DIN EN 10002-1 2001-12

DEUTSCHE NORM Dezember 2001

Metallische Werkstoffe

ZugversuchTeil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur

Deutsche Fassung EN 10002-1:2001

DEN 10002-1

ICS 77.040.10

Metallic materials � Tensile testing �

Part 1: Method of test at ambient temperature;German version EN 10002-1:2001

Matériaux métalliques � Essai de traction �

Partie 1: Méthode d�essai à température ambiante;Version allemande EN 10002-1:2001

Ersatz fürDIN EN 10002-1:1991-04

Die Europäische Norm EN 10002-1:2001 hat den Status einer Deutschen Norm.

Vorwort

Die Europäische Norm EN 10002-1 ist vom Technischen Komitee ECISS/TC 1 �Stahl � MechanischePrüfung� auf der Basis von ISO 6892:1998 ausgearbeitet worden. Die Federführung für die deutscheMitarbeit und die Verantwortung für die deutsche Fassung ist beim Arbeitsausschuss NNP 142 �Prüf-verfahren mit zügiger Beanspruchung für Metalle� des NMP.

Der Normtext ist fast identisch mit ISO 6892:1998, mit Ausnahme von Anhang A, der nur in dieserEuropäischen Norm enthalten ist und in dem die Empfehlungen für die Anwendung rechnergestützterZugprüfmaschinen enthalten sind.

Dieser Anhang A ist das Ergebnis der Arbeitsgruppe ECISS/TC 1/SC 1/WG 3, dem als Arbeitsgrundlageder deutsche Änderungsentwurf des Arbeitskreises �Rechnergestützter Zugversuch� des NMP 142 vor-lag. Der Anhang sowie die weiteren Änderungen sollen bei der nächsten Überarbeitung von ISO 6892eingebracht werden, um künftig eine völlige Übereinstimmung der Internationalen und EuropäischenNorm für den Zugversuch für metallischeWerkstoffe zu erreichen.

DIN 50125:1991-04 gilt weiterhin als Norm für die Formen, Maße und Bezeichnungen für Zugprobenin Ergänzung zu DIN EN 10002-1, um die Herstellung von normgerechten Zugproben zu erleichtern.

Im nationalen Anhang NA zu dieser Norm gibt der Arbeitsausschuss NMP 142 Hinweise zur eindeutigenIndizierung der Bruchdehnung nach DIN EN 10002-1.

Änderungen

Gegenüber DIN EN 10002-1:1991-04 wurden folgende Änderungen vorgenommen:

a) Die Grenzen der zulässigen Spannungszunahme- und Dehngeschwindigkeit sind geändert;

b) neue Abschnitte 12, 16;

c) neue Anhänge A, F, H, J.

Fortsetzung Seite 2 und 3und 43 Seiten EN

Normenausschuss Materialprüfung (NMP) im DIN Deutsches Institut für Normung e. V.

Frühere Ausgaben

DIN DVM 125 = DIN 50125: 1940-08, 1951-04, 1986-03

DIN DVM A 114: 1935-12

DIN 50112: 1935xx-12

DIN 50114: 1944x-01, 1960-07, 1965-12, 1980-12, 1981-08

DIN 50140: 1965-11, 1980-09

DIN 1602: 1924-06, 1927-04, 1929-08, 1936-03, 1944x-02

DIN 1605-2: 1936-02

DIN 50143: 1944-10

DIN 50144: 1944-10

DIN 50145: 1952-06, 1975-05

DIN 50146: 1951-05

DIN 51210: 1961-08

DIN 51210-1: 1976-04

DIN 51210-2: 1976-04

DIN EN 10002-1: 1991-04

Nationaler Anhang NA(informativ)

Hinweise zur Indizierung der Bruchdehnung

Grundsätzlich wird zwischen proportionalen und nichtproportionalen Proben in Bezug auf die Messlängeund die Bruchdehnung unterschieden. Bei proportionalen Proben ist die Messlänge L0 proportional derQuadratwurzel aus einem geometrisch beliebigen Anfangsquerschnitt S0 (rund, oval, quadratisch, recht-eckig, ringförmig ...)

L0 = k ×��

S0

q

Um die Vergleichbarkeit mit früher gewonnenen Daten für die Bruchdehnung zu gewährleisten, ist derProportionalitätsfaktor k = 5,65 international festgelegt. Die Bruchdehnung, die über eine Messlängebestimmt wird, die mit diesem Proportionalitätsfaktor berechnet wird, erhält keinen Index. Wird ein ande-rer Proportionalitätsfaktor gewählt, so ist dieser als Index an das Formelzeichen A für die Bruchdehnunganzuhängen, z. B. Proportionalitätsfaktor k = 11,3: Bruchdehnung A11,3. (Die Faktoren 5,65 und 11,3stammen aus der Umrechnung der Messlänge L0 für Kreisquerschnitte auf beliebige Querschnittsgeo-metrien.)

Bei den nichtproportionalen Proben werden zwei verschiedene Probengeometrien unterschieden:

� Die Messlänge L0 = 50mm

bei einer Probenbreite b0 = 12,5mm

� die Messlänge L0 = 80mm

bei einer Probenbreite b0 = 20mm

Die Messlänge wird einschließlich der Einheit mm zur Indizierung an das Formelzeichen A angehängt:A50mm, A80mm. Durch die Einheit mm im Bruchdehnungsindex ist sichergestellt, dass es sich nicht umeinen Proportionalitätsfaktor k handelt.

DIN EN 10002-1:2001-12

2

Tabelle NA.1� Gegenüberstellung der Bruchdehnungsindizierung zu alten Normen

DIN EN 10002-1:2001-12

3

Bruchdehnungnach

DIN EN 10002-1Messlänge L0

VereinfachteFormel für L0 beirundem Proben-

querschnitt

Entspricht der Bruchdehnungsbezeichnungnach den zurückgezogenen Normen

A L0 = 5,65 ×��

S0

q

L0 = 5 × d0 DIN 50145:1975-05: A5

A11,3 L0 = 11,3 ×��

S0

q

L0 = 10 × d0 DIN 50145:1975-05: A10

A50mm L0 = 50mm DIN 50114:1981-08: AL = 50

A80mm L0 = 80mm DIN 50114:1981-08: AL = 80

� Leerseite �

EUROPÄISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPÉENNE

EN 10002-1

Juli 2001

ICS 77.040.10 Ersatz fürEN 10002-1:1990

Deutsche Fassung

Metallische Werkstoffe

Zugversuch

Teil 1: Prüfverfahren bei Raumtemperatur

Metallic materials � Tensile testing � Part 1: Methodof test at ambient temperature

Matériaux métalliques � Essai de traction �

Partie 1: Méthode d�essai à température ambiante

Diese Europäische Norm wurde vom CEN am 2001-05-12 angenommen.

Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschäftsordnung zu erfüllen, in der die Bedingungenfestgelegt sind, unter denen dieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer nationalen Norm zugeben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sindbeim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhältlich.

Diese Europäische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch). Eine Fassung in eineranderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine Landessprachegemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen.

CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich,Griechenland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Niederlande, Norwegen, Österreich, Portugal, Schweden, Schweiz,Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich.

REUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATIONCOMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION

Management-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brüssel

© 2