ntc3353 - siderurgia

NORMA TCNICA NTC COLOMBIANA 3353

1997-11-26 SIDERURGIA. DEFINICIONES Y MTODOS PARA LOS ENSAYOS MECNICOS DE PRODUCTOS DE ACERO E: SIDERURGY. DEFINITIONS AND TEST METHODS FOR

MECHANICAL TESTING OF STEEL PRODUCTS.

CORRESPONDENCIA: la NTC es equivalente (EQV) a la

ASTM A 370:1995 DESCRIPTORES: producto metalrgico; siderurgia;

vocabulario tcnico; mtodo de ensayo; definicin; terminologa.

I.C.S: 77.040.10; 01.040.77 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin (ICONTEC) Apartado 14237 Bogot, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproduccin Primera actualizacin

PRLOGO El Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin, ICONTEC, es el organismo nacional de normalizacin, segn el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carcter privado, sin nimo de lucro, cuya Misin es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y proteccin al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del pas, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representacin de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalizacin Tcnica est garantizada por los Comits Tcnicos y el perodo de Consulta Pblica, este ltimo caracterizado por la participacin del pblico en general. La NTC 3353 (Primera actualizacin) fue ratificada por el Consejo Directivo de 1997-11-26. Esta norma est sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuacin se relacionan las empresas del comit 371005 Ensayos mecnicos para productos metlicos que colaboraron en el estudio de esta norma a travs de su participacin en el Consulta Pblica. ACERIAS PAZ DEL RO AGA - FANO BAVARIA COLTAVIRA COMESA DISTRIBUIDORA DE ACEROS DE COLOMBIA DISTRAL E.W. SAYBOLT Y CA. ELECTRODOS OERLIKON EMCOCABLES EMPRESA COLOMBIANA DE SOLDADURAS EMPRESAS PBLICAS DE MEDELLN ESTRUCTURAS CENO FBRICA NACIONAL DE AUTOPARTES GARNICA VILLAMIZAR INDUSEL INDUSTRIAS HIDRAULOMECNICAS INDUSTRIAS METLICAS BACHUE INDUSTRIAS SAMPER ISAGEN

LLORESA PRODUCTOS DE HIERRO Y ACERO POLITCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID QA/QC INSPECTION SYSTEM SAGER SCHLAGELOCK SIDEBOYAC SOCIEDAD COLOMBIANA DE INGENIEROS SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO TANQUES Y TAPAS INDUSTRIALES TUBOS DE OCCIDENTE UNIVERSIDAD ANTIOQUIA UNIVERSIDAD DEL VALLE UNIVERSIDAD EAFIT UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

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DIRECCIN DE NORMALIZACIN

NORMA TCNICA COLOMBIANA NTC 3353 (Primera actualizacin)

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SIDERURGIA. DEFINICIONES Y METODOS PARA LOS ENSAYOS MECNICOS DE PRODUCTOS DE ACERO 1. OBJETO 1.1 Esta norma cubre procedimientos y definiciones para ensayos mecnicos de productos de acero forjados y fundidos. Los diferentes ensayos mecnicos descritos en esta norma se usan para determinar las propiedades requeridas en la especificacin del producto. Se deben evitar las variaciones en los mtodos de ensayo y se deben seguir los mtodos normalizados para obtener resultados reproducibles y comparables. En los casos en que los requisitos de ensayo para ciertos productos sean nicos o sean una variacin de estos procedimientos generales, deben prevalecer los requisitos de ensayo de la especificacin para el producto. 1.2 Se describen los siguientes ensayos mecnicos:

Numerales Tensin Doblamiento Dureza Brinell Rockwell Impacto Palabras clave

5 a 13 14 15 16, 17 18 19 a 28 29

1.3 Los anexos cubren detalles particulares de ciertos productos, como sigue: Anexo Productos en barra Productos tubulares Elementos de fijacin Productos de alambre redondo Importancia del ensayo de impacto en barras con entalla Conversin del porcentaje de elongacin de probetas redondas a equivalentes para probetas planas Ensayo para cables trensados de mltiples alambres Aproximacin de los datos de ensayo Mtodos para ensayar barras de acero para refuerzo Procedimiento para usar y controlar la simulacin de ciclos trmicos

1 2 3 4 5 6 7 8 9

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1.4 Los valores expresados en unidades pulgada-libra se deben considerar normativos. 1.5 Cuando se hace referencia a esta norma en una especificacin de producto con valores mtricos, los valores de fluencia y tensin se pueden determinar en unidades pulgada - libra (ksi) y luego convertirlos a unidades SI (MPa). La elongacin determinada en longitudes calibradas en unidades pulgada - libra, de 2 pulgadas a 8 pulgadas, se puede reportar en longitudes expresadas en unidades SI de 50 mm 200 mm, respectivamente, segn sea aplicable. Por otra parte, cuando se haga referencia a esta norma en una especificacin de producto con valores en unidades pulgada - libra, los valores de fluencia y tensin se pueden determinar en unidades SI y luego se convierten a unidades en pulgada libra. La elongacin determinada en longitudes calibradas de 50 mm o 200 mm se puede reportar en longitudes expresadas en unidades pulgada - libra de 2 pulgadas u 8 pulgadas, respectivamente, segn sea aplicable. 1.6 En los casos en que pueda necesitarse informacin sobre criterios para evaluacin de laboratorios de ensayo, se recomienda el uso de la norma ASTM A 880. 1.7 Esta norma no pretende tratar todos los asuntos de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prcticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias antes de su uso. 2. REFERENCIAS NORMATIVAS 2.1 NORMAS ASTM A 703/A 703 M Specification for Steel Castings. General Requirements for Pressure Containing Parts. A 781 /A 781 M Specification for Castings. Steel and Alloy. Common Requirements for General Industrial Use. A 880 Practice for Criteria for use in Evaluation of Testing Laboratories and Organizations for Examination and lnspection of Steel. Stainless Steel and Related Alloys. E 4 Practices for Force Verification of Testing Machines. E 6 Terminology Relating to Methods of Mechanical Testing. E 8 Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. E 8M Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials [Metric]. E 10 Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials. E 18 Test Method for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials. E 23 Test Methods for Notched Bar lmpact Testing of Metallic Materials. E 29 Practice for Using Significant Digits in Test Data to Determine Conformance With Specifications. E 83 Practice for Verification and Classification of Extensometers.


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E 110 Test Method for lndentation Hardness of Metallic Materials by Portable Hardness Testers. E 190 Method for Guided Bend Test for Ductility of Welds. E 208 Test Method for Conducting Drop-Weight Test to Determine Nil-Ductility Transition Temperature of Ferric Steels. E 290 Test Method for Semi Guided Bend Test for Ductility of Metallic Materials. 2. OTRO DOCUMENTO ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VII, Division 1, Part UG 84. 3. PRECAUCIONES GENERALES 3.1 Ciertos mtodos de fabricacin como el doblamiento, forja y soldadura, u operaciones que involucran calentamiento, pueden afectar las propiedades del material que se ensaya. Por tanto, las especificaciones del producto cubren la etapa de fabricacin en la que se vaya a realizar el ensayo mecnico. Las propiedades obtenidas en ensayos antes de la fabricacin pueden no ser representativas del producto despus de que ha sido fabricado completamente 3.2 El maquinado o preparacin inadecuados de las probetas pueden dar resultados errneos. Se debe tener cuidado de garantizar una buena mano de obra en el maquinado. Las probetas mal maquinadas se deben descartar y sustituir por otras. 3.3 Los defectos en la probeta tambin afectan los resultados. Si una probeta desarrolla defectos, debe prevalecer la disposicin sobe repeticin del ensayo correspondiente a la especificacin aplicable para el producto. 3.4 Si alguna probeta falla por razones como problemas del equipo de ensayo o preparacin impropia de la probeta, se debe descartar y reemplazar por otra. 4. ORIENTACIN DE LAS PROBETAS DE ENSAYO 4.1 Los trminos "ensayo longitudinal" y "ensayo transversal" se usan slo en especificaciones del material para productos forjados y no son aplicables a las fundiciones. Cuando se hace esta referencia a una muestra de acero para ensayo o probeta, se aplican las siguientes definiciones: 4.1.1 Ensayo longitudinal: a menos que especficamente se defina de otro modo, significa que el eje longitudinal de la probeta es paralelo a la direccin de la mayor extensin del acero durante el laminado o forjado. El esfuerzo aplicado a una probeta para ensayo de tensin longitudinal se hace en direccin de la mayor extensin y el eje de plegado de una probeta para ensayo de doblamiento longitudinal forma ngulos rectos con la direccin de la mayor extensin. (Vanse las Figuras 1, 2a), y 2b)). 4.1.2 Ensayo transversal: a menos que especficamente se defina de otro modo, significa que el eje longitudinal de la probeta forma ngulos rectos con la direccin de la mayor extensin del acero durante el laminado o forjado. El esfuerzo aplicado a una probeta para ensayo de tensin transversal es a ngulos rectos con la mayor extensin y el eje de plegado de una probeta para


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ensayo de doblamiento transversal es paralelo a la mayor extensin (vase la Figura 1). 4.2 Los trminos "ensayo radial" y "ensayo tangencial" se usan en especificaciones del material para algunos productos circulares forjados y no son aplicables a las fundiciones. Cuando se hace esta referencia a una muestra de acero para ensayo o probeta, se aplican las siguientes definiciones: 4.2.1 Ensayo radial: a menos que especficamente se defina de otro modo, significa que el eje longitudinal de la probeta es perpendicular al eje del producto y coincide con uno de los radios de un crculo dibujado con una punta sobe el eje del producto como un centro (vase la Figura 2a)). 4.2.2 Ensayo tangencial: a menos que especficamente se defina de otro modo, significa que el eje longitudinal de la probeta es perpendicular al plano que contiene el eje del producto y tangente a un crculo dibujado con una punta sobre el eje del producto como un centro (vanse las Figuras 2a), 2b), 2c) y 2d)).

