Natezni preskus vzorcev in dimenzije
ASTM A370 določa uporabo ravnih ali okroglih vzorcev za natezni preskus. Spodaj je primerjava dimenzij vzorcev z ASTM E8. Naslednja tabela prikazuje standardizirane dimenzije vzorcev za ploščate vzorce v skladu s standardom ASTM A370. Standard opisuje tri različne vrste vzorcev, ki se razlikujejo po debelini pločevine. To so ravni natezni vzorci iz pločevine (»tip plošče«), »ploščeni« vzorci iz debele pločevine, med drugim, in »majhni vzorci«.
V primerjavi z ASTM E8 je razvidno, da se le vzorci manjših dimenzij nekoliko razlikujejo po širini vzorca v metričnem sistemu. Standard ASTM E8 ponuja več drugih geometrij vzorcev z različnimi dolžinami meril, ki niso omenjene v standardu ASTM A370.
Na splošno lahko trdimo, da je geometrija vzorca med standardoma ASTM A370 in ASTM E8 (M) zelo podobna za ploščate in okrogle vzorce pri nateznem preskusu. Vendar pa obstajajo razlike - zlasti v metričnem sistemu, ki jih je treba upoštevati pri njegovi uporabi.
Ploščat vzorec
| Kategorija | Debelina pločevine | Vrsta meritve | ASTM A370 | ASTM E8 |
|---|---|---|---|---|
| Ploščati natezni vzorec »vrsta pločevine« | 1 palec (največ 25 mm) | Merilna dolžina (G) | 2,0 palca (50 mm) | 2,0 palca (50 mm) |
| Širina (Š) | 0,5 palca (12,5 mm) | 0,5 palca (12,5 mm) | ||
| Vzorec debele plošče »Plošča tipa I« | 3⁄16 palca (najmanj 5 mm) | Merilna dolžina (G) | 8,0 palca (200 mm) | 8,0 palca (200 mm) |
| Širina (Š) | 1,5 palca (40 mm) | 1,5 palca (40 mm) | ||
| Vzorec debele plošče »Plošča tipa II« | 3⁄16 palca (najmanj 5 mm) | Merilna dolžina (G) | 2,0 palca (50 mm) | 2,0 palca (50 mm) |
| Širina (Š) | 1,5 palca (40 mm) | 1,5 palca (40 mm) | ||
| Najmanjši vzorec »Manjši vzorec« | 1⁄4 palca (največ 6 mm) | Merilna dolžina (G) | 1,0 palca (25 mm) | 1,0 palca (25 mm) |
| Širina (Š) | 0,25 palca (6,25 mm) | 0,25 palca (6,0 mm) |
Okrogli vzorec
Standard ASTM A370 določa tudi geometrije vzorcev za okrogle vzorce: Naslednja tabela prikazuje standardizirane dimenzije vzorcev za okrogle vzorce v skladu s standardom ASTM A370. Standard opisuje različne vrste vzorcev, ki se razlikujejo po polmeru in premeru. Tudi vzporedna dolžina ("dolžina zmanjšanega preseka") se razlikuje. Natančne razlike najdete v spodnji tabeli. V primerjavi z ASTM E8 se vrednosti razlikujejo predvsem v pretvorbi v metrični sistem, pa tudi v območju merilne dolžine. To vpliva predvsem na standardni vzorec 2 in majhen vzorec 1.
