ASTM A370 Metoda ispitivanja i definicije za mehaničko ispitivanje čelika
ASTM A370 je međunarodno priznati i sveobuhvatni kolektivni standard koji se generalno bavi mehaničkim ispitivanjem čeličnih proizvoda i koristi se u raznim industrijama kao što su građevinarstvo, mašinstvo, automobilska industrija i vazduhoplovstvo. Osigurava da čelični proizvodi ispunjavaju visoke zahteve za čvrstoću, duktilnost i bezbednost i pruža pouzdanu osnovu za industriju, istraživanje i osiguranje kvaliteta.
Da bi se odredila potrebna svojstva materijala u skladu sa specifikacijama proizvoda, ASTM A370 opisuje različite metode ispitivanja kao što su ispitivanje zatezanja, ispitivanje savijanja, ispitivanje tvrdoće po Brinellu, Rockwellu i prenosivo ispitivanje tvrdoće, kao i Charpy ispitivanje udara. Fokus standarda ASTM A370 je prvenstveno na ispitivanjima zatezanja.
Sledeći sadržaj objašnjava ključne aspekte. Međutim, za ispitivanje u skladu sa standardom ASTM A370, neophodno je kupiti kompletan standard.
Reference na standarde Ispitivanje zatezanja Ispitivanje savijanja Ispitivanje tvrdoće Charpy ispitivanje udarom Aneksi Često postavljena pitanja Projekti kupaca
Reference na dodatne standarde u ASTM A370
ASTM A370 specificira osnovne metode ispitivanja za mehaničko ispitivanje čeličnih proizvoda i poziva se na druge standarde ispitivanja iz kataloga ASTM standarda. Treba napomenuti da se „A-standardi“ u ASTM standardima, kao što je ASTM A370, odnose na materijale od gvožđa i čelika („A“ za „obojene metale“). Nasuprot tome, E-standardi kao što je ASTM E8 generalno se odnose na metode i prakse ispitivanja („E“ za „metode i prakse ispitivanja“).
Razlike između ASTM A370 i odgovarajućih navedenih ASTM standarda uključuju geometriju uzorka.
Pored relevantnih ASTM standarda, u tabeli su uključeni i odgovarajući ISO standardi koji su relevantni u kombinaciji sa ASTM A370.
| Metode ispitivanja u ASTM A370 | Referenca na ASTM standard | Ekvivalent u ISO standardu |
|---|---|---|
| Ispitivanje zatezanja na sobnoj temperaturi | ||
| Ispitivanje savijanja | ASTM E290 ASTM E190 | |
Rockwell tvrdoća Brinell tvrdoća Vickers tvrdoća | ||
| Ispitivanje žilavosti po Charpiju |
Ispitivanje zatezanja prema ASTM A370
Ispitivanje zatezanja je ključna metoda za određivanje mehaničkih svojstava čelika i drugih materijala. Standardizovani uzorak se ispituje pod rastućim zateznim opterećenjem do lomljenja.
Ispitivanje zatezanja prema ASTM A370 određuje posebno sledeća svojstva materijala:
- Modul elastičnosti E: Stepen otpora materijala na elastičnu deformaciju
- Tačka popuštanja Re i Rp0,2: Trajna deformacija materijala ili plastifikacija.
- Zatezna čvrstoća Rm: Maksimalni mehanički zatezni napon koji se može primeniti i kojim se materijal može opteretiti. Pored toga, tačka maksimalne sile.
Najvažnije karakteristične vrednosti koje se određuju su tačka popuštanja, zatezna čvrstoća und deformacija pri lomu. Ove vrednosti pružaju informacije o ponašanju materijala pod opterećenjem i odlučujuće su za izbor materijala za širok spektar primene, kao što su automobilska industrija, mašinstvo ili vazduhoplovstvo.
Ispitivanje zatezanja na sobnoj temperaturi se vrši u skladu sa međunarodno standardizovanim standardima kao što su ASTM E8 ili ISO 6892-1. Uzorak je podvrgnut kvazistatičkom zateznom naprezanju dok se sila i naprezanje kontinuirano mere. Tačka popuštanja označava tačku u kojoj materijal počinje da se plastično deformiše, a zatezna čvrstoća maksimalno opterećenje koje materijal može da izdrži. Deformacija pri lomu opisuje sposobnost materijala da se plastično deformiše pre loma.
