NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 4538 1998-11-25 SIDERURGIA. ENSAYO DE TRACCIÓN DE MATERIALES METÁLICOS. MÉTODO DE ENSAYO A TEMPERATURAS ELEVADAS E: SIDERURGY. TENSILE TESTING OF METALLIC MATERIALS. METHOD OF TEST AT ELEVATED TEMPERATURES CORRESPONDENCIA: esta normas es equivalente (EQV) a la BS EN 10002-5. DESCRIPTORES: ensayos mecánicos; ensayo de tracción; ensayos a temperaturas elevadas; ensayo. I.C.S.: 77.040.10 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435 Prohibida su reproducción
PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 4538 fue ratificada por el Consejo Directivo de 1998-11-25. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma que pertenece al Comité Técnico 371005 Ensayos mecánicos para productos metálicos, a través de su participación en la Consulta Pública. ACERÍAS DE CALDAS S.A. ACERÍAS PAZ DEL RÍO S.A. CONSORCIO METALÚRGICO NACIONAL S.A "COLMENA" CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE OCCIDENTE EMPRESA COLOMBIANA DE CABLES S.A. EMPRESA DE ENERGÍA DE BOGOTÁ ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN ESTRUCTURAS CENO DE ANTIOQUIA S.A. FÁBRICA DE TORNILLOS GUTEMBERTO S.A. FEDEMETAL HORNOS NACIONALES S.A. ISAGEN S.A. E.S.P POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID PRODUCTORA DE ALAMBRES COLOMBIANOS S.A. SIDERÚRGICA DE BOYACÁ S.A. SIDERÚRGICA DE MEDELLÍN S.A. SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD EAFIT UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER UNIVERSIDAD LIBRE UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
SIDERURGIA. ENSAYO DE TRACCIÓN DE MATERIALES METÁLICOS MÉTODO DE ENSAYO A TEMPERATURAS ELEVADAS OBJETO Esta norma especifica el método para el ensayo de tracción de materiales metálicos y define las propiedades mecánicas que se pueden determinar a temperatura elevada. Para ciertos materiales metálicos y aplicaciones particulares, el ensayo de tracción puede ser objeto de normas específicas o de requisitos particulares. Se debe tener en cuenta que los ensayos realizados a la misma temperatura, de acuerdo con el método de ensayo de tracción a temperatura ambiente NTC 2 (EN 10002-1) y esta norma, deberán presentar diferentes resultados debido a las diferentes condiciones de ensayo, por ejemplo, la velocidad de carga (véase el Anexo G). Se debe prever la armonización de las dos condiciones de operación de los ensayos para la siguiente revisión de las correspondientes normas. 2. NORMAS QUE DEBEN CONSULTARSE Las siguientes normas contienen disposiciones que, mediante la referencia dentro de este texto, constituyen disposiciones de esta norma. En el momento de la publicación eran válidas las ediciones indicadas. Todas las normas están sujetas a actualización; los participantes, mediante acuerdos basados en esta norma, deben investigar la posibilidad de aplicar la última versión de las normas mencionadas a continuación. NTC 2: 1995, Siderurgia. Ensayo de tracción para materiales metálicos. Método de ensayo a temperatura ambiente. (EN 10002-1). NTC 3761: 1995, Siderurgia. Ensayos de tensión de materiales metálicos. Parte 2. Verificación del sistema de medición de fuerza de la máquina de ensayo a tensión. (EN 10002-2): NTC 4287: 1997, Materiales metálicos. Ensayos de tensión. Calibración de los extensómetros utilizados en ensayos uniaxiales. (EN 10002-4) ISO 2566-1: Steel. Conversion of Elongation Values. Part 1: Carbon and Low Alloy Steels. 1
ISO 2566-2: Steel. Conversion of Elongation Values. Part 2: Austenitic Steels. EU 18-1979 1) : Selection and Preparation of Samples and Test Pieces for Steel and Iron and Steel Products. 3. PRINCIPIO El ensayo comprende la deformación de una probeta de ensayo por una fuerza de tracción, generalmente hasta la rotura, con el propósito de determinar una o más de las propiedades mecánicas definidas en el numeral 4. El ensayo se realiza a la temperatura especificada. 