| Kategorija | Vrsta meritve | ASTM A370 (palec) | ASTM A370 (mm) | ASTM E8 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Standardni vzorec »Standardni vzorec 1« | Merilna dolžina G | 2,0 | 50,0 | 50,0 |
| Polmer zaobljenega roba R | 3/8 | 10,0 | 10,0 | |
| Vzporedna dolžina A (zmanjšana dolžina odseka) | 2,25 | 60,0 | 56,0 | |
| Standardni vzorec »Standardni vzorec 2« | Merilna dolžina G | 1,4 | 35,0 | 36,0 |
| Polmer zaobljenega roba R | 0,25 | 6,0 | 8,0 | |
| Vzporedna dolžina A (zmanjšana dolžina odseka) | 1,75 | 45,0 | 45,0 | |
| "Majhen vzorec 1" | Merilna dolžina G | 1,0 | 25,0 | 24,0 |
| Polmer zaobljenega roba R | 3/16 | 5,0 | 6,0 | |
| Vzporedna dolžina A (zmanjšana dolžina odseka) | 1,25 | 32,0 | 30,0 | |
| "Majhen vzorec 2" | Merilna dolžina G | 0,64 | 16,0 | 16,0 |
| Polmer zaobljenega roba R | 5/32 | 4,0 | 4,0 | |
| Vzporedna dolžina A (zmanjšana dolžina odseka) | 0,75 | 20,0 | 20,0 |
Čeljusti in ekstenziometri za natezne preskuse po ASTM A370
Natančne meritve in stabilna pritrditev vzorcev sta ključnega pomena za izvajanje nateznih preskusov v skladu z ASTM A370. Naše posebej razvite čeljusti zagotavljajo varno in zanesljivo pritrditev jeklenih vzorcev ter ustvarjajo realistične preskusne pogoje. To zagotavlja, da vzorec ostane stabilen skozi celoten preskus, ne da bi to vplivalo na mehanske lastnosti.
Poleg tega naši visoko natančni ekstenziometri zagotavljajo natančno merjenje deformacije in omogočajo določanje pomembnih karakterističnih vrednosti, kot so trdnost popuščanja, modul elastičnosti in deformacija pri porušitvi. Predvsem brezkontaktni ekstenziometri beležijo tudi najmanjše deformacije z največjo natančnostjo.
S pomočjo inovativnih rešitev zagotavljamo, da vaši preskusi izpolnjujejo najvišje standarde in dajejo natančne, obnovljive rezultate. To pomembno prispeva k zagotavljanju kakovosti in zanesljivi oceni lastnosti materialov jeklenih izdelkov.
Upogibni preskus po standardu ASTM A370
Upogibni preskus je preizkušena metoda za ocenjevanje duktilnosti jekla in kovin. Vzorec se upogne pod določenim kotom okoli določenega notranjega premera. Preskus je odvisen od dejavnikov, kot so kot upogibanja, prečni prerez, kemična sestava, natezna trdnost in trdota jekla.
Preskusne metode temeljijo na standardih ASTM E190 in E290. Preskus se običajno izvaja pri sobni temperaturi, pri čemer hitrost upogibanja, če je dovolj počasna (kvazistatična), ne igra pomembne vloge.
Drugi standardi za upogibne preskuse so ISO 7438 in ISO 8491.
Naši sodobni preskusni stroji ZwickRoell in strogi nadzor kakovosti nam omogočajo, da za vaše jeklene izdelke zagotavljamo zanesljive in standardom skladne rezultate.
Merjenje trdote po ASTM A370
Merjenje trdote običajno meri odpornost materialov proti prodiranju geometrijskega telesa in služi kot relativno preprosta in hitra metoda za oceno trdnosti materiala. Merjenje trdote služi tudi kot približek natezne trdnosti, saj obstaja korelacija med obema. Ta povezava je še posebej dobro raziskana za jekla in omogoča oceno natezne trdnosti, če ni mogoče izvesti neposrednega nateznega preskusa. Standard ASTM A370 se nanaša posebej na preskušanje jekla.
Glede na posebne zahteve se v standardu ASTM A370 uporabljajo različne metode preskušanja trdote:
- Rockwell (po ASTM E18): Idealno za kaljena jekla, razmeroma hitra meritev
- Brinell (po ASTM E10): Primerno za mehke do srednje trde kovine, večje vdolbine
- Prenosni merilniki trdote – prilagodljivi za velike ali nepremične obdelovance
Rezultate preskusov je mogoče pretvoriti v druge lestvice trdote ali v trdnost z uporabo pretvorbenih tabel. V dokumentaciji je izmerjena vrednost trdote navedena skupaj z njeno lestvico, npr. 353 HBW ali 38 HRC.