ENSAYO DE TENSIN 5. DESCRIPCIN 5.1 El ensayo de tensin relacionado con el ensayo mecnico de los productos de acero somete una probeta maquinada o una de seccin completa del material en examen, a una carga medida, suficiente para causar ruptura. Las propiedades resultantes que se observan se definen en la norma ASTM E6. 5.2 En general el equipo y los mtodos de ensayo se indican en la norma ASTM E8. Sin embargo hay ciertas excepciones a las prcticas de dicha norma en el ensayo del acero, las cuales estn cubiertas por la presente norma. 6. PARMETROS DE LAS PROBETAS DE ENSAYO 6.1 SELECCIN Las muestras de acero para ensayo se deben elegir de acuerdo con las especificaciones aplicables para el producto. 6.1.1 Aceros fraguados Los productos de acero fraguados se ensayan usualmente en direccin longitudinal, pero en algunos casos, cuando el tamao lo permite y el servicio lo justifica, el ensayo se hace en direccin transversal, radial o tangencial (vanse las Figuras 1 y 2). 6.1.2 Aceros forjados Para forjas de dado abierto el metal para ensayo de tensin se hace dejando extensiones o prolongaciones en uno o ambos extremos de las forjas, sea en todas o en un nmero representativo, como indiquen las especificaciones aplicables del producto. Las probetas normalmente se toman en el radio medio. Ciertas especificaciones de producto permiten el uso de una barra representativa o la destruccin de una parte de la produccin con propsitos de


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ensayo. Para forjas de anillo o con forma de disco, el metal de ensayo se hace aumentando el dimetro, espesor o longitud de la forja. Las forjas de discos recalcados o anulares, que se trabajan o extienden forjando en una direccin perpendicular a su eje, suelen tener su extensin principal a lo largo de crculos concntricos y para ellas, las probetas de ensayo de tensin tangencial se obtienen de metal extra en la periferia o extremo de la forja. Para algunas forjas, como los rotores, se requieren ensayos de tensin radial. En tales casos, las probetas se cortan de sitios especiales. 6.1.3 Aceros fundidos Las muestras de acero para fundiciones a partir de las cuales se preparan probetas deben ser conforme indican las normas ASTM A 703/ A 703 M ASTM A 718/ A 718 M, segn sea aplicable. 6.2 TAMAOS Y TOLERANCIAS Las probetas deben tener el espesor completo o su parte del material tal como se lmina, o pueden maquinarse a la forma y dimensiones que indican las Figuras 3 a 6 inclusive. La seleccin del tamao y tipo de probeta se prescribe en la especificacin aplicable del producto. Las probetas de secciones completas se deben ensayar en una longitud de 8 pulgadas (200 mm) a menos que se indique algo diferente en la especificacin del producto. 6.3 OBTENCIN DE LAS PROBETAS Las probetas se cortan con sierra o soplete de porciones del material. Generalmente, se maquinan de forma que tengan una seccin transversal reducida en la mitad de su longitud para obtener una distribucin uniforme del esfuerzo sobre la seccin transversal y localizar la zona de fractura. Cuando las muestras de acero se cortan se debe tener cuidado de retirar, mediante maquinado, todas las reas distorsionadas, trabajadas en fro o afectadas por el calor, de los bordes de la seccin que se usa en la evaluacin del ensayo. 6.4 ENVEJECIMIENTO DE LAS PROBETAS A menos que se especifique algo diferente, se debe permitir el envejecimiento de las probetas para ensayo de tensin. El ciclo de tiempo-temperatura que se emplee debe ser tal que los efectos de procesamientos previos no generen cambios en el material. Esto se puede lograr envejeciendo a temperatura ambiente por 24 h a 48 h en menor tiempo a temperaturas moderadamente ms elevadas, hirviendo en agua, calentando en aceite o en un horno. 6.5 MEDIClN DE LAS DIMENSIONES DE LAS PROBETAS 6.5.1 Probetas normalizadas de seccin rectangular para ensayo de tensin Estas formas de probeta se ilustran en la Figura 3. Para determinar el rea de la seccin transversal, la dimensin del ancho en el centro se mide con aproximacin a 0,005 pulgadas (0,13 mm) para las probetas de 8 pulgadas (200 mm) de longitud calibrada y 0,001 pulgadas (0,025 mm) para las probetas de 2 pulgadas (50 mm) de espesor, de la Figura 3. La dimensin del espesor en el centro se mide con aproximacin a 0,001 pulgadas para ambas probetas. 6.5.2 Probetas normalizadas de seccin redonda para ensayo de tensin Estas formas se ilustran en las Figuras 4 y 5. Para determinar el rea de la seccin transversal, el dimetro se mide en el centro de la longitud calibrada con aproximacin a 0,001 pulgadas (0,025 mm), (vase la Tabla 1).


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6.6 GENERALIDADES Las probetas deben ser de tamao sustancialmente completo o maquinadas, como indique la especificacin del producto para el material que se est ensayando. 6.6.1 Las probetas preparadas de forma inadecuada con frecuencia dan resultados de ensayo no satisfactorios. Es importante tener cuidado en la preparacin de las probetas, en especial en el maquinado, para garantizar una buena manufactura. 6.6.2 Se recomienda que el rea de la seccin transversal de la probeta est en el centro de la longitud calibrada para garantizar la fractura dentro de esta longitud. Esto se logra con el ahusamiento en la longitud calibrada, permitido para cada probeta que se describe en las siguientes secciones: 6.6.3 Para materiales frgiles se recomiendan las aristas de radio amplio en los extremos de la longitud calibrada. 7. PROBETAS TIPO PLACA En la Figura 3 se muestra la probeta normalizada. sta se usa para ensayar materiales metlicos en forma de plancha, formas estructurales y tipo barra y materiales planos con un espesor nominal de 3/16 de pulgada (5 mm) o ms. Cuando las especificaciones del producto lo permiten, se pueden usar otros tipos de probetas. Nota 1. Cuando la especificacin del producto lo prescribe, se puede usar la probeta con una longitud calibrada de 8 pulgadas que se ilustra en la Figura 3, para materiales en lminas y flejes. 8. PROBETAS TIPO LMINA En la Figura 3 se ilustra la probeta normal tipo lmina. sta se usa para ensayar materiales metlicos en forma de plancha, lmina, alambre plano, flejes, bandas y anillos con un espesor nominal que oscila entre 0,005 pulgada y 3/4 de pulgada (0,13 mm a 19 mm). Cuando las especificaciones del producto lo permiten, se pueden usar otros tipos de probeta, como se indica en la seccin 7 (Vase la nota 1). 9. PROBETAS REDONDAS 9.1 Las probeta normalizada de seccin redonda de 0,500 pulgadas (12,5 mm) de dimetro que se muestra en la Figura 5 se usa generalmente para ensayar materiales metlicos tanto fundidos como forjados. 9.2 La Figura 4 tambin muestra probetas de tamao pequeo proporcionales a las normalizadas. stas se pueden usar cuando es necesario ensayar materiales a partir de los cuales no se pueden preparar probetas normalizadas o las que se ilustran en la Figura 3. Se pueden usar otros tamaos de probetas redondas pequeas. En ellas es importante que la longitud calibrada para medir la elongacin sea cuatro veces el dimetro de la probeta (vanse la nota 4 y la Figura 4).


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9.3 La forma de los extremos de las probetas fuera de la longitud calibrada debe ser adecuada para el material y de una seccin que ajuste a los soportes o mordazas de la mquina de ensayo, de manera que las cargas se apliquen axialmente. En la Figura 5 se ilustran probetas con varios tipos de extremos que han dado resultados satisfactorios. 10. MARCAS DE CALIBRACIN Las probetas que aparecen en las Figuras 3 a 6 deben tener marcas de calibracin hechas con un centro punto, gramil, con un dispositivo mltiple o dibujadas con tinta. El propsito de estas marcas es determinar el porcentaje de elongacin. Las marcas hechas con punzn deben ser claras, agudas y adecuadamente espaciadas. La localizacin del esfuerzo en las marcas hace que las probetas duras sean susceptibles de empezar a fracturarse en ellas. Las marcas para medir la elongacin despus de la fractura deben hacerse en la parte plana o en el bode de la extensin plana de la probeta y dentro de la seccin paralela: para las probetas de 8 pulgadas de longitud calibrada, vase la Figura 3, se pueden usar uno o ms conjuntos de marcas, con la opcin de usar marcas intermedias dentro de esta longitud. Las probetas rectangulares de 2 pulgadas de longitud calibrada, vase la Figura 3, y las probetas redondas, vase la Figura 4, se marcan con un punzn de doble punta, o se graban. Se puede usar uno o ms conjuntos de marcas, pero un conjunto debe estar aproximadamente en el centro de la seccin reducida. Las mismas precauciones se deben observar cuando la probeta es de seccin completa. 11. OPERACIONES Y APARATOS DE ENSAYO 11.1 SISTEMAS DE CARGA Hay dos tipos generales de sistemas de carga mecnico (tornillo de potencia) o hidrulico. Difieren principalmente en la variabilidad de la tasa de aplicacin de la carga. Las mquinas antiguas se limitan a un pequeo nmero de velocidades fijas. Algunas mquinas modernas, y todas las hidrulicas permiten variaciones progresivas en todo el rango de velocidades. 11.2 La mquina para el ensayo de tensin se debe mantener en buenas condiciones de operacin, usarse slo en el rango correcto de carga y calibrarse peridicamente de acuerdo con lo establecido en la ltima actualizacin de la norma ASTM E4. Nota 2. Muchas mquinas estn equipadas con registradores de deformacin/esfuerzo, para graficar automticamente las curvas de dicha deformacin. Hay que anotar que algunas tienen un componente medidor de carga completamente separado del indicador de la mquina de ensayo. Estos registradores se deben calibrar por separado. 11.3 CARGA La funcin de la mordaza o dispositivo de fijacin de la mquina de ensayo es transmitir la carga desde los cabezales de la mquina a la probeta. El requisito esencial es que la carga se transmita axialmente. Esto implica que los centros de la accin de las mordazas deben estar alineados en lo posible, con el eje de la probeta al comienzo y durante el ensayo y que el doblamiento o torsin se debe reducir al mnimo. Para probetas de seccin reducida, la fijacin se debe limitar al rea de las mordazas. En el caso de ciertas secciones ensayadas en tamao completo, la carga no axial es inevitable y se debe admitir.