4. DEFINICIONES Para los propósitos de esta norma se aplican las siguientes definiciones: 4.1 Longitud calibrada (L): longitud de la porción cilíndrica o prismática de la probeta de ensayo sobre la cual se mide la elongación en cualquier momento durante el ensayo. Particularmente, se hace una distinción entre: 4.1.1 Longitud calibrada inicial (L o ): longitud calibrada antes del calentamiento de la probeta de ensayo y antes de la aplicación de la fuerza. 4.1.2 Longitud calibrada final (L u ): longitud calibrada después de la rotura de la probeta de ensayo (véase el numeral 11.1). Esta longitud se debe medir a temperatura ambiente. 4.2 Longitud paralela (L c ): longitud de la porción paralela de sección reducida de la probeta. Nota. El concepto de longitud paralela se reemplaza por el concepto de distancia entre mordazas para probetas de ensayo no maquinadas. 4.3 Elongación: incremento en la longitud calibrada inicial (L o ) al final del ensayo. 4.4 Porcentaje de elongación: elongación expresada como un porcentaje de la longitud calibrada inicial (L o ). 4.4.1 Porcentaje de elongación permanente: incremento en la longitud calibrada inicial de una probeta de ensayo después de retirar un esfuerzo especificado (véase el numeral 4.9), expresado como un porcentaje de la longitud calibrada inicial (L o ). 4.4.2 Porcentaje de elongación después de rotura (A): elongación permanente de la longitud calibrada después de la rotura (L u - L o ), expresada como un porcentaje de la longitud inicial (L o ). Nota. En el caso de probetas de ensayo proporcionales, solamente si la longitud calibrada inicial es diferente de 2) 5,65 S o, donde So es el área inicial de la sección transversal de la longitud paralela, el símbolo A se debe complementar con un índice que identifique el coeficiente de proporcionalidad utilizado, por ejemplo: 1) Hasta que esta euronorma sea transformada en norma europea se puede usar o hacer referencia a las normas nacionales correspondientes. En el anexo F de esta norma se presenta una lista de ellas. 2
A11,3 = porcentaje de elongación sobre una longitud calibrada (L o) de 113, S o En el caso de probetas de ensayo no proporcionales, el símbolo A se debe complementar por un índice que indique la longitud inicial calibrada utilizada, expresada en milímetros, por ejemplo A80 mm = porcentaje de elongación sobre una longitud calibrada (L o) de 80 mm. 4.4.3 Porcentaje de elongación total a la rotura (A t ): elongación total (elongación elástica más elongación plástica) de la longitud calibrada en el momento de la rotura, expresada como un porcentaje de la longitud calibrada inicial (L o ). 4.5 Longitud calibrada del extensómetro (L e ): longitud de la porción paralela de la probeta de ensayo utilizada para medir el alargamiento por medio de un extensómetro (esta longitud puede ser diferente de (L o ) y debe tener un valor mayor que b, d o D (véase la Tabla 1) pero menor que la longitud paralela (L c )). 4.6 Alargamiento: incremento en la longitud calibrada del extensómetro (L e ) en un momento dado del ensayo. 4.6.1 Porcentaje de alargamiento permanente: incremento en la longitud calibrada del extensómetro después de retirar de la probeta de ensayo un esfuerzo específico, expresado como un porcentaje de la longitud calibrada del extensómetro (L e ). 4.6.2 Porcentaje de alargamiento en el límite de fluencia (A e ): extensión entre el inicio de la fluencia que da una deformación localizada y el comienzo de la deformación homogénea que da un temple de trabajo suave. Se expresa como un porcentaje de la longitud calibrada del extensómetro (L e ). 4.7 Porcentaje de reducción del área (Z): cambio máximo en el área de sección transversal, que ha ocurrido durante el ensayo (S o - S u ); se expresa como un porcentaje del área de sección transversal original (S o ). 4.8 Fuerza máxima (F m ): la mayor fuerza que soporta la probeta durante el ensayo una vez se ha superado el límite de fluencia. 4.9 Esfuerzo: la fuerza dividida por el área de sección transversal inicial (S o ) de la probeta en cualquier momento del ensayo. 4.9.1 Resistencia a la tracción (R m ): esfuerzo correspondiente a la fuerza máxima (F m ). 4.9.2 Resistencia a la fluencia (límite de la fluencia): cuando el material metálico presenta un fenómeno de fluencia, se alcanza un punto durante el ensayo en el cual ocurre deformación plástica sin incremento en la fuerza. Se hace una distinción entre: 4.9.2.1 Resistencia de fluencia superior (R eh ): valor del esfuerzo en el momento en que se observa el primer descenso en la fuerza (véase la Figura 2). 2) 5, 65 S 5 4 S o o 3