ZwickRoell-ovi natančni stroji za merjenje trdote zagotavljajo zanesljive in standardom skladne meritve trdote za različne jeklene izdelke.
Charpyjev udarni preskus po ASTM A370
Charpyjev udarni preskus (tudi po ASTM E23) je dinamična preskusna metoda za določanje duktilnosti materiala pod udarno obremenitvijo. Zarezan vzorec je izpostavljen udarni obremenitvi v kladivu za preskušanje udarne žilavosti. Določene preskusne vrednosti vključujejo:
- Absorbirano energijo vzorca – merilo odpornosti materiala na nenadne obremenitve in razvrstitev med krhkim in duktilnim.
- Odstotek strižnega loma – za oceno vrste loma (krhek ali duktilen)
- Bočna ekspanzija na strani zareze – ocena deformacije materiala
Charpyjev udarni preskus z zarezno palico je podrobno opisan tudi v standardu ISO 148-1.
Izodov udarni preskus z zarezno palico, kot je opisan v standardu ASTM E23, je v tem kontekstu v standardu ASTM A370 le na kratko omenjen, vendar ni podrobno obravnavan. Ni podrobne razlage preskusne metode, njene izvedbe ali posebnih zahtev, ki jih je treba upoštevati.
Aneks 1: Jekleni palični izdelki
Zagotavljanje kakovosti palic in tablic se izvaja s posebnimi preskusnimi metodami, ki presegajo splošne specifikacije. Natezni preskusi niso potrebni za jeklene palice s premerom manjšim od 13 mm, vendar se lahko izvedejo po potrebi. Upogibni preskusi se izvajajo različno, odvisno od proizvodnega postopka (vroče ali hladno valjani). Za merjenje trdote je morda treba odstraniti plast materiala, da se zagotovijo natančni rezultati. Ti preskusi zagotavljajo, da jeklene palice izpolnjujejo visoke mehanske zahteve in da je njihova kakovost zanesljivo preverjena.
Aneks 2: Jekleni cevni izdelki
Preskušanje jeklenih cevi zajema različne oblike, vključno z okroglimi, kvadratnimi, pravokotnimi in posebnimi profili. Natezni preskus se izvaja na celih cevnih odsekih, vzdolžno razrezanih trakovih in obročnih vzorcih, izrezanih iz stene cevi (natezni preskus obroča). Vzorci se obremenijo osno ali radialno, da se določijo mehanske lastnosti, kot so natezna trdnost, točka popuščanja in deformacija pri porušitvi.
Merjenja trdote se izvajajo na notranji ali zunanji strani cevi ter v prečnem prerezu. Za tankostenske cevi se uporablja nižja preskusna sila, da se prepreči deformacija. Za določitev duktilnosti se izvajajo dodatni preskusi, vključno s tlačnim preskusom na vzorcu obroča (crush preskus), preskusom sploščitve, preskusom obratnega sploščitve, preskusom drobljenja, preskusom prirobnic, preskusom raztezanja in preskusom sploščitve cevi, ki simulirajo različne scenarije obremenitve. Poleg tega se hidravlični preskus raztezanja obroča uporablja za določitev prečne trdnosti popuščanja in zagotovitev, da cevi izpolnjujejo potrebne mehanske zahteve.
Aneks 3: Jekleni pritrdilni elementi
Za preskušanje pritrdilnih elementov, kot so vijaki, matice in sorniki, se izvajajo natezni preskusi, pri katerih se preverja minimalna pretržna obremenitev in preskusna obremenitev. Po potrebi se vijaki lahko skrajšajo na standardno dolžino za uporabo v preskusni metodi. Merjenje trdote vijakov in matic se izvajajo po Brinellovi ali Rockwellovi metodi, odvisno od velikosti in specifikacije. Pri velikih maticah se izvede prečni preskus trdote, da se zagotovi zanesljivo delovanje pritrdilnih elementov tudi pri ekstremnih obremenitvah in izpolnjevanje določenih standardov.