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11.4 VELOCIDAD DE ENSAYO La velocidad de ensayo no debe ser mayor que aqulla a la que las lecturas de carga y deformacin se pueden tomar con precisin. En ensayos de produccin, la velocidad de ensayo se expresa generalmente (1) en trminos de velocidad autnoma de la cruceta (tasa de movimiento de la cruceta cuando no est bajo carga) (2) en trminos de tasa de separacin de los dos cabezales de la mquina de ensayo bajo carga, (3) en trminos de tasa de deformacin de la probeta. Se recomiendan como adecuadas para la mayora de los productos de acero las siguientes limitaciones en la velocidad de ensayo Nota 3. Los ensayos de tensin en que se usan mquinas de anillo cerrado (con control de retroalimentacin de la tasa), no se deben realizar con control de carga, ya que este modo de ensayo causa aceleracin de cruceta sobre la fluencia y elevacin de la resistencia medida a la fluencia. 11.4.1 Se puede emplear cualquier velocidad conveniente hasta la mitad del punto de fluencia o de la resistencia a la fluencia. Cuando se alcanza este punto, la tasa autnoma de separacin de las crucetas se debe ajustar para que no exceda 1/16 de pulgada por min por pulgada de la seccin reducida, o la distancia entre las mordazas, para probetas que no tengan seccin reducida. En cualquier caso, la velocidad mnima de ensayo no debe ser menor que 1/10 de las velocidades mximas especificadas para determinar el punto de fluencia o la resistencia a la fluencia y la resistencia a la traccin. 11.4.2 Se permite fijar la velocidad de la mquina de ensayo ajustando la velocidad autnoma de la cruceta a los valores especificados, ya que la tasa de separacin de las cabezas bajo carga en estas posiciones es menor que los valores especificados de velocidad de la cruceta en vaco. 11.4.3 Como alternativa, si la mquina tiene un dispositivo para indicar la velocidad de carga, se puede ajustar la velocidad de la mquina desde la mitad del punto de fluencia especificado o de la resistencia a la fluencia, hasta el punto de fluencia o la resistencia a la fluencia, de forma que la tasa de esfuerzo no exceda los 100 000 psi/min (690 MPa/min). Sin embargo, la tasa mnima de esfuerzo no debe ser menor que 10 000 psi/min (70 MPa/min). 12. TERMINOLOGA Para las definiciones de trminos relacionados con los ensayos de tensin, incluyendo resistencia a la traccin, punto de fluencia, resistencia a la fluencia, elongacin y reduccin de rea, se debe consultar la norma ASTM E6. 13. DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES DE TENSIN 13.1 PUNTO DE FLUENCIA El punto de fluencia es el primer esfuerzo en un material, menor que el mximo esfuerzo obtenible, en el cual ocurre un aumento de la deformacin sin aumento en el esfuerzo. El punto de fluencia est destinado para aplicacin slo con materiales que puedan presentar la caracterstica particular de un incremento en la deformacin sin aumento en el esfuerzo. El diagrama de esfuerzo - deformacin se caracteriza por una inflexin rpida o discontinuidad. El punto de fluencia se determina por uno de los siguientes mtodos:


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13.1.1 Mtodo de desnivelacin del brazo o detencin del indicador En este mtodo se aplica una carga creciente a la probeta a una tasa uniforme. Cuando se usa una mquina de palanca y contrapeso, se mantiene el brazo en equilibrio corriendo el contrapeso a una tasa aproximadamente uniforme. Cuando se alcanza el punto de fluencia del material, cesa el aumento de carga, pero se corre el contrapeso un poco ms all de la posicin de equilibrio y el brazo de la mquina se desnivela por un intervalo corto, pero apreciable. Cuando se usa una mquina con indicador de carga, hay una detencin o "duda" del puntero indicador de carga, que corresponde a la desnivelacin del brazo. Se anota la carga en los momentos de desnivelacin del brazo o detencin del puntero y se registran los correspondientes esfuerzos como el punto de fluencia. 13.1.2 Mtodo de diagrama autogrfico Cuando se obtiene un diagrama de esfuerzo - deformacin en forma de codo agudo, mediante el dispositivo de registro autogrfico, se toma el esfuerzo correspondiente a la parte ms alta del codo (vase la Figura 7) el esfuerzo con el cual la curva desciende al punto de fluencia. 13.1.3 Mtodo de extensin total bajo carga Cuando se somete un material a ensayo para determinar el punto de fluencia, y las probetas pueden no presentar una deformacin desproporcionado bien definida que caracteriza un punto de fluencia tal como se mide por la cada del brazo, la detencin del puntero o el diagrama autogrfico, se puede determinar un valor equivalente al punto de fluencia en su significado prctico con el mtodo que se indica a continuacin y se puede registrar como el punto de fluencia: se une un extensmetro clase C uno mejor (vanse las notas 4 y 5) a la probeta. Cuando se alcanza la carga que produce una extensin especificada (vase la nota 6) se registra el esfuerzo correspondiente a la carga como punto de fluencia y se retira el extensmetro (vase la Figura 8). Notas: 4) Existenn dispositivos automticos que determinan la carga en la extensin total especificada sin representar

una curva de esfuerzo - deformacin. stos se pueden usar si se ha demostrado su exactitud. Se acepta el uso de calibradores multiplicadores y otros dispositivos similares, si se ha demostrado que su exactitud es equivalente a la de un extensmetro Clase C.

5) Se recomienda consultar la norma ASTM E 83. 6) Para acero con un punto de fluencia especificado no mayor de 80 000 psi (550 MPa), un valor apropiado es

una longitud calibrada de 0,005 pulgadas/pulgada. Para valores mayores, este mtodo no es vlido a menos que se aumente la extensin total del lmite.

13.2 ESFUERZO DE FLUENCIA El esfuerzo de fluencia es aqul con el cual un material presenta una desviacin lmite especificada con respecto a la proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformacin. La desviacin se expresa en trminos de deformacin, porcentaje de deformacin, extensin total bajo carga, etc. El punto de fluencia se determina por uno de los siguientes mtodos:


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13.2.1 Mtodo del desplazamiento Para determinar la resistencia a la fluencia por este mtodo es necesario tener datos seguros (autogrficos o numricos) a partir de los cuales se pueda dibujar un diagrama de esfuerzo - deformacin (vase la Figura 9). Luego, en el diagrama se traza Om igual al valor especfico del desplazamiento, se traza "mn" paralela a "OA y as se ubica "r, la interseccin de "mn" con la curva de esfuerzo - deformacin correspondiente a la carga "R", que es la carga de resistencia a la fluencia. Al registrar los valores de la resistencia a la fluencia obtenidos por este mtodo, el valor especfico de "desplazamiento" que se use se anota entre parntesis despus del trmino resistencia a la fluencia, as: Resistencia a la fluenda (desplazamiento de 0,2 %) = 52 000 psi (360 MPa). Con este mtodo se requiere un extensmetro con aumento mnimo de 250 a 1. Un extensmetro clase B1 cumple este requisito (vanse las notas 5 y 7). Vase tambin la nota 8 para dispositivos automticos. 13.2.2 Mtodo de extensin bajo carga En los ensayos que se realizan para determinar la aceptacin o rechazo de material cuyas caractersticas de esfuerzo - deformacin se conozcan bien por ensayos previos en materiales similares en los que se haya graficado un diagrama de esfuerzo - deformacin, se conocer la deformacin total correspondiente al esfuerzo con el cual ocurre el desplazamiento especificado (vanse las notas 8 y 9), dentro de lmites satisfactorios. El esfuerzo sobre la probeta, cuando se alcanza esta deformacin total, es el valor de la resistencia a la fluencia. La deformacin total se puede obtener satisfactoriamente con un extensmetro clase B1 (vanse las Notas 4, 5 y 7). Notas: 7) La forma de una curva de esfuerzo - deformacin determinada de manera autogrfica, puede verse

afectada por numerosos factores como la fijacin de la probeta en las mordazas, la rectificacin de una probeta doblada debido a esfuerzos residuales y la carga rpida permitida en el numeral 11.4.1. Por lo general, los errores en esta parte de la curva se deberan ignorar y aproximar por una lnea, como la que se usa para determinar la extensin bajo carga.

8) Existen dispositivos automticos que determinan el desplazamiento de la resistencia a la fluencia sin

representar una curva de esfuerzo - deformacin. Estos dispositivos se pueden usar si se ha demostrado su exactitud.

9) La magnitud apropiada de la extensin bajo carga vara obviamente con el rango de resistencia del acero

particular que se ensaye. En general, el valor de la extensin bajo carga aplicable al acero a cualquier nivel de resistencia se puede determinar con base en la suma de la deformacin proporcional y la deformacin plstica esperada con la resistencia especificada a la fluencia. Se utiliza la siguiente ecuacin:

Extensin bajo carga, pulgadas por pulgada de longitud calibrada = (RF/ E) + r

Donde: R F = resistencia especificada a la fluencia, psi MPa E = modulo de elasticidad, psi MPa r = lmite de deformacin plstica, pulgadas/pulgada


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13.3 RESISTENCIA A LA TRACCIN La resistencia a la traccin se calcula dividiendo la carga mxima que la probeta sostiene durante un ensayo de tensin por el rea original de la seccin transversal de la probeta. 13.4 ELONGACIN 13.4.1 Se juntan los extremos de la probeta fracturada cuidadosamente y se mide la distancia entre las marcas de calibracin con aproximacin a 0,01 pulgadas (0,25 mm) para longitudes calibradas de hasta 2 pulgadas y con aproximacin a 0,5 % de la longitud calibrada para longitudes calibradas de ms de 2 pulgadas. Se puede emplear una escala de lectura de 0,5 % de la longitud calibrada. La elongacin es el aumento en la longitud, expresado como un porcentaje de la longitud original calibrada. Al registrar los valores de elongacin, se da tanto el aumento del porcentaje como la longitud original. 13.4.2 Si alguna parte de la fractura ocurre fuera de la mitad de la longitud calibrada o en una marca grabada o hecha con punzn, el valor de elongacin obtenido puede no ser representativo del material. Si la elongacin as medida cumple los requisitos mnimos especificados, no se hacen ms ensayos, pero si no los cumple, se descarta el ensayo y se debe repetir. 13.5 REDUCCIN DEL REA Los extremos de la probeta fracturada se unen y se mide el dimetro promedio o el ancho y espesor en la seccin transversal ms pequea con la misma exactitud que con las dimensiones originales. La diferencia entre el rea encontrada de esta forma y el rea de la seccin transversal original expresada como un porcentaje del rea original es la reduccin del rea.

ENSAYO DE DOBLAMIENTO 14. DESCRIPCIN 14.1 El ensayo de doblamiento es un mtodo para evaluar la ductilidad, pero no se puede considerar como un medio cuantitativo para predecir el funcionamiento en servicio en operaciones de doblamiento. La severidad del ensayo de doblamiento es principalmente una funcin del ngulo de doblamiento y el dimetro interior al que se dobla la probeta y de la seccin transversal de la probeta. Estas condiciones varan segn el sitio y orientacin en que est la probeta y la composicin qumica, propiedades de traccin, dureza, tipo y calidad del acero especificado. Las NTC 523 y la ASTM E 290 contienen los mtodos de realizar este ensayo. 14.2 A menos que se especifique algo diferente, se debe permitir el envejecimiento de las probetas para ensayo de doblamiento. El ciclo de tiempo- temperatura empleado debe ser tal que los efectos del procesamiento previo no sufran cambios materiales. Esto se puede lograr envejeciendo a temperatura ambiente por 24 h 48 h en menos tiempo a temperaturas moderadamente ms altas hirviendo en agua, calentando en aceite o en un horno. 14.3 Se dobla la probeta a temperatura ambiente a un dimetro interno, designado en las especificaciones del producto, hasta el punto especificado sin agrietamiento notable en el exterior de la parte doblada. La velocidad de doblamiento generalmente no es un factor importante.