4.9.2.2 Resistencia de fluencia inferior (R el ): el menor valor del esfuerzo durante la fluencia plástica, ignorando cualquier efecto transitorio (véase la Figura 2). 4.9.3 Resistencia a la prueba, con alargamiento no proporcional (R p ): esfuerzo al cual el alargamiento no proporcional es igual al porcentaje especificado de la longitud calibrada del extensómetro (L e ) (véase la Figura 3). El símbolo utilizado va seguido de un sufijo que indica el porcentaje prescrito de la longitud calibrada del extensómetro, por ejemplo: R p0,2. 4.9.4 Resistencia a la prueba, con alargamiento total (R t ): esfuerzo al cual el alargamiento total (extensión elástica más extensión plástica) es igual al porcentaje especificado de la longitud calibrada del extensómetro (L e ) (véase la Figura 4). El símbolo utilizado va seguido de un sufijo que indica el porcentaje prescrito de la longitud inicial calibrada del extensómetro, por ejemplo: R t0,5. 4.9.5 Resistencia establecida permanente (R r ): esfuerzo al cual, después de retirar una fuerza, no se ha excedido una elongación o extensión permanentes especificadas expresadas respectivamente como un porcentaje de la longitud calibrada original (L o ) o la longitud calibrada del extensómetro (L e ) (véase la Figura 5). El símbolo utilizado va seguido de un sufijo que da el porcentaje especificado de la longitud calibrada inicial o de la longitud calibrada del extensómetro (L e ), por ejemplo: R r0,2. 4
Anexo G (Anexo informativo) Bibliografía Documentos publicados sobre los efectos de la velocidad de deformación durante el ensayo de tensión Baron, HG "Effect of Strain Rate on Tensile Stress-Strain Characteristics of Metals," Met. Treatment 1962, 29 pp 25-30. Gillis, PG, Gross, TS "Effect of Strain Rate and Flow Properties", Vol. 8 (Mechanical Testing) ASM Metals Handbook, Ninth Edition, 1985. Gray, TGF, Sharp, J "Influence of Machine Type and Strain Rate Interaction in Tension Testing". ASTM, STP 1025, Factors that affect the Precision of Mechanical Tests, 1989. p.187-205 Gray, TGF "Tensile testing", Chapter 1 pl - 42, Mechanizal Testing, Edited by I Curbishesley, Published by the Institute of metals, 1988. Harding, J Effect of Temperature and Strain Rate on Strength and Ductility of Four Alloy Steels". Met. Technol. 4(J) Jan. 1977, p.6-16 Johnson, RF and Murray, JD "The effect of Rate of Straining on the 0,2% Proof Stress and Lower Yield Stress of Steel", ISI Publication No. 97, p. 79-85, 1967. Klueh, RL and Oakes, RE Strain Rate Effects on the Tensile Properties of a Bainitic 2 1/4 CrlMo Steel", Trans. ASME; jnl of Eng. Matl. and Technology October, 1977, p350-358. Krabiell A and Dahl W "Influence of Temperature and Strain Rate on the Yield Strength of Structural Steels of Different Strength". Arch. Eisenhuttenwes 52 (11) Nov. 1981 p429-436. Krabiell A and Dahl W "Influence of Temperature and Strain Rate on the Tensile and Elongation Properties of Structural Steels of Different Strengths". Arch. Eisenhuttenwes 52 (11) Nov. 1981 p437-444. Leslie, WC and Sober; RJ "The Strength of Ferrite and Martensite on Functions of Composition, Temperature and Strain Rate", Trans. ASM 1967, 60, p. 459. 5
Nagata, N, Yoshida, S and Sekimo, Y "Strain Rate, Temperature and Grain Size Dependence of the LYS of Polycrystalline Iron", Trans. ISIJ 1970, 10, p.173. Samanta, SK. "On Relating the Flow Stress of Aluminium and Copper to Strain, Strain Rate and Temperature", Int. J. Mech. Sci. 1969, 11, P433. Stelly, M "Influence of Deformation Rate on Tensile Behaviour of Five Steels (in French) Mem Etudes Scient. Rev. Metall 1980, 77 (7,8), P807. Watanabe, T "Effect of Strain Rate on Yield Behaviour of Cold Rolled Sheet Steel", trans. ISIJ 1982, 22, P385. 6
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