Aneks 4: Okrogli jekleni žični izdelki
Preskušanje žičnih izdelkov vključuje natezne preskuse z uporabo klinastih ali ovojnih čeljusti za pravilno poravnavo vzorca. Premer žice se na mestih loma izmeri na 0,025 mm natančno. Natezna trdnost se določi z merjenjem razdalje med lomnimi mesti. Za žične izdelke s premerom 2,5 mm ali več se izvede tudi merjenje trdote. Preskusi duktilnosti, kot so preskusi navijanja in spiralnih žic, pomagajo odkriti napake v materialu in zagotoviti, da žice še naprej zanesljivo delujejo pod obremenitvijo.
Aneks 5: Charpyjevo udarno preskušanje
Charpyjev in Izodov udarni preskus se uporabljata za raziskovanje obnašanja kovin pod udarno obremenitvijo, pri čemer se oceni krhkost in duktilnost pod udarno obremenitvijo. Ti preskusi zagotavljajo kvantitativne vrednosti, ki omogočajo primerjavo med različnimi materiali in proizvodnimi procesi. Preskus prikazuje, pri kateri temperaturi se material spremeni iz duktilnega v krhko stanje in tako pomaga pri izbiri materialov za specializirane aplikacije. Posebno pozornost je treba nameniti pravilnim preskusnim pogojem za visokotrdnostna jekla, saj lahko ti bistveno vplivajo na rezultat. Kljub omejitvam so ti preskusi pomembno orodje za izbiro materiala in nadzor kakovosti.
O AVTORJU:
Dr. Harald Schmid
Vodja globalne industrije za kovine | ZwickRoell GmbH & Co. KG
Kot globalni vodja industrije je odgovoren za industrijsko strategijo v kovinskem sektorju s poudarkom na opazovanju trga, nadaljnjem razvoju rešitev za preskušanje in prodajni podpori v mednarodnem okolju.
Ima bogate izkušnje s standardizacijskim delom in je aktivno vključen v različne odbore, vključno z mednarodnim odborom ISO/TC 164 Mehansko preskušanje kovin in nacionalnimi delovnimi skupinami DIN, kot sta NA 062-01-42 AA Natezno in duktilno preskušanje kovin in NA 062-01-47 AA Udarni preskus kovin in mehansko-tehnološko preskušanje kovinskih cevi.
Njegova akademska kariera se je začela z diplomo iz strojništva (B.Sc. in M.Sc.) na Tehnološkem inštitutu Karlsruhe (KIT). Po mednarodnih delovnih mestih v strojništvu je delal kot raziskovalni asistent na Univerzi Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg, kjer se je osredotočil na karakterizacijo materialov in oblikovanje pločevine. Svoj doktorat je posvetil temi postopkov globokega vlečenja z vlečnimi kroglicami.
Pogosta vprašanja o ASTM A370
Standard ASTM A370 opisuje standardizirane preskusne metode za mehansko preskušanje jeklenih izdelkov, vključno z nateznimi, upogibnimi, trdotnimi in udarnimi preskusi z zarezno palico za določitev njihovih mehanskih lastnosti. Zagotavlja, da jekleni izdelki izpolnjujejo visoke zahteve glede trdnosti, žilavosti in varnosti ter zagotavlja zanesljivo osnovo za industrijo, raziskave in zagotavljanje kakovosti.
Standard ASTM A370 zajema različne metode mehanskih preskusov jeklenih izdelkov, vključno z nateznimi, upogibnimi, trdotnimi in udarnimi preskusi za določanje njihovih mehanskih lastnosti. V nasprotju s tem se standard ASTM E8 osredotoča izključno na natezni preskus kovinskih materialov in določa preskusne pogoje, geometrijo vzorcev in metode ocenjevanja za določanje natezne trdnosti in točke popuščanja.