Pored ovih karakterističnih vrednosti na sobnoj temperaturi, ispitivanje zatezanja može se sprovesti i u drugim varijantama, kao što je na povišenim temperaturama kao u ASTM E21 ili ISO 6892-2, kako bi se ispitivalo ponašanje materijala u specifičnim oblastima primene. Ova ispitivanja su ključna za obezbeđivanje kvaliteta čeličnih proizvoda i pomažu u osiguravanju pogodnosti materijala za različite industrijske primene.
ZwickRoell-ove mašine za ispitivanje rade sa elektromehaničkim sistemima opterećenja i omogućavaju preciznu kontrolu brzine ispitivanja.
ASTM A370 Ispitivanje zatezanja na uzorcima i dimenzije
ASTM A370 određuje upotrebu ravnih ili okruglih uzoraka za ispitivanje zatezanja. U nastavku je poređenje dimenzija uzoraka sa ASTM E8. Sledeća tabela prikazuje standardizovane dimenzije uzoraka za ravne uzorke prema ASTM A370. Standard opisuje tri različita tipa uzoraka, koji se razlikuju po debljini lima. To su ravni uzorci za zatezanje napravljeni od lima („tip lima“), uzorci „tipa ploče“ napravljeni od debelih ploča, između ostalog, i „uzorci manje veličine“.
U poređenju sa ASTM E8, može se videti da se samo uzorci manje veličine neznatno razlikuju po širini uzorka u metričkom sistemu. ASTM E8 nudi nekoliko drugih geometrija uzoraka sa različitim dužinama merača koje nisu pomenute u ASTM A370.
Generalno, može se reći da je geometrija uzorka između ASTM A370 i ASTM E8 (M) veoma slična za ravne i okrugle uzorke u ispitivanju zatezanja. Međutim, postoje razlike - posebno u metričkom sistemu, što treba uzeti u obzir prilikom njegove upotrebe.
Ravni uzorci
| Kategorija | Debljina lima | Vrsta merenja | ASTM A370 | ASTM E8 |
|---|---|---|---|---|
| Ravni uzorak za zatezanje „tip lima“ | 1 inč (maks. 25 mm) | Dužina merača (G) | 2,0 inča (50 mm) | 2,0 inča (50 mm) |
| Širina (W) | 0,5 inča (12,5 mm) | 0,5 inča (12,5 mm) | ||
| Uzorak debele ploče „Tip ploče I“ | 3⁄16 inča (min. 5 mm) | Dužina merača (G) | 8,0 inča (200 mm) | 8,0 inča (200 mm) |
| Širina (W) | 1,5 inča (40 mm) | 1,5 inča (40 mm) | ||
| Uzorak debele ploče „Tip ploče II“ | 3⁄16 inča (min. 5 mm) | Dužina merača (G) | 2,0 inča (50 mm) | 2,0 inča (50 mm) |
| Širina (W) | 1,5 inča (40 mm) | 1,5 inča (40 mm) | ||
| Najmanji uzorak „Manji uzorak“ | 1⁄4 inča (maks. 6 mm) | Dužina merača (G) | 1,0 inča (25 mm) | 1,0 inča (25 mm) |
| Širina (W) | 0,25 inča (6,25 mm) | 0,25 inča (6,0 mm) |
Okrugli uzorci
ASTM A370 takođe određuje geometrije uzoraka za okrugle uzorke: Sledeća tabela prikazuje standardizovane dimenzije uzoraka za okrugle uzorke prema ASTM A370. Standard opisuje različite tipove uzoraka koji se razlikuju po radijusu i prečniku uzoraka. Paralelna dužina („dužina redukovanog preseka“) takođe varira. Tačne razlike možete pronaći u tabeli ispod. U poređenju sa ASTM E8, vrednosti se razlikuju prvenstveno u njihovom prevođenju u metrički sistem, ali i u oblasti dužine merača. Ovo prvenstveno utiče na standardni uzorak 2 i uzorak male veličine 1.
