Страница 2: ДСТУ 7305:2013. Метали. Метод випробування на розтяг металів і сплавів за низьких та кріогенних температур (61633)

Примітка. За наявності вказівок у нормативно-технічній документації (далі — НД) на металопродукцію дозволено визначати умовну границю плинності (і відповідне осьове розтягувальне навантаження) за інших допусків на залишкову деформацію. Значення допуску треба вказати в позначці, наприклад а_0і5, аі,о-

5. ВІДБИРАННЯ ПРОБ І ВИГОТОВЛЕННЯ ЗРАЗКІВ

   1. Проби (заготовки) для зразків вирізають будь-яким способом, передбачаючи припуски на зону металу зі зміненими властивостями; спричиненими нагріванням або наклепуванням.

Місця та напрямки вирізання проб (заготовок) для зразків, їхню кількість і розміри припусків на вирізання має бути зазначено в НД на правила відбирання проб, заготовок та зразків або в НД на металопродукцію.

5. 2. Для випробувань за температури вище від 20 К (мінус 253 °С) використовують циліндричні зразки з початковим діаметром робочої частини 3 мм і більше та плоскі зразки з початковою товщи­ною 0,5 мм і більше. Початкова розрахункова довжина зразків становить /₀ = 5,65_Л/Ў^~ (короткі) або /о = 11,3^ (довгі). Початкову розрахункову довжину в міліметрах округлюють у більший бік до най­ближчого цілого числа, яке кратне п’яти для коротких зразків або кратне десяти для довгих зразків. Перевагу треба віддавати застосуванню коротких зразків. Розміри зразків наведено в додатках А і Б.

   3. Для випробувань за температури 20 К (мінус 253 °С) і нижче використовують короткі цилін­дричні зразки з початковим діаметром 3 мм або 4 мм, а для листового металу та стрічок завтовшки менше ніж 6 мм — короткі плоскі зразки, розміри яких наведено в додатках А і Б.За наявності вказівок у НД на металопродукцію можна застосовувати також інші типи зразків, зокрема циліндричний з початковим діаметром 7 мм згідно з [1].

   4. Форма та розміри головок плоских та циліндричних зразків, а також розміри перехідних час­тин від головок зразка до його робочої частини не є заданими, оскільки їх визначають за розмірами заготовок для виготовлення зразків, за способом закріплення зразків у захватах машини та влас­тивостями випробного матеріалу (рисунки А.1 — А.2, таблиці А.1 — А.2 додатка А та рисунок Б.1 до­датка Б, примітка 2 в додатку Б). Форма головки зразка та конструкція захватного пристосування ма­ють забезпечувати центрування зразка під час випробовування та не допускати зминання опорних поверхонь, проковзування, деформації та руйнування головок, не допускати руйнування зразка в місцях переходу від робочої частини до головок.

   5. У разі застосування тензометрів за температури вище від 20 К (мінус 253 °С) можна викори­стовувати зразки з іншими робочими довжинами І, більшими, ніж зазначені. За температури 20 К (мінус 253 °С) та нижче початкова розрахункова довжина за тензометром І_е має відповідати почат­ковій розрахунковій довжині зразка 1₀.

   6. Вимоги до виготовлення зразків, граничних відхилів розмірів робочої частини, маркування мають відповідати наведеним у ГОСТ 1497.

6. АПАРАТУРА І МАТЕРІАЛИ

   1. Для випробування використовують машини для випробувань на розтяг чи універсальні ма­шини всіх систем згідно з ГОСТ 28840, обладнані кліматичними камерами, кріокамерами, кріостатами, які мають забезпечувати охолодження зразків та можливість підтримувати сталість заданої темпера­тури зразка(-ів) під час випробовування.

Додаткові настанови щодо вимог та використовування випробних машин, зокрема автоматизова­них з комп'ютерним керуванням, — згідно з ДСТУ EN 10002-1.

• етиловий ректифікований спирт:

охолоджений льодом — за температури від 283 К до 273 К (від 10 °С до 0 °С);

охолоджений твердим діоксидом вуглецю — за температури від 273 К до 203 К (від 0 °С до мінус 70 °С);

охолоджений рідким азотом — за Температури від 273 до .173 К (від 0 °С до мінус 100 °С);

• рідкий азот — температура кипіння 77 К (мінус 196 °С) — згідно з ДСТУ ГОСТ 9293;

• рідкий водень — температура кипіння 20 К (мінус 253 °С);

• рідкий гелій — температура кипіння 4 К (мінус 269 °С).

Проміжні температури отримують дозованим автоматичним подаванням до кріостата парорідин­ної суміші:

• азоту в діапазоні температур від 273 К до 77 К (від мінус 100 °С до мінус 196 °С);

• водню — від 173 К до 20 К (від мінус 100 °С до мінус 253 °С)

• гелію — від 77 К до 4 К (від мінус 196 °С до мінус 269 °С).

У разі використовування рідких охолоджувачів їхній рівень має бути вищим від торця верхньої головки зразка не менше ніж на 15 мм.

5. 5. Охолоджувальне устатковання має забезпечувати рівномірне охолоджування робочої частини зразка з градієнтом температури, який не повинен перевищувати ± 2 К.

   6. Для вимірювання температури середовища від 283 К до 77 К (від 10 °С до мінус 196 °С) ви­користовують термометри рідинні з ціною поділки не більше ніж 1 К, для вимірювання температури зразка(-ів) — термоелектричні перетворювачі або термоперетворювачі опору із вторинними приладами класу точності не нижче ніж 0,5. Рівень рідкого охолоджувача фіксують напівпровідниковими перетворювачами опору, механічними рівневимірювачами поплавкового типу та іншими приладами.

   7. 1. Рідинні термометри мають відповідати вимогам ГОСТ 28498.

      2. Термоелектричні перетворювачі (термопари) мають відповідати вимогам ДСТУ 2838, ДСТУ 2857 і ДСТУ 3622.

      3. Термоперетворювачі опору мають відповідати вимогам ДСТУ 2858 і ДСТУ 3619.

   8. Тензометри мають відповідати вимогам ДСТУ EN 10002-1.

6. ПІДГОТОВУВАННЯ ДО ВИПРОБОВУВАННЯ

   1. Початкову розрахункову довжину зразка /₀ обмежують на робочій частині зразка мітками, які не пошкоджують його поверхні, з похибкою до 1 %. Для розраховування відносного видовження після розриву 8 та відносного рівномірного видовження 8_р рекомендовано наносити додаткові мітки, що не пошкоджують поверхню, через 5 мм або 10 мм.

Примітка 1. Якщо для визначення відносного видовження після розриву 8 і відносного рівномірного видовження 8р викорис­товують тензометр, то початкова розрахункова довжина зразка 1₀ відповідає початковій розрахунковій довжині за тензометром /_е.

За початкову площу поперечного перерізу F_o беруть найменше значення з округленням, як зазна­чено в таблиці 1.

Таблиця 1 — Округлення значень початкової площі поперечного перерізу зразка

Розміри у квадратних міліметрах

7.4 Для побудови температурних залежнос­тей механічних характеристик матеріалів реко­мендовано виконувати випробовування за темпе­ратур 283; 273; 253; 233; 213; 193; 173; 150; 120; 100; 77; 60; 40; 20; 4 К (10; 0; мінус 20; мінус 40; мінус 60; мінус 80; мінус 100; мінус 123; мінус 153; мінус 173; мінур 196; мінус 213; мінус 233; мінус 253; мінус 269 °С).

Для визначення наведених характеристик, а також границі переривчастої плинності за темпера­тури 20 К (мінус 253 °С) та нижче в середовищі парорідинної суміші гелію або водню випробовуван­ня виконують з номінальною швидкістю деформації не більше ніж 1,5 • Ю^с^-1, а в середовищі рідких гелію або водню — не більше ніж 2,0 • 10^-3 с“¹. У разі випробовування зразків, початкова площа поперечного перерізу яких перевищує 13 мм², номінальна швидкість деформації має становити не більше ніж 0,5-10"⁴ с^-1 у середовищах рідких гелію або водню, якщо в НД на металопродукцію немає інших вказівок.

Примітка 2. Відповідну номінальну швидкість деформування обчислюють у міліметрах за секунду як добуток номінальної швидкості деформації та початкової розрахункової довжини зразка.

8. ВИПРОБОВУВАННЯ

   1. Під час випробовування в рідкому гелії або в його парах після закріплення зразка гелієву (внутрішню) порожнину кріостата герметизують та виконують його попереднє вакуумування.

   2. Рівень рідкого охолоджувача під час випробовування потрібно контролювати та підтримувати у межах наведеного в 6.4 значення.

   3. Температуру середовища визначають за температурою контрольного зразка, розташованого в зоні рівномірного охолоджування. Відхил температури охолоджувального середовища від заданої не повинен перевищувати ± 2 К. Якщо немає вказівок у НД на металопродукцію, допустимо тимчасове переохолодження зразка. Під час випробовування зразків у середовищі скраплених газів вважають, що температура зразка дорівнює температурі кипіння охолоджувача.

   4. Якщо в НД на металопродукцію не зазначено тривалість витримування зразка(-ів) в охоло­джувачі за заданої температури, то тривалість витримування має становити:

• під час випробовування зразків у охолодженому етиловому спирті або охолоджувальному га­зоподібному середовищі — не менше ніж 15 хв для циліндричних зразків діаметром більше ніж 6 мм і для плоских зразків завтовшки більше ніж 4 мм та не менше ніж 10 хв для циліндричних зразків діа­метром 6 мм і менше та для плоских зразків завтовшки 4 мм і менше;

• під час випробовування зразків у рідкому азоті — 5 хв після закінчення бурхливого кипіння, а-в рідких гелії та водні — 5 хв після фіксації необхідного рівня залиття охолоджувача.

8. 1. Випробовування можуть бути завершені після досягнення заданого значення абсолютного видовження зразка та його розвантажування (без розриву зразка).

   2. Інші вимоги до випробовування наведено в ГОСТ 1497.

9. ОПРАЦЬОВУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ

   1. Під час випробовування реєструють діаграму розтягування. Масштаби діаграми по осях на­вантаження та видовження вибирають відповідно до вимог ГОСТ 1497.

   2. Границі пропорційності, плинності (фізичну та умовну)'та міцності, відносне видовження після розриву, відносне рівномірне видовження, відносне звуження поперечного перерізу циліндрич­них і плоских зразків визначають згідно з ГОСТ 1497.

Допустимо визначати відносне рівномірне видовження на коротких зразках за діаграмою розтя­гування (з масштабом по осі видовження не менше ніж 20:1, а по осі навантаження не більше ніж 10 МПа на 1 мм діаграми) як характеристику, що відповідає досягненню максимального осьового роз- тягувального навантаження, а якщо цьому передує поява переривчастої плинності — початку першого спаду навантаження, яке становить не менше ніж 1 % значення поточного навантаження (рисунок В.1 додатка В).

Приклади визначення навантажень, що відповідають границям плинності та міцності для найбільш характерних видів діаграм розтягування наведено на рисунках В.1 — В.4 додатка В.

9.5 Округлюють отримані результати відповідно до таблиці 2. Таблиця 2 — Округлення значень механічних характеристик