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ENSAYO DE DUREZA 15. GENERAUDADES 15.1 El ensayo de dureza es un medio para determinar la resistencia a la penetracin y ocasionalmente se emplea para obtener una rpida aproximacin de la resistencia a la traccin. En las Tablas 2A, 2B, 2C y 2D se da la conversin de las mediciones de dureza desde una escala a otra o se obtiene la resistencia aproximada a la traccin. Estos valores de conversin se han obtenido de curvas generadas por computador y se presentan con aproximacin a 0,1 punto para permitir una reproduccin exacta de esas curvas. Como todos los valores convertidos se deben considerar aproximados, todos los nmeros de dureza Rockwell convertidos se deben aproximar al siguiente nmero entero ms prximo. 15.2 ENSAYOS DE DUREZA 15.2.1 Si la especificacin del producto permite ensayos de dureza alternativos para determinar la conformidad con un requisito de dureza especificado, se deben usar las conversiones que aparecen en las Tablas 2A, 2B, 2C y 2D. 15.2.2 Al registrar los nmeros de dureza convertidos, la dureza medida y la escala de ensayo se deben indicar entre parntesis, por ejemplo: 353 HB (38 HRC). Esto significa que se obtuvo un valor de dureza de 38 con la escala Rockwell C y se convirti a dureza Brinell de 353. 16. DUREZA BRINELL 16.1 DESCRIPCIN 16.1.1 Se aplica una carga determinada a una superficie plana de la probeta por ensayar, a travs de una esfera dura de dimetro especificado. El dimetro promedio de la indentacin se usa como base para calcular el nmero de dureza Brinell. El cociente de la carga aplicada dividido por el rea de la superficie de la penetracin, que se considera esfrica, se llama nmero de dureza Brinell (HB) de acuerdo con la siguiente ecuacin:

)]dD-D/2)(DP/[( HB 22 -p= Donde: HB = nmero de dureza Brinell p = carga aplicada, kgf D = dimetro de la esfera de acero, mm d = dimetro promedio de la penetracin, mm Notas: 10) El nmero de dureza Brinell se obtiene de manera ms conveniente en las tablas normalizadas como la

Tabla 3, que muestra los nmeros correspondientes a los diferentes dimetros de indentacin, usualmente en incrementos de 0,05 mm.

11) En 1 NTC 3, se expresan los valores en unidades del SI, mientras que aqu se usan kg/m.


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16.1.2 El ensayo normal de dureza Brinell con una esfera de 10 mm emplea una carga de 3 000 kgf para materiales duros y una carga de 1 500 kgf 500 kgf para las secciones delgadas o materiales blandos (vase el Anexo A.2 sobre productos de acero tubulares). Se pueden usar otras cargas y diferentes tamaos de indentadores cuando se especifique. Al registrar los valores de dureza, se debe indicar el dimetro de la esfera y la carga, excepto cuando se use una esfera de 10 mm y una carga de 3 000 kgf. 16.1.3 Los rangos de dureza se pueden especificar apropiadamente slo para materiales templados y revenidos o normalizados y templados. Para materiales recocidos slo se recomienda especificar una cifra mxima. Para material normalizado se puede especificar una dureza mxima o mnima mediante acuerdo. En general, no se deben aplicar requisitos de dureza al material no tratado. 16.1.4 La dureza Brinell se puede exigir cuando no se especifican propiedades de traccin. 16.2 APARATOS El equipo debe cumplir los siguientes requisitos: 16.2.1 Mquina de ensayo Una mquina para ensayo de dureza Brinell se acepta para uso en un rango de carga dentro del cual su dispositivo de medicin de carga tenga una exactitud de 1 %. 16.2.2 Microscopio de medicin Las divisiones de la escala del micrmetro del microscopio u otros dispositivos de medicin que se usen para medir el dimetro de las penetraciones deben ser tales que permitan la medicin directa del dimetro a 0,1 mm y el clculo del dimetro a 0,05 mm. Nota 12. Este requisito se aplica a la construccin del microscopio solamente y no a la medicin de la penetracin. Vase el numeral 16.4.3. 16.2.3 Esfera normalizada La esfera normalizada para el ensayo de dureza Brinell tiene 10 mm (0,393 7 pulgadas) de dimetro con una desviacin con respecto a este valor no mayor que 0,005 mm (0,000 4 pulgadas) en cualquier dimetro. Una esfera adecuada para uso no debe mostrar un cambio permanente en su dimetro mayor que 0,01 mm (0,000 4 pulgadas), cuando se presiona con una fuerza de 3 000 kgf contra la probeta. 16.3 PROBETA Los ensayos de dureza Brinell se hacen en reas preparadas y se retira suficiente metal de la superficie para eliminar el metal descarburado y otras irregularidades de la superficie. El espesor de la pieza ensayada debe ser tal que no aparezcan protuberancias ni otras marcas que indiquen el efecto de la carga en el costado de la pieza opuesto a la penetracin.


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16.4 PROCEDIMIENTO 16.4.1 Es esencial que las especificaciones aplicables del producto indiquen claramente la posicin en la cual se deben hacer las indentaciones y el nmero de ellas que se requiere. La distancia del centro de la penetracin desde el borde de la probeta o de otra penetracin debe ser al menos dos y media veces el dimetro de la indentacin. 16.4.2 La carga se aplica por lo menos durante 15 s. 16.4.3 Se miden dos dimetros de la penetracin en ngulos rectos con aproximacin a 0,1 mm, se calculan con aproximacin a 0,05 mm y se promedian con aproximacin a 0,05 mm. Si los dos dimetros difieren por ms de 0,1 mm se descartan las lecturas y se hace una nueva indentacin. 16.4.4 En aceros cuya dureza sea mayor de 450 HB no se usan esferas de acero ni se usan esferas de carburo en aceros cuya dureza sea mayor que 650 HB. El ensayo de dureza Brinell no se recomienda para materiales con una dureza mayor que 650 HB. 16.4.4.1 Si se usa una esfera en un ensayo de una probeta cuyo nmero de dureza Brinell sea mayor que el lmite para la esfera (indicado en el numeral 16.4.4) la esfera se descarta y se reemplaza con una nueva o se mide de nuevo para garantizar la conformidad con los requisitos de la NTC 3. 16.5 PROCEDIMIENTO DETALLADO Para requisitos detallados de este ensayo, se recomienda consultar la ultima versin de la NTC 3. 17. ENSAYO DE DUREZA MEDIANTE UN INSTRUMENTO PORTTIL 17.1 INSTRUMENTOS PORTTILES Bajo ciertas circunstancias se recomienda sustituir un instrumento porttil para ensayo Brinell, el cual se calibra para que d resultados equivalentes a los de la mquina Brinell normalizada en una barra de ensayo de comparacin de aproximadamente la misma dureza que el material por ensayar. 17.2 PROCEDIMIENTO DETALLADO Para requisitos detallados del ensayo porttil, se recomienda consultar la ultima versin de la norma ASTM E 110. 18. ENSAYO ROCKWELL 18.1 DESCRIPCIN 18.1.1 En este ensayo se obtiene un valor determinando la profundidad de la indentacin de una punta de diamante o una esfera de acero en la probeta bajo ciertas condiciones fijadas arbitrariamente. Se aplica primero una carga menor de 10 kgf, la cual hace penetracin inicial, se fija el indentador en el material y se sostiene en su posicin. Luego se aplica una carga mayor que depende de la escala que se use, aumentando la profundidad de la indentacin. La carga mayor se retira y, con la carga menor an actuando se determina el nmero de dureza Rockwell, que es proporcional a la diferencia en la indentacin entre las cargas mayor y menor;


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esto se hace generalmente con la mquina y se presenta en un dial, pantalla digital, impresora u otro dispositivo. ste es un nmero arbitrario que aumenta al aumentar la dureza. Las escalas que se usan con mayor frecuencia son: Smbolo de la escala lndentador Carga mayor, kgf Carga menor, kgf

B

C

esfera de acero de 1/1 6 de pulgada

Punta de diamante

100

150

10

10

18.1.2 Para ensayar aceros muy delgados o capas de superficies delgadas se usan mquinas de dureza superficial Rockwel. Se aplican cargas de 15 kgf, 30 kgf 45 kgf sobre una esfera de acero endurecida o un penetrador de diamante, para cubrir el mismo rango de valores de dureza que para cargas ms pesadas. Las escalas de dureza superficial son: Smbolo de la escala lndentador Carga mayor, kgf Carga menor, kgf

15 T

30 T

45 T

15 N

30 N

45 N




Punta de diamante

Punta de diamante

Punta de diamante

15

30

45

15

30

45

3

3

3

3

3

3

18.2 INFORME DE LA DUREZA Al registrar los valores de dureza, el nmero de dureza siempre precede al smbolo de la escala; por ejemplo: 96 HRB, 40 HRC, 75 HRN 77 HR30T. 18.3 BLOQUES DE ENSAYO Las mquinas se deben revisar para asegurarse de que estn en buenas condiciones por medio de bloques de ensayo Rockwell normalizados. 18.4 PROCEDIMIENTO DETALLADO Para requisitos detallados de este ensayo, se recomienda consultar la ultima versin de las NTC 19 y NTC 3996.

ENSAYO DE IMPACTO CHARPY 19. RESUMEN 19.1 Un ensayo de impacto Charpy con entalla en "V" es un ensayo dinmico en el que una probeta entallada se golpea y se rompe de un solo golpe, en una mquina de ensayo diseada especialmente. Los valores de ensayo medidos son la energa absorbida, el porcentaje de fractura por esfuerzo cortante, la expansin lateral opuesta a la entalla o una combinacin de ellos.


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19.2 Las temperaturas de ensayo distintas de la temperatura ambiente por lo general se indican en el pedido o en las especificaciones del producto (a las que se hace referencia en esta norma como la especificacin). Aunque la temperatura de ensayo a veces se relaciona con la temperatura esperada en servicio, las dos no son necesariamente idnticas. 20. IMPORTANCIA Y USO 20.1 COMPORTAMIENTO DUCTILIDAD VS. FRGILIDAD Las aleaciones ferrticas o cbicas de cuerpo centradas presentan una transicin significativa en su comportamiento cuando se someten a ensayo de impacto en un rango de temperaturas. A temperaturas superiores a la de transicin, las probetas se fracturan con ductilidad (usualmente coalescencia microvoid), absorbiendo cantidades relativamente grandes de energa. A temperaturas bajas se fracturan por frgilidad (usualmente maclaje) absorbiendo menos energa. Dentro del rango de transicin, las fracturas generalmente son una mezcla de reas de fractura dctil y fractura frgil. 20.2 El rango de temperatura de la transicin de un tipo de comportamiento a otro vara segn el material que se ensaye. Esta conducta de transicin se puede definir de distintas formas para propsitos de especificacin. 20.2.1 La especificacin puede requerir un resultado mnimo de ensayo para energa absorbida, apariencia de la fractura, expansin lateral o una combinacin de stas, a una temperatura de ensayo especificada. 20.2.2 La especificacin puede requerir la determinacin de la temperatura de transicin al cual la energa absorbida o la apariencia de la fractura alcanzan un nivel especificado cuando El ensayo se realiza en un rango de temperaturas. 20.3 En el Anexo A.5 se da ms informacin sobre la importancia del ensayo de impacto. 21. APARATOS 21.1 MQUINA DE ENSAYO 21.1.1 Una mquina de ensayo Charpy es aqulla en la que se rompe una probeta por un solo golpe de un pndulo de giro libre. El pndulo se suelta desde una altura fija. Como la altura a la que se levanta el pndulo antes de oscilar y su masa se conocen, la energa del golpe est predeterminada. Existe un medio para indicar la energa absorbida al romper la probeta. 21.1.2 La otra caracterstica principal de la mquina es un accesorio (vase la Figura 10) diseado para sostener una probeta como un solo brazo en un sitio preciso. El accesorio se dispone de tal forma que la cara entallada de la probeta est vertical. El pndulo golpea la otra cara vertical directamente opuesta a la entalla. Las dimensiones de los soportes de la probeta y el borde de choque deben ser conforme ilustra la Figura 10. 21.1.3 Las mquinas para ensayo Charpy que se usan para ensayar aceros tienen capacidades en el rango de energa entre 220 ft.lbf y 300 ft.lbf (300 J a 400 J). A veces se usan mquinas con menor capacidad; sin embargo, la capacidad de la mquina debe ser sustancialmente superior a la energa absorbida de la probeta (vase la NTC 20-1). La velocidad lineal en el punto de impacto debe estar en el rango de 16 ft/s a 19 ft/s (4,9 m/s a 5,8 m/s).