| Kategorija | Vrsta merenja | ASTM A370 (in) | ASTM A370 (mm) | ASTM E8 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| Standardni uzorak „Standardni uzorak 1“ | Dužina merača G | 2,0 | 50,0 | 50,0 |
| Poluprečnik zaobljenja R | 3/8 | 10,0 | 10,0 | |
| Paralelna dužina A (smanjena dužina preseka) | 2,25 | 60,0 | 56,0 | |
| Standardni uzorak „Standardni uzorak 2“ | Dužina merača G | 1,4 | 35,0 | 36,0 |
| Poluprečnik zaobljenja R | 0,25 | 6,0 | 8,0 | |
| Paralelna dužina A (smanjena dužina preseka) | 1,75 | 45,0 | 45,0 | |
| „Uzorak male veličine 2“ | Dužina merača G | 1,0 | 25,0 | 24,0 |
| Poluprečnik zaobljenja R | 3/16 | 5,0 | 6,0 | |
| Paralelna dužina A (smanjena dužina preseka) | 1,25 | 32,0 | 30,0 | |
| „Uzorak male veličine 2“ | Dužina merača G | 0,64 | 16,0 | 16,0 |
| Poluprečnik zaobljenja R | 5/32 | 4,0 | 4,0 | |
| Paralelna dužina A (smanjena dužina preseka) | 0,75 | 20,0 | 20,0 |
Čeljusti i eksenziometri za ispitivanja zatezanja prema ASTM A370
Precizno merenje i stabilno fiksiranje uzoraka su ključni za izvođenje ispitivanja zatezanja u skladu sa ASTM A370. Naše specijalno razvijene čeljusti obezbeđuju sigurno i pouzdano pričvršćivanje čeličnih uzoraka, stvarajući realne uslove ispitivanja. Ovo osigurava da uzorak ostane stabilan tokom celog ispitivanja bez uticaja na mehanička svojstva.
Pored toga, naši visokoprecizni ekstenziometri obezbeđuju tačno merenje deformacije i omogućavaju određivanje važnih karakterističnih vrednosti kao što su granica popuštanja, modul elastičnosti i deformacija pri lomu. Beskontaktni ekstenziometri posebno beleže čak i najmanje napone sa maksimalnom tačnošću.
Uz pomoć inovativnih rešenja, osiguravamo da vaša ispitivanja ispunjavaju najviše standarde i daju precizne, reproduktivne rezultate. Ovo značajno doprinosi osiguranju kvaliteta i pouzdanoj proceni svojstava materijala čeličnih proizvoda.
Ispitivanje savijanja prema ASTM A370
Ispitivanje savijanja je dokazana metoda za procenu duktilnosti čelika i metala. Uzorak se savija pod definisanim uglom oko određenog unutrašnjeg prečnika. Ispitivanje zavisi od faktora kao što su ugao savijanja, poprečni presek, hemijski sastav, zatezna čvrstoća i tvrdoća čelika.
Metode ispitivanja se zasnivaju na standardima ASTM E190 i E290. Ispitivanje se obično izvodi na sobnoj temperaturi, pri čemu brzina savijanja, ako je dovoljno mala (kvazistatička), ne igra značajnu ulogu.
Ostali standardi za ispitivanja savijanja su ISO 7438 i ISO 8491.
Naše moderne ZwickRoell mašine za ispitivanje i stroge kontrole kvaliteta omogućavaju nam da pružimo pouzdane i standardizovane rezultate za vaše čelične proizvode.
Ispitivanje tvrdoće prema ASTM A370
Ispitivanje tvrdoće generalno meri otpor materijala na prodiranje geometrijskog tela i služi kao relativno jednostavna i brza metoda za procenu čvrstoće materijala. Ispitivanje tvrdoće takođe služi kao aproksimacija zatezne čvrstoće, jer postoji korelacija između njih dve. Ovaj odnos je posebno dobro istražen za čelike i omogućava procenu zatezne čvrstoće ako se ne može izvršiti direktno ispitivanje zatezanja. ASTM A370 se posebno odnosi na ispitivanje čelika.
