ASTM E604-18 Standardtestmethode für die dynamische Reißprüfung metallischer Materialien

Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm „ASTM E604-18 Standard Test Method for Dynamic Tear Testing of Metallic Materials“ beschreibt die dynamische Reißprüfung (DT) unter Verwendung von Proben mit einer Dicke von 5 mm bis 16 mm . Diese Prüfmethode gilt für Materialien mit einer Mindestdicke von 5 mm.

Das beschriebene Pressklingenverfahren zum Schärfen der Schnittfugenspitze beschränkt diese Prüfmethode im Allgemeinen auf Materialien mit einem Härtegrad von weniger als 36 HRC. Die Definition von 36 HRC ist eine Rockwell-Härtezahl von 18 auf der Rockwell-C-Skala, wie in der Norm „ASTM E24-36 Standardtestmethoden für die Rockwell-Härte metallischer Werkstoffe“ definiert.

Für diese Prüfmethode gelten die Definitionen mechanischer Prüfbegriffe in der Norm „ASTM E6-07 Standardterminologie für mechanische Prüfmethoden“. Darüber hinaus gelten für die Zwecke dieser Norm die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Unter dynamischer Reißenergie versteht man die Gesamtenergie, die erforderlich ist, um dynamische Reißproben zu brechen, die gemäß den Bestimmungen dieser Prüfmethode getestet wurden. Bei Pendelmaschinen ist die dynamische Reißenergie die Differenz zwischen der anfänglichen und der potenziellen Endenergie des Pendels bzw. der Pendel. Bei Fallgewichtsmaschinen ist die dynamische Reißenergie die Differenz zwischen der anfänglichen potentiellen Energie des Hammers und der Endenergie des Hammers, die durch ein kalibriertes Energiemesssystem bestimmt wird.
• Scherbruch bezieht sich auf den Anteil der Bruchfläche in der Probe, der im Schermodus (stabil) versagt, und wird als Prozentsatz ausgedrückt. Der Nettoquerschnitt kann die Nettoquerschnittsfläche vor dem Bruch oder die Fläche der Projektionsebene der Bruchfläche sein.

Bei der dynamischen Reißprüfung wird ein an einer Kante gekerbter Träger durch eine Dreipunktbiegung stoßbelastet und die dynamische Reißenergie wird aufgezeichnet. Dynamische Tränenproben werden durch Pendel- oder Fallgewichtsmaschinen gebrochen.

Der Wert der dynamischen Reißenergie ist ein Maß für den Widerstand gegen einen sich schnell ausbreitenden Bruch. In vielen Anwendungen ist der verbesserte Widerstand, der sich bei der Rissausweitung von einer scharfen Kerbe auf etwa eine Plattendicke entwickeln kann, von großem Interesse. Das Prüfverfahren liefert einen ausreichend langen Bruchweg, sodass die Ergebnisse als Maß für diese Eigenschaft dienen können.

Bruchflächen nichtaustenitischer Stähle, die in der Temperaturübergangszone getestet wurden, weisen Bereiche auf, die glänzend erscheinen, und Bereiche, die matt erscheinen. Helle, facettiert aussehende Bereiche werden Spaltbrüche genannt, und matt aussehende Bereiche werden Scherbrüche genannt, abhängig von den relevanten Brucharten auf der Mikroskala.

Diese Testmethode kann folgenden Zwecken dienen:

• In Forschung und Entwicklung zur Bewertung der Auswirkungen metallurgischer Variablen wie Zusammensetzung, Verarbeitung oder Wärmebehandlung oder Herstellungsprozessen wie Formen und Schweißen auf die dynamische Scherbruchfestigkeit neuer oder bestehender Materialien.
• Bei der Servicebewertung wird die Eignung eines Materials für eine bestimmte Anwendung nur dann bestimmt, wenn ein Zusammenhang zwischen dynamischer Reißenergie und Serviceleistung hergestellt wird.
• Durchführung einer Produktionsqualitätskontrolle, wenn Informationen, Abnahmespezifikationen und minimale dynamische Reißenergie angefordert werden. Eine detaillierte Diskussion der Grundlagen zur Bestimmung solcher Mindestwerte im Einzelfall würde den Rahmen dieser Prüfmethode sprengen.

Bei der für diese Tests verwendeten Prüfmaschine sollte es sich um eine Pendel- oder Fallgewichtsmaschine mit mehr als ausreichender Kapazität handeln, um die Probe mit einem einzigen Schlag zu zerbrechen. Dynamische Rissenergiewerte über 802 Prozent der anfänglichen potentiellen Energie des Aufpralls sind ungültig.

Die für die Durchführung dynamischer Reißtests an den meisten Stählen erforderliche Kapazität beträgt 16 J für 2700 mm dicke Proben und 5 J für 700 mm dicke Proben. Die erforderliche Kapazität zur Durchführung dynamischer Reißversuche an Gusseisen und Aluminiumlegierungen beträgt für die meisten Stähle weniger als 20 Prozent der oben angegebenen Werte.

Tests können mit Geschwindigkeiten von 4,0 bis 8,5 m/s durchgeführt werden. Die Geschwindigkeit sollte als Geschwindigkeit zwischen dem Schläger und der Probe im Moment des Aufpralls angegeben werden. Dieser Geschwindigkeitsbereich entspricht der Geschwindigkeit, mit der Hämmer aus einer Höhe von 0,8 bis 3,7 m fallen gelassen werden.

Die Schlagmaschine muss über eine kalibrierte Skala, Diagramme oder eine direkte Anzeige der Anfangs- und Endenergiewerte oder der Differenz zwischen Anfangs- und Endenergiewerten verfügen. Die Skalen-, Diagramm- oder Direktableseanzeige ist so unterteilt, dass dynamische Tränenenergiewerte innerhalb der in der Norm angegebenen Inkremente geschätzt werden können.

Der Fehler im Wert der dynamischen Reißenergie aufgrund eines Fehlers des Pendels oder des Fallgewichts oder eines Fehlers in der Fallhöhe sollte 1 Prozent nicht überschreiten. Wind und Reibung können durch eine Erhöhung der Fallhöhe ausgeglichen werden, wobei die Höhe den Nennwert um nicht mehr als 2,0 Prozent überschreiten darf.

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