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21.2 TEMPERATURA DEL MEDIO 21.2.1 Para ensayos a temperatura que no sea la del ambiente es necesario acondicionar las probetas en medios con temperaturas controladas. 21.2.2 Los medios de baja temperatura suelen ser fluidos enfriados (como agua, hielo con agua, hielo seco con solventes orgnicos, o nitrgeno lquido) o gases enfriados. 21.2.3 Los medios de temperatura elevada suelen ser lquidos calentados como aceites minerales o de silicona. Se pueden usar hornos con circulacin de aire. 21.3 EQUIPO DE MANEJO Normalmente se usan pinzas adaptadas especialmente para que encajen en la entalla de la probeta para retirar las probetas del medio y colocarlas sobre la superficie fija de contacto (vase la norma ASTM E 23). En casos en que la mquina no tenga centrado automtico de la probeta, las pinzas pueden tener un maquinado de precisin para proporcionar el centrado. 22. MUESTREO Y NMERO DE PROBETAS 22.1 MUESTREO 22.1.1 La ubicacin y orientacin de ensayo debe regirse por las especificaciones. Si no es as, para productos forjados, el sitio de ensayo debe ser el mismo que para el ensayo de traccin y la orientacin debe ser longitudinal con la entalla perpendicular a la superficie mayor del producto que se est ensayando. 22.1.2 Nmero de probetas 22.1.2.1 Un ensayo de impacto Charpy consta de todas las probetas tomadas de una sola muestra de acero o sitio de ensayo. 22.1.2.2 Cuando la especificacin requiere un resultado de ensayo promedio, se deben ensayar tres probetas. 22.1.2.3 Cuando la especificacin requiere determinar una temperatura de transicin, se necesitan de 8 a 12 probetas. 22.2 TIPO Y TAMAO 22.2.1 Se usa una probeta normalizada para ensayo Charpy con entalla en "V", (tipo A), como se ilustra en la Figura 11, con la excepcin indicada en el numeral 22.2.2. 22.2.2 Probetas de tamao inferior al normalizado 22.2.2.1 Para materiales planos de menos de 1/16 de pulgada (11 mm) de espesor, o cuando la energa absorbida se espera que exceda de 80 % de la escala completa, se usan probetas de tamao inferior al normalizado. 22.2.2.2 Para materiales tubulares ensayados en direccin transversal, cuando la relacin entre el dimetro y el espesor de pared no permite una probeta de tamao completo, se usan las de tamao inferior al normalizado.


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22.2.2.3 Si no se puede preparar una probeta normalizada, se debe preparar una con el tamao menor que el normal ms grande posible. Las probetas se maquinan de forma que su tamao no incluya el material que est a menos de 0,020 pulgadas (0,5 mm) de la superficie. 22.2.2.4 En la Figura 11 se indican las tolerancias para las probetas de tamao inferior al normalizado. Los tamaos son: 10 mm x 7,5 mm; 10 mm x 6,7 mm, 10 mm x 5 mm; 10 mm x 3,3 mm y 10 mm x 2,5 mm. 22.2.2.5 Se hace una entalla en la cara estrecha de las probetas de tamao inferior al normalizado, perpendicular a la superficie de 10 mm de ancho. 22.3 PREPARACIN DE LA ENTALLA El maquinado de la entalla es crtico, ya que se ha demostrado que variaciones extremadamente pequeas en su radio y perfil, o marcas de herramientas en el fondo de la entalla, pueden causar datos de ensayo errados. (Vase el Anexo A.5). 23. CALIBRACIN EXACTITUD Y SENSIBILIDAD Las mquinas para ensayo de impacto Charpy se calibran y ajustan de acuerdo con los requisitos indicados en la NTC 20-1. 24. ACONDICIONAMIENTO - CONTROL DE LA TEMPERATURA Cuando la especificacin o el comprador requieren una temperatura de ensayo determinada, se controla la temperatura del medio de enfriamiento o calentamiento dentro de 2 F (1 C), porque el efecto de las variaciones en la temperatura en los resultados de los ensayos Charpy puede ser muy grande. Notas: 13). Para algunos aceros puede no ser necesaria esta temperatura restringida, por ejemplo, los aceros

austenticos. 14). Debido a que la temperatura de un laboratorio de ensayo generalmente vara entre 60 F y 90 F (15 C a

32 C), los ensayos que se llevan a cabo a temperatura ambiente", pueden realizarse a cualquier temperatura dentro de este rango.

25. PROCEDIMIENTO 25.1 TEMPERATURA 25.1.1 Las probetas que se van a romper se acondicionan mantenindolas en el medio a la temperatura de ensayo por lo menos durante 5 min, si el medio es lquido y 30 min, si el medio es gaseoso. 25.1.2 Las pinzas para manipular las probetas deben estar a la misma temperatura de las probetas para no afectar la temperatura en la entalla.


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25.2 POSICIN Y RUPTURA DE LAS PROBETAS 25.2.1 Cuidadosamente se centra la probeta en la superficie fija de contacto y se suelta el pndulo para romper la probeta. 25.2.2 Si el pndulo no se suelta dentro de los 5 s posteriores a la remocin de la probeta del medio de acondicionamiento, la probeta no se debe romper, se debe volver a colocar en el medio por el periodo requerido en el numeral 25.1.1. 25.3 RECUPERACIN DE LAS PROBETAS En el evento de que se deba determinar la apariencia de la fractura o la expansin lateral, las piezas que concuerdan en cada probeta rota se deben recuperar antes de iniciar el siguiente ensayo. 25.4 VALORES INDIVIDUALES DE ENSAYO 25.4.1 Energa de impacto Se registra la energa de impacto absorbida con aproximacin al siguiente entero ms prximo, en lbf.ft (J). 25.4.2 Apariencia de la fractura 25.4.2.1 Se determina el porcentaje de rea fracturada por cualquiera de los siguientes mtodos:

1. Se mide la longitud y el ancho de la porcin quebradiza de la superficie fracturada, como se ilustra en la Figura 12 y se determina el porcentaje de rea cortada, con base en la Tabla 4 5 dependiendo de las unidades de medicin.

2. Se compara la apariencia de la fractura de la probeta con un cuadro de

apariencia de las fracturas como se ilustra en la Figura 13. 3. Se observa con aumento la superficie de la fractura y se compara con un cuadro

precalibrado o se mide el porcentaje de rea cortada con un planmetro. 4. Se fotografa la superficie fracturada con un aumento adecuado y se mide el

promedio de rea cortada con un planmetro. 25.4.2.2 Se determinan los valores individuales de apariencia de la fractura con aproximacin a 5 % y se registra el valor. 25.4.3 Expansin lateral 25.4.3.1 La expansin lateral es el aumento del ancho de la probeta, medido en milsimas de pulgada sobre el lado de compresin, opuesto a la entalla de la probeta, como se ilustra en la Figura 14. 25.4.3.2 Se examina cada media probeta para averiguar si las proyecciones no se han daado por contacto con la superficie fija de contacto, la superficie de la mquina, etc. Se descartan las muestras afectadas, ya que pueden dar lecturas equivocadas.


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25.4.3.3 Se verifican los lados de las probetas perpendiculares a la entalla para garantizar que no se hayan formado rebabas durante el ensayo de impacto. Si las hay, se retiran con cuidado con un esmeril o superficie abrasiva similar, asegurndose de no frotar las proyecciones por medir. 25.4.3.4 Se mide la cantidad de expansin en cada lado de cada mitad respecto al plano definido por la porcin no deformada del lado de la probeta con un calibrador semejante al que se ilustra en las Figuras 15 y 16. 25.4.3.5 Ya que la direccin de la fractura rara vez se cruza con el punto de mxima expansin en ambos lados de una probeta, la suma de los valores ms grandes medidos para cada lado es el valor del ensayo. Se disponen las mitades de una probeta para que los lados de compresin queden frente a frente. Con el calibrador se mide la proyeccin en cada media probeta. Las dos mitades se miden individualmente. Se repite el procedimiento para medir las proyecciones en el lado opuesto de las mitades de la probeta. El mayor de los dos valores para cada lado es la expansin de ese lado de la probeta. 25.4.3.6 Se miden los valores individuales de expansin lateral con aproximacin a la siguiente milsima de pulgada (0,025 mm) y se registran los valores. 26. INTERPRETACIN DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS 26.1 Cuando se especifica que el criterio de aceptacin de cualquier ensayo de impacto sea un valor promedio mnimo a una temperatura dada, el resultado del ensayo debe ser el promedio aritmtico de los valores individuales de ensayo de tres probetas en un sitio de ensayo. 26.1.1 Cuando se especifica un resultado promedio mnimo de ensayo: 26.1.1.1 El resultado del ensayo es aceptable si se cumplen las siguientes condiciones:

1) El resultado iguala o supera el promedio mnimo especificado (dado en la especificacin).

2) El valor individual de ensayo para no ms de una probeta es menor que

promedio mnimo especificado. 3) El valor individual de ensayo para cualquier probeta no es menor que dos

terceras partes del promedio mnimo especificado.

26.1.1.2 Si no se cumple el requisito de aceptacin del numeral 26.1.1.1, se realiza un reensayo de tres probetas adicionales tomadas en el mismo sitio de ensayo. Todos los valores individuales de las probetas reensayadas deben ser iguales o mayores que el valor promedio especificado. 26.2 ENSAYOS QUE ESPECIFICAN UNA TEMPERATURA MNLMA DE TRANSICIN 26.2.1 Definicin de temperatura de transicin Para propsitos de especificacin, la temperatura de transicin es aqulla a la que el valor de ensayo del material designado iguala o supera un valor de ensayo mnimo especificado.


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26.2.2 Determinacin de la temperatura de transicin 26.2.2.1 Se rompe una probeta a cada una de las temperaturas por encima y por debajo de la temperatura de transicin anticipada, utilizando los procedimientos del numeral 25. Se registra cada temperatura de ensayo con aproximacin al siguiente F (0,5 C). 26.2.2.2 Se hace una grfica de los resultados individuales de los ensayos, ft. lbf o porcentaje de esfuerzo cortante como la ordenada, contra la correspondiente temperatura de ensayo como la abscisa y se forma una curva entre los datos marcados. 26.2.2.3 Si la temperatura de transicin se especifica como aqulla a la que se alcanza un valor de ensayo, se determina la temperatura a la cual la curva graficada intersecta el valor de ensayo especificado por interpolacin grfica (no se permite la extrapolacin). Se registra esta temperatura de transicin con aproximacin a 5 F (3 C). Si los resultados de ensayo tabulados indican claramente una temperatura de transicin ms baja que la especificada, no es necesario graficar los datos. Se reporta la temperatura de ensayo ms baja para la cual el valor de ensayo excede el valor especificado. 26.2.2.4 El resultado del ensayo se acepta si la temperatura de transicin determinada es igual o menor que el valor especificado. 26.2.2.5 Si la temperatura de transicin determinada es ms alta que dicho valor, pero no por ms de 20 F (12 C), se ensayan suficientes muestras como indica el numeral 25 para trazar dos curvas adicionales. El resultado del ensayo se acepta si las temperaturas determinadas en ambos ensayos adicionales son iguales o menores que el valor especificado. 26.3 Cuando se admiten o necesitan probetas de tamao inferior al normal, el requisito se modifica segn la Tabla 6 o se ensaya la temperatura de acuerdo con la norma ASME "Boiler and Pressure Vessel Code", con la Tabla UG-84-2, o con ambas. El comprador y el proveedor pueden ponerse de acuerdo sobre temperaturas ms altas o ms bajas. 27. REGISTROS 27.1 El registro de ensayo debe contener la siguiente informacin, cuando sea del caso: 27.1.1 Descripcin completa del material ensayado (es decir, nmero de especificacin, grado, clase o tipo, tamao, nmero de colada). 27.1.2 Orientacin de la probeta con respecto al eje del material. 27.1.3 Tamao de la probeta. 27.1.4 Temperatura de ensayo y valor individual de ensayo para cada probeta rota, incluyendo ensayos iniciales y reensayos. 27.1.5 Resultados del ensayo. 27.1.6 Temperatura de transicin y criterio para su determinacin, incluyendo ensayos iniciales y reensayos.


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28. INFORME La especificacin debe designar la informacin que se debe suministrar. 29. PALABRAS CLAVE 29.1 Ensayo de doblamiento; dureza Brinell; ensayo de impacto Charpy; elongacin; FATT (apariencia de la fractura, temperatura de transicin); ensayo de dureza; dureza porttil; reduccin del rea; dureza Rockwell; resistencia a la tensin; ensayo de tensin; resistencia a la fluencia.


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Anexos (Normativos) A.1 PRODUCTOS DE BARRAS DE ACERO A.1.1 Objeto Este Anexo presenta aquellos detalles particulares para las barras de acero laminadas en caliente o terminadas en fro y que no estn cubiertas en el texto de esta norma. A.1.2 Orientacin de las probetas Las barras de acero al carbono y aleado y los perfiles con tamao de barras relativamente pequeos, debido a sus dimensiones de seccin transversal, se ensayan generalmente en direccin longitudinal. En casos especiales, cuando el tamao lo permite y la fabricacin o servicio de una parte justifica el ensayo en direccin transversal, la seleccin y ubicacin del ensayo o ensayos son materia de acuerdo entre el fabricante y el comprador. A.1.3 Ensayo de tensin A.1.3.1 Barras de acero al carbono. Las barras de acero al carbono en condicin laminada no estn especificadas para requisitos de traccin para tamaos de piezas redondas, cuadradas, hexagonales y octagonales con menos de 1/2 pulgada (13 mm) de dimetro o distancia entre caras paralelas, ni para otras secciones, distintas de piezas planas, con un rea de seccin transversal menor que 1 pulgada cuadrada (645 mm2). A.1.3.2 Barras de acero aleado. Las barras de acero aleado generalmente no se ensayan en la condicin laminada. A.1.3.3 Cuando se especifican ensayos de tensin, la prctica para seleccionar las probetas para barras de acero laminadas en caliente o terminadas en fro, de diferentes tamaos, debe ser conforme lo indica la Tabla A1.1, a menos que la especificacin determine algo diferente. A.1.4 Ensayo de doblamiento Cuando se especifican ensayos de doblamiento, la prctica recomendada para barras de acero laminadas en caliente o terminadas en fro debe ser conforme indica la Tabla A1.2. A.1.5 Ensayo de dureza Ensayo de dureza en productos en barra. Planos, redondos, cuadrados, hexgonos y octgonos - se realiza sobre la superficie despus de una remocin mnima de 0,015 pulgadas (0,4 mm) para que exista una indentacin adecuada. A.2 PRODUCTOS TUBULARES DE ACERO A.2.1 Objeto A.2.1.1 Este Anexo cubre definiciones y mtodos para ensayos particulares de los productos tubulares que no estn cubiertos por el texto de la norma.


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A.2.1.2 Las formas tubulares que cubre esta norma no se deben limitar a productos con secciones transversales circulares, sino que incluyen formas como tubos estructurales rectangulares. A.2.2 Ensayo de tensin A.2.2.1 Probetas longitudinales de tamao completo A.2.2.1.1 Es una prctica comn usar probetas para ensayos de tensin de secciones tubulares completas dentro del lmite del equipo de ensayo. Se insertan tapones metlicos ajustados a suficiente distancia en el extremo de las probetas tubulares para que las mordazas de la mquina las agarren adecuadamente sin triturarlas. En la Figura 17 se presenta un diseo que se puede usar para estos tapones. Los tapones no deben entrar en la parte de la probeta sobre la que se mide la elongacin (vase la Figura 17). Se debe tener cuidado de ver que, en lo posible, la carga se aplique axialmente. La longitud de la probeta completa depende de la longitud calibrada prescrita para medir la elongacin. A.2.2.1.2 A menos que la especificacin individual del producto determine algo diferente, la longitud calibrada para un tubo soldado en horno es normalmente 8 pulgadas (200 mm), excepto que para tamaos nominales de 3/4 de pulgada o menos, la longitud calibrada debe ser:

Tamao nominal, pulgadas Longitud calibrada, pulgadas (mm)

y 1/8 y

1/8

6 (150) 4 (100) 2 (50)

A.2.2.1.3 Para tubos sin costuras y con soldadura elctrica la longitud calibrada es 2 pulgadas. Sin embargo, para tubos con un dimetro exterior de 3/8 de pulgada (10 mm), o menos, se usa una longitud calibrada igual a 4 veces el dimetro exterior cuando se requieren valores de elongacin comparables a los de probetas ms grandes. A.2.2.1.4 Para determinar el rea de seccin transversal de la probeta de tamao completo, se registran las mediciones como el promedio entre las ms grandes y las ms pequeas del dimetro externo y el promedio del espesor de pared, con aproximacin a 0,001 pulgadas (0,025 mm) y el rea de la seccin transversal se determina por la siguiente ecuacin:

A = 3,141 6 t (D - t) Donde: A = rea seccional, pulgadas cuadradas D = dimetro externo, pulgadas t = espesor de la pared del tubo, pulgadas. Nota 15. Existen otros mtodos para determinar el rea de la seccin transversal, como pesar las probetas, que son igualmente precisos o apropiados para este propsito.


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A.2.2.2 Probetas longitudinales de flejes A.2.2.2.1 Para tamaos ms grandes de productos tubulares que no se pueden ensayar en la seccin completa, se obtienen probetas para ensayo longitudinal de flejes cortados del tubo como indica la Figura 18 y maquinadas a las dimensiones indicadas en la Figura 9. Para tubos soldados en horno, la probeta de 8 pulgadas de longitud calibrada que aparece en la Figura 19 es la normalizada, ubicada aproximadamente a 90 de la soldadura, en el caso de tubos soldados elctricamente. Las probetas que aparecen en la Figura 19 se pueden ensayar con mordazas cuyo contorno de superficie corresponda a la curvatura de los tubos. Cuando no se dispone de mordazas con caras curvadas, los extremos de las probetas se pueden aplanar sin calentarlas. Las probetas normalizadas para ensayo de tensin, como la probeta 4 en la Figura 19, tienen un ancho nominal de 1 1/2 pulgadas (38 mm) en la seccin de la longitud calibrada. Cuando se necesitan probetas de tamao inferior al normalizado por las dimensiones y carcter del material en ensayo, las probetas 1, 2 3 de la Figura 19 se consideran normalizadas. Nota 16. En las normas ASTM E8/ E 8M se da una frmula exacta para calcular el rea de la seccin transversal de las probetas del tipo que se ilustra en la Figura 19 tomadas de un tubo circular. A.2.2.2.2 El ancho se debe medir en cada extremo de la longitud calibrada para determinar el paralelismo y tambin en el centro. El espesor se mide en el centro y se usa con la medicin del ancho en el centro para determinar el rea de la seccin transversal. La dimensin del ancho en el centro se registra con aproximacin a 0,005 pulgadas (0,127 mm) y el espesor con aproximacin a 0,001 pulgadas. A.2.2.3 Probetas transversales de fleje A.2.2.3.1 En general, el ensayo de tensin transversal no se recomienda para productos tubulares con menos de 8 pulgadas de dimetro nominal. Cuando se requiera, las probetas para ensayo de tensin transversal se pueden tomar de anillos cortados de los extremos de tubos como se indica en la Figura 20. La probeta se puede aplanar despus de separarla del tubo como en la Figura 20 a) o antes de separarla, como en la Figura 20 b) y se puede hacer en fro o en caliente, pero cuando se hace en fro, la probeta se puede normalizar despus. Las probetas de tubos para las que est especificado el tratamiento trmico, despus de ser aplanadas en fro o en caliente, deben recibir el mismo tratamiento trmico que los tubos. Para tubos con un espesor de pared menor que 1/4 de pulgada (19 mm), la probeta debe tener la forma y dimensiones que se indican en la Figura 21 y una o dos superficies se pueden maquinar para garantizar un espesor uniforme. Las probetas empleadas para ensayos de tensin transversal de tubos de acero soldados que se usan para determinar la resistencia de las soldaduras, deben estar perpendiculares a las costuras soldadas con la soldadura aproximadamente en el medio de su longitud. A.2.2.3.2 El ancho se debe medir en cada extremo de la longitud calibrada para determinar el paralelismo y tambin en el centro. El espesor se mide en el centro y se usa con la medicin en el centro del ancho para determinar el rea de la seccin transversal. La dimensin del ancho en el centro se registra con aproximacin a 0,005 pulgadas (0,127 mm) y la del espesor con aproximacin a 0,001 pulgadas (0,025 mm). A.2.2.4 Probetas redondas A.2.2.4.1 Cuando la especificacin del producto lo requiera, se puede usar la probeta redonda que se ilustra en la Figura 4.


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A.2.2.4.2 El dimetro de la probeta se mide en el centro, con aproximacin a 0,001 pulgadas (0,025 mm). A.2.2.4.3 Se pueden emplear probetas de tamao pequeo proporcional al normalizado, como se ilustra en la Figura 4, cuando sea necesario para ensayar material a partir del cual no se pueda preparar la probeta normalizada. Se pueden usar otros tamaos de probeta menor que la normalizada. En ellas es importante que la longitud calibrada para medir la elongacin sea cuatro veces el dimetro de la probeta (vase la Nota 4 Figura 4). Los requisitos indicados en la especificacin sobre elongacin para las probetas redondas de 2 pulgadas de longitud calibrada, se aplican a las probetas de tamao inferior al normalizado. A.2.2.4.4 Para probetas transversales, la seccin de la que se toman no se debe aplanar ni deformar de ninguna otra forma. A.2.3 Determinacin de la resistencia a la fluencia transversal, mtodo de expansin hidrulica del anillo A.2.3.1 Los ensayos de dureza se hacen en la superficie interior, exterior, o en la seccin transversal, dependiendo de las limitaciones indicadas por la especificacin del producto. La preparacin de la superficie puede ser necesaria para obtener valores exactos de dureza. A.2.3.2 En los literales A.2.3.3 hasta el A.2.3.5 se presenta una mquina de ensayo y un mtodo para determinar la resistencia a la fluencia transversal de una probeta anular. A.2.3.3 En la Figura 22 se ilustra un diagrama vertical de una seccin transversal de la mquina de ensayo. A.2.3.4 Al determinar la resistencia a la fluencia transversal en esta mquina, se usa una probeta anular corta (generalmente de 3 pulgadas (76 mm) de longitud calibrada). Despus de retirar la tuerca circular de la mquina, se determina el espesor de pared de la probeta anular y se ubica sta sobre un empaque de caucho resistente al aceite. La tuerca se ubica nuevamente en su posicin pero no se aprieta contra la probeta. Se deja una ligera holgura entre ambas para permitir el movimiento radial libre de la probeta al ensayarla. Se deja entrar al empaque aceite bajo presin a travs de la lnea de presin bajo el control de una vlvula adecuada. Un calibrador de presin exacto sirve para medir la presin del aceite. El aire que haya en el sistema se retira a travs de un sistema de purga. Al aumentar la presin del aceite el empaque de caucho se expande, lo que a su vez causa un esfuerzo circular en la probeta. Al aumentar la presin, el empaque acta como un sello para evitar las filtraciones de aceite. Con un aumento continuo en la presin la probeta se somete a un esfuerzo de tensin y sufre una elongacin correspondiente. Toda la circunferencia exterior de la probeta anular se considera la longitud calibrada y la deformacin se mide con un extensmetro que se describe ms adelante. Cuando se alcanza la deformacin total deseada o la extensin bajo carga en el extensmetro, se lee la presin del aceite en libras por pulgada cuadrada y se calcula la resistencia a la fluencia con la frmula Barlow. La resistencia a la fluencia, es un resultado real ya que la probeta no ha sido trabajada en fro por estiramiento y se aproxima mucho a la misma condicin de la seccin tubular de la que se cort. Adems, el ensayo simula muy bien las condiciones de servicio en las lneas de tubera. Con el uso de los empaques y adaptadores adecuados, se puede usar una misma mquina de ensayo para diferentes tamaos de tubos. Nota 17. La frmula de Barlow se puede expresar de dos maneras: 1) p = 2 St/D 2) S = PD/2t


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Donde: p = presin hidrosttica interna, psi S = unidad de esfuerzo circunferencial en la pared del tubo, producido por la presin

hidrosttica externa, psi t = espesor de la pared del tubo, pulgadas D = dimetro externo del tubo, pulgadas A.2.3.5 En las Figuras 23 y 24 se ilustra un extensmetro de cadena con rodillos que se ha encontrado satisfactorio para medir la elongacin de la probeta anular. La Figura 23 muestra el extensmetro en posicin pero sin asegurarlo sobre una probeta anular. Un pequeo pasador a travs del cual se transmite la deformacin que se mide con el calibrador de dial, se extiende sobre la parte roscada del perno. Cuando el extensmetro est asegurado, como ilustra la Figura 24, se ejerce con un resorte la tensin deseada necesaria para mantener el instrumento en su sitio e impedir que se afloje, sobre la cadena con rodillos. La tensin en el resorte se puede regular segn se desee con un tornillo de cabeza estriada. Retirando o aadiendo tornillos, la cadena se puede adaptar para diferentes tamaos de secciones tubulares. A.2.4 Ensayos de dureza A.2.4.1 Los ensayos de dureza se realizan en las superficies interior o exterior del extremo del tubo, segn sea apropiado. A.2.4.2 La carga normal de 3 000 kgf Brinell puede causar demasiada deformacin en una probeta tubular de pared delgada. En este caso, se aplica la carga de 500 kgf o se endurece el interior con una superficie fija de contacto interna. El ensayo Brinell no es aplicable a productos tubulares con un dimetro menor que 2 pulgadas (51 mm) o un espesor de pared menor que 0,200 pulgadas (5,1 mm). A.2.4.3 Los ensayos de dureza Rockwell normalmente se hacen en la superficie interior, sobre una parte plana de la superficie exterior o en la seccin transversal de la pared, dependiendo de las limitaciones del producto. Los ensayos de dureza Rockwell no se realizan en tubos con un dimetro externo menor de 5/16 de pulgada (7,9 mm), ni en la superficie interior de tubos con un dimetro interno menor de 1/4 de pulgada (6,4 mm). Tampoco en tubos recocidos con paredes de menos de 0,065 pulgadas (1,65 mm) de espesor, ni en tubos trabajados en fro o tratados trmicamente con paredes de menos de 0,049 pulgadas (1,24 mm). Para tubos con espesores de pared menores que los que permiten realizar el ensayo de dureza Rockwell, ste a veces se sustituye. Las lecturas de dureza Rockwell se pueden tomar en tubos con un espesor de pared de 0,187 pulgadas (4,75 mm) en adelante. La curvatura y el espesor de pared de la probeta imponen limitaciones sobre el ensayo, cuando se hace una comparacin entre las determinaciones de dureza Rockwell hechas en la superficie interior; se requiere ajustar las lecturas para compensar el efecto de la curvatura. La escala Rockwell B se usa en todos los materiales que tienen un rango de dureza esperado de B 0 a B 100. La escala Rockwell C se usa en materiales con un rango esperado entre C 20 y C 68. A.2.4.4 Los ensayos de dureza superficial Rockwell normalmente se realizan en la superficie exterior cuando sea posible y cuando no se encuentre retroceso excesivo del resorte. De otra forma, se hacen en el interior. No se realizan en tubos con un dimetro menor que 3/4 de pulgada (6,4 mm). En las Tablas A.2.1 y A.2.2 se dan las limitaciones del espesor de pared para este ensayo.


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A.2.4.5 Cuando el dimetro exterior, el interior o el espesor de pared excluyen la obtencin de valores exactos de dureza, se deben especificar y ensayar productos tubulares para determinar las propiedades de traccin. A.2.5 Ensayos de manejo A.2.5.1 Los siguientes ensayos se hacen para probar la ductilidad de ciertos productos tubulares: A.2.5.1.1 Ensayo de aplastamiento. Este ensayo, tal como se hace comnmente en probetas cortadas, se lleva a cabo sometiendo anillos cortados del tubo a un grado de aplastamiento entre placas paralelas (vase la Figura 20). La severidad del ensayo de aplastamiento se mide por la distancia entre las placas paralelas y vara de acuerdo con las dimensiones del tubo. La probeta para este ensayo no debe tener una longitud inferior a 2 1/2 pulgadas (63,5 mm) y se debe aplastar en fro hasta el extremo requerido por la especificacin del material. A.2.5.1.2 Ensayo de aplastamiento inverso. Est diseado para aplicacin a tubos soldados elctricamente para detectar la falta de penetracin o traslapos que resultan de la remocin rpida de la soldadura. La probeta consta de una longitud de tubo de aproximadamente 4 pulgadas (102 mm) de largo, que se abre longitudinalmente 90 en cada lado de la soldadura. La muestra se abre y aplasta con la soldadura en el punto de doblamiento mximo (vase la Figura 25). A.2.5.1.3 Ensayo de compresin. Este ensayo, que a veces se llama ensayo de recalcado, se realiza en tubos para calderas u otros tubos sometidos a presin para evaluar la ductilidad (vase la Figura 26). La probeta es un anillo cortado del tubo, de 2 1/2 pulgadas (63,5 mm) de largo. Se coloca en un extremo y se comprime longitudinalmente con un martillo o prensa a la distancia prescrita por la especificacin del material. A.2.5.1.4 Ensayo de rebordeado. El propsito de este ensayo es determinar la ductilidad de los tubos de las calderas y su capacidad para soportar la operacin de doblamiento hasta convertirlos en lminas. El ensayo se hace en un anillo cortado del tubo, con no menos de 4 pulgadas (100 mm) de largo y consta de un reborde que se dobla a ngulos rectos respecto del cuerpo del tubo al ancho requerido por las especificaciones aplicables del material. Para este ensayo, se recomiendan la herramienta de abocinamiento y la matriz de la Figura 27. A.2.5.1.5 Ensayo de abocinamiento. Para ciertos tipos de tubos de presin se hace un ensayo alterno al de rebordeado. Consiste en dirigir un mandril roscado con una pendiente de 1 en 10 como ilustra la Figura 28a) o a 60 incluido el ngulo como ilustra la Figura 28b) dentro de una seccin cortada del tubo, de una longitud aproximada de 4 pulgadas (100 mm) y expandir la probeta hasta que el dimetro interno haya aumentado hasta el punto requerido por las especificaciones aplicables del material. A.2.5.1.6 Ensayo de doblamiento. Para tubos empleados en bobinados en tamaos de hasta 2 pulgadas, se hace un ensayo de doblamiento para determinar su ductilidad y la sanidad de las soldaduras. En este ensayo se dobla una longitud calibrada suficiente de tubo de tamao completo a 90 alrededor de un mandril cilndrico con un dimetro igual a 12 veces el dimetro nominal del tubo. Para bobinados cerrados, el tubo se dobla en fro a 180 alrededor de un mandril con un dimetro igual a 8 veces el dimetro nominal del tubo. A.2.5.1.7 Ensayo de doblamiento transversal guiado de las soldaduras. Este ensayo de doblamiento se usa para determinar la ductilidad de las soldaduras por fusin. Las probetas tienen aproximadamente 1 1/2 pulgadas de dimetro (38 mm), al menos 6 pulgadas (152 mm) de longitud con la soldadura en el centro y se maquinan de acuerdo con la Figura 29a) para ensayos de doblamiento de la cara y la base y de acuerdo con la Figura 29b) para ensayos de


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doblamiento de los lados. Las dimensiones del aparato de ensayo deben ser como ilustra la Figura 30. El ensayo consta de una probeta de cara y base doblada o una probeta de dos lados doblados. Un ensayo en una cara doblada requiere que el doblamiento se haga con la superficie interior del tubo contra la clavija; el ensayo con base doblada requiere doblar la superficie externa del tubo contra la clavija y el ensayo de lado doblado requiere que una de las superficies laterales sea la superficie convexa de la probeta. (a) La falla de este ensayo depende de la apariencia de las grietas en el rea doblada, de la naturaleza y extensin descrita en las especificaciones aplicables del producto. A.3 ELEMENTOS DE FIJACIN DE ACERO A.3.1 Objeto A.3.1.1 Este Anexo cubre definiciones y mtodos de ensayo particulares para elementos de fijacin que no estn cubiertos por el texto de esta norma. Los ensayos normales requeridos por las especificaciones aplicables del producto se deben realizar como indica el texto de esta norma. A.3.1.2 Estos ensayos se hacen para facilitar el control de la produccin y los ensayos de aceptacin con ensayos ms precisos empleados para arbitramento en caso de desacuerdo en los resultados. A.3.2 Ensayos de tensin A.3.2.1 Se recomienda que los pernos se ensayen en su tamao completo y que se especifique una carga ltima en libras, ms que una resistencia ltima en libras por pulgada cuadrada. La longitud mnima del perno se ha establecido en tres veces su dimetro nominal. Los literales A.3.2.1.1 al A.3.2.1.3 se aplican cuando las especificaciones individuales del producto permiten el uso de probetas maquinadas. A.3.2.1.1 Carga de prueba. Debido a los usos particulares de ciertas clases de pernos, se recomienda someterlos a esfuerzo mientras se usan, a un valor especificado sin que sufran una deformacin permanente. Para asegurarse de obtener esta calidad se debe especificar la carga de prueba. El ensayo con carga de prueba consiste en aplicar una carga especificada a un perno que la debe soportar sin deformacin permanente. Tambin se permite un ensayo alterno que determina la resistencia a la fluencia de un perno de tamao completo. Se puede usar el mtodo 1 el 2, pero el primero se emplea para arbitramento en caso de desacuerdo sobre la aceptacin de los pernos. A.3.2.1.2 Carga de prueba para ensayar tornillos largos. Cuando se requieren ensayos en tamao completo, la aplicacin del mtodo de carga de prueba se debe limitar a aquellos pernos cuya longitud no exceda de ocho pulgadas (203 mm) u 8 veces el dimetro nominal, lo que sea mayor. Para pernos de mayor longitud, se debe emplear el segundo mtodo.

a) Mtodo 1: medicin de la longitud - se mide la longitud total de un perno recto en su centro real con un instrumento que pueda medir cambios en la longitud de 0,000 1 pulgadas (0,002 5 mm) con una precisin de 0,000 1 pulgadas en cualquier rango de 0,001 pulgadas (0,025 mm). El mtodo preferido para medir la longitud debe ser ente los centros cnicos maquinados en el centro del perno, con centros que coincidan en las superficies fijas de medicin. La cabeza o el cuerpo del perno se deben marcar para poder colocarlo en la misma posicin para todas las mediciones. El perno se ensambla en el equipo de ensayo como


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se indica en el literal A.3.2.1.4 y se aplica la carga de prueba especificada. Al quitar esta carga, la longitud del perno se vuelve a medir y no debe mostrar elongacin permanente. Se permite una tolerancia de 0,000 5 pulgadas (0,012 7 mm) entre la medicin hecha antes de cargar y la que se hace despus. Las variables como rectitud y alineacin de las roscas (ms el error en la medicin) pueden causar elongacin aparente de los elementos de fijacin cuando se aplica inicialmente la carga de prueba. En tales casos, el elemento se reensaya con una carga 3 % ms grande y se considera satisfactorio si la longitud despus de esta carga es la misma que antes de cargarlo (dentro de la tolerancia de 0,000 5 pulgadas para el error en la medicin).

A.3.2.1.3 Tiempo de la carga de prueba. La carga de prueba se debe mantener por un periodo de 10 s antes de liberarla, cuando se emplea el Mtodo 1.

a) Mtodo 2, resistencia a la fluencia - El tornillo se ensambla en el equipo de ensayo como se indica en el literal A.3.2.1.4. Al aplicar la carga, la elongacin total del perno o cualquier parte de l, que incluye las 6 roscas expuestas, se debe medir y registrar para producir un diagrama de esfuerzo - deformacin o por carga. La carga o el esfuerzo en una desviacin igual a 0,2 % de la longitud del perno ocupada por 6 roscas completas se determina por el mtodo descrito en el numeral 13.2.1 de esta norma. Esta carga o esfuerzo no debe ser menor que lo indicado en la especificacin del producto.

A.3.2.1.4 Ensayo de tensin axial de pernos de tamao completo. Los pernos se ensayan en un soporte con la carga aplicada de manera axial entre la cabeza y una tuerca o accesorio adecuado (vase la Figura 31) suficientemente roscados para desarrollar la resistencia total del perno. La tuerca o accesorio se ensamblan en el perno dejando 6 roscas completas sin enroscar entre las mordazas, excepto para pernos estructurales hexagonales pesados, en los que se dejan libres cuatro roscas completas. Para cumplir los requisitos de estos ensayos debe haber una falla de traccin en el cuerpo o seccin roscada, sin falla en la unin del cuerpo con la cabeza. Si es necesario que la resistencia a la traccin de los pernos se registre como valores psi, el rea de esfuerzo se calcula con base en los dimetros promedio de la base y el paso de las roscas externas clase 3, de la siguiente manera:

As = [0, 785 4 [D-(0,974 3 n)] 2 Donde: As = rea de esfuerzo, pulgadas cuadradas D = dimetro nominal, pulgadas n = nmero de roscas por pulgada A.3.2.1.5 Ensayo de tensin de pernos de tamao completo con cua. El propsito de este ensayo es obtener la resistencia a la traccin y demostrar la "calidad de la cabeza" y la ductilidad de los pernos con cabeza normalizada, sometindolos a una carga excntrica. La carga ltima sobe los pernos se determina como se indica en el literal A.3.2.1.4, excepto que se coloca una cua de 10 bajo el mismo perno previamente ensayado para la carga de prueba


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(vase el literal A.3.2.1.1). La cabeza del perno se coloca de forma que ninguna esquina del hexgono o cuadrado soporte una carga de contacto, es decir, una parte plana de la cabeza debe estar alineada con la direccin del espesor uniforme de la cua (vase la Figura 32). La cua debe tener un ngulo incluido de 10 entre sus caras y un espesor igual a la mitad del dimetro nominal del perno; sus bordes, parte superior e inferior, deben ser redondeados a los siguientes radios:

Tamao nominal del perno, pulgadas

Espacio en el orificio pulgadas (mm)

Radio en las esquinas del orificio, pulgadas (mm)

a 9/16 a 7/8 a 1

1 1/8 a 1 1 3/8 a 1 1/2

0,030 (0,76) 0,050 (1,3) 0,063 (1,5) 0,063 (1,5) 0,094 (2,4)

0,030 (0,7) 0,060 (1,5) 0,060 (1,5) 0,125 (3,2) 0,125 (3,2)

A.3.2.1.6 Ensayo de cua en pernos tratados trmicamente y roscados hasta la cabeza. Para pernos tratados trmicamente con una resistencia a la traccin de ms de 100 000 psi (690 MPa), y roscados en 1 dimetro y ms cerca de la parte inferior de la cabeza, el ngulo de la cua debe ser de 6 para tamaos de 1/4 de pulgada a 3/4 de pulgada (6,35 mm a 19,0 mm) y 4 para tamaos mayores de 3/4 de pulgada. A.3.2.1.7 Ensayo de traccin en pernos maquinados a probetas redondas:

a) Los pernos con un dimetro menor que 1 1/2 pulgadas (38 mm), que requieran ensayos maquinados deben utilizar una probeta normalizada redonda de 1/2 pulgada (13 mm) de dimetro y 2 pulgadas de longitud calibrada (vase la Figura 5). Sin embargo, los pernos de seccin transversal pequea que no permitan esta probeta, deben emplear una de tamao inferior al normalizado, proporcional a ste (vase la Figura 5) y la probeta debe tener una seccin reducida lo ms ancha posible. En todos los casos, el eje longitudinal de la probeta debe ser concntrico con el eje del perno: la cabeza y la seccin roscada del perno se pueden dejar intactos, como en las Figuras 33 y 34, o se forman para que ajusten con las mordazas de la mquina de ensayo, para que la carga se aplique axialmente. La longitud calibrada para medir la elongacin debe ser cuatro veces el dimetro de la probeta.

b) Para pernos con un dmelo de 1 1/2 pulgada en adelante, se debe obtener

una probeta de longitud calibrada normalizada de 2 pulgadas, con su eje entre el centro y la superficie exterior del cuerpo del perno, como se ilustra en la Figura 35.

c) Las probetas maquinadas se deben someter a ensayo de tensin para

determinar las propiedades prescritas por la especificacin del producto. Los mtodos de ensayo y determinacin de las propiedades deben ser conforme con la seccin 13 de esta norma.

A.3.3 Velocidad de ensayo A.3.3.1 La velocidad de ensayo debe ser la indicada en las especificaciones individuales del producto.


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A.3.4 Ensayos de dureza para elementos de fijacin roscados externamente A.3.4.1 Cuando est especificado, los elementos de fijacin roscados externamente se deben someter a ensayo de dureza. Los elementos de fijacin con cabezas hexagonales o cuadradas se someten a ensayos Rockwell o Brinell en el lado o parte superior de la cabeza. Los que tienen otro tipo de cabeza y los que no tienen cabeza, se someten a los mismos ensayos en un extremo. Debido a la posible distorsin de la carga Brinell se debe tener cuidado de que el ensayo cumpla los requisitos indicados en la seccin 16 de esta norma. Cuando no es prctico el ensayo Brinell, se sustituye por el Rockwell. El procedimiento para dicho ensayo debe cumplir los requisitos de la seccin 18 de esta norma. A.3.4.2 En los casos en que haya desacuerdo entre el comprador y el vendedor sobre si los elementos de fijacin se ajustan o sobrepasan los lmites de dureza de la especificacin del producto, para propsitos de arbitramento, la dureza se puede tomar en dos secciones transversales mediante un elemento de fijacin representativo tomado al azar. Las lecturas de dureza se toman en los sitios indicados en la Figura 36. Todos los valores de dureza deben cumplir los lmites de la especificacin para que los elementos de fijacin que se presentan se consideren conformes. Esta disposicin para arbitramento de un desacuerdo no se debe usar para aceptar elementos claramente rechazables. A.3.5 Ensayos en tuercas A.3.5.1 Carga de prueba. Se ensambla una tuerca de muestra en un mandril roscado endurecido o en un perno que cumpla los requisitos especificados. Se aplica una carga axial con el mandril o perno e igual a la carga de prueba especificada de la tuerca. La tuerca debe resistir esta carga sin romperse o desplazarse. Si las roscas del mandril se daan duran

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