U zavisnosti od specifičnih zahteva, u ASTM A370 se koriste različite metode ispitivanja tvrdoće:
- Rockwell (prema ASTM E18): Idealno za kaljene čelike, relativno brzo merenje
- Brinell (prema ASTM E10): Pogodno za meke do srednje tvrde metale, veća udubljenja
- Prenosivi tvrdomeri – Fleksibilni za velike ili nepokretne radne predmete
Rezultati ispitivanja mogu se konvertovati u druge skale tvrdoće ili u čvrstoću korišćenjem tabela konverzije. U dokumentaciji je izmerena vrednost tvrdoće navedena zajedno sa njenom skalom, npr. 353 HBW ili 38 HRC
Precizne mašine za ispitivanje tvrdoće kompanije ZwickRoell garantuju pouzdana i standardizovana merenja tvrdoće za različite čelične proizvode.
Charpy ispitivanje udara ASTM A370
Charpy ispitivanje udarom (takođe prema ASTM E23) je dinamička metoda ispitivanja za određivanje duktilnosti materijala pod udarnim opterećenjem. Uzorak sa zarezom se podvrgava udarnom opterećenju u klatnu za ispitivanje udarne žilavosti. Utvrđene vrednosti ispitivanja uključuju:
- Apsorbovana energija uzorka – mera otpornosti materijala na iznenadna opterećenja i klasifikacija između krtog i duktilnog.
- Procenat smicajnog loma – za procenu vrste loma (krhki ili duktilan)
- Bočno širenje na strani zareza – procena deformacije materijala
Charpy ispitivanje udara zareznom šipkom je takođe detaljno opisan u ISO 148-1.
Izodov ispitivanje udara zareznom šipkom, kako je opisano u ASTM E23, samo je ukratko pomenut u ovom kontekstu u ASTM A370, ali nije detaljno obrađen. Ne postoji detaljno objašnjenje metode ispitivanja, njenog izvršenja ili specifičnih zahteva koje treba poštovati.
Prilog 1: Proizvodi od čeličnih šipki
Osiguranje kvaliteta šipke i štapova sprovodi se korišćenjem specifičnih metoda ispitivanja koje prevazilaze opšte specifikacije. Ispitivanja zatezanja nisu potrebna za čelične šipke prečnika manjeg od 13 mm, ali se mogu izvršiti po potrebi. Ispitivanja savijanja se izvode različito u zavisnosti od procesa proizvodnje (toplo valjani ili hladno valjani). Za ispitivanje tvrdoće, sloj materijala može biti potrebno ukloniti kako bi se osigurali tačni rezultati. Ova ispitivanja osiguravaju da čelične šipke ispunjavaju visoke mehaničke zahteve i da se njihov kvalitet pouzdano proverava.
Prilog 2: Čelični cevasti proizvodi
Ispitivanje čeličnih cevi obuhvata različite oblike, uključujući okrugle, kvadratne, pravougaone i specijalne profile. Ispitivanje zatezanja se vrši na kompletnim delovima cevi, uzdužno isečenim uzorcima traka i uzorcima prstenova isečenim iz zida cevi (ispitivanje zatezanja prstena). Uzorci se opterećuju aksijalno ili radijalno kako bi se odredila mehanička svojstva kao što su zatezna čvrstoća, tačka popuštanja i deformacija pri lomu.
Ispitivanja tvrdoće se sprovode na unutrašnjoj ili spoljašnjoj strani cevi, kao i u poprečnom preseku. Za cevi sa tankim zidovima koristi se manja sila ispitivanja kako bi se izbegla deformacija. Dodatna ispitivanja se sprovode radi određivanja duktilnosti, uključujući ispitivanje sabijanjem na uzorku prstena (ispitivanje gnječenja), ispitivanje sravnjavanja, ispitivanje obrnutog sravnjavanja, ispitivanje gnječenja, ispitivanje prirubničkih konstrukcija, ispitivanje širenja i ispitivanje sravnjavanja cevi, koji simuliraju različite scenarije opterećenja. Pored toga, ispitivanje hidrauličnog širenja prstena se koristi za određivanje poprečne granice popuštanja i osiguravanje da cevi ispunjavaju potrebne mehaničke zahteve.
Prilog 3: Čelični pričvršćivači
Za ispitivanje pričvršćivača kao što su vijci, zavrtnji i navrtke, sprovode se ispitivanja zatezanja u kojima se proverava minimalno lomno opterećenje i probno opterećenje. Po potrebi, vijci se mogu skratiti na standardnu dužinu za upotrebu u metodi ispitivanja. Ispitivanja tvrdoće vijka i navrtki se vrše Brinellovom ili Rockwellovom metodom, u zavisnosti od veličine i specifikacije. Za velike navrtke, vrši se ispitivanje tvrdoće poprečnog preseka kako bi se osiguralo da pričvršćivači pouzdano funkcionišu čak i pod ekstremnim opterećenjima i da ispunjavaju propisane standarde.
Prilog 4: Okrugli čelični žičani proizvodi
Ispitivanje žičanih proizvoda obuhvata ispitivanja zatezanja korišćenjem klinastih ili omotačkih hvataljki za pravilno poravnanje uzorka. Prečnik žice se meri na 0,025 mm na mestima lomljenja. Naprezanje se određuje merenjem rastojanja između tačaka lomljenja. Za žičane proizvode prečnika 2,5 mm ili više, takođe se vrši i ispitivanje tvrdoće. Ispitivanje duktilnosti, kao što su ispitivanja namotavanja i spiralnih ispitivanja, pomažu u otkrivanju nedostataka materijala i osiguravaju da žice nastave pouzdano da rade pod opterećenjem.
Prilog 5: Ispitivanje žilavosti po Charpiju
Charpy i Izod ispitivanje udarom koriste se za ispitivanje ponašanja metala pod udarnim opterećenjem, pri čemu se procenjuju krtost i duktilnost pod udarnim opterećenjem. Ova ispitivanja pružaju kvantitativne vrednosti koje omogućavaju poređenje različitih materijala i proizvodnih procesa. Ispitivanje ilustruje na kojoj temperaturi materijal prelazi iz duktilnog u krto stanje i time pomaže u odabiru materijala za specijalizovane primene. Posebna pažnja mora se obratiti na ispravne uslove ispitivanja za čelike visoke čvrstoće, jer oni mogu značajno uticati na rezultat. Uprkos ograničenjima, ova ispitivanja su važni alati za izbor materijala i kontrolu kvaliteta.
O AUTORU:
Dr. Harald Schmid
Globalni menadžer industrije za metale | ZwickRoell GmbH & Co. KG
Kao globalni menadžer industrije, odgovoran je za industrijsku strategiju u sektoru metala sa fokusom na praćenje tržišta, dalji razvoj rešenja za ispitivanje i podršku prodaji u međunarodnom okruženju.
Ima bogato iskustvo u radu na standardizaciji i aktivno je uključen u rad raznih komiteta, uključujući međunarodni ISO komitet ISO/TC 164 Mehanička ispitivanja metala i nacionalnih DIN radnih grupa kao što su NA 062-01-42 AA Ispitivanje zatezanja i duktilnosti metala i NA 062-01-47 AA Ispitivanje udara za metale i mehaničko-tehnološko ispitivanje metalnih cevi.
Njegova akademska karijera je započela diplomom mašinskog inženjera (B.Sc. i M.Sc.) na Tehnološkom institutu u Karlsrueu (KIT). Nakon što je obavljao međunarodne pozicije u mašinstvu, radio je kao istraživački asistent na Univerzitetu Fridrih Aleksandar u Erlangenu-Nirnbergu, sa fokusom na karakterizaciju materijala i oblikovanje limova. Doktorat je posvetio temi procesa dubokog crtanja pomoću perli za crtanje.
Često postavljana pitanja u vezi sa ASTM A370
ASTM A370 opisuje standardizovane metode ispitivanja za mehaničko ispitivanje čeličnih proizvoda, uključujući ispitivanja zatezanja, savijanja, tvrdoće i udara zarezom na šipku radi određivanja njihovih mehaničkih svojstava. Osigurava da čelični proizvodi ispunjavaju visoke zahteve za čvrstoću, žilavost i bezbednost i pruža pouzdanu osnovu za industriju, istraživanje i osiguranje kvaliteta.
ASTM A370 obuhvata različite metode mehaničkih ispitivanja čeličnih proizvoda, uključujući ispitivanja zatezanja, savijanja, tvrdoće i udara radi određivanja njihovih mehaničkih svojstava. Nasuprot tome, ASTM E8 se fokusira isključivo na ispitivanje zatezanja metalnih materijala i specificira uslove ispitivanja, geometrije uzoraka i metode procene za određivanje zatezne čvrstoće i tačke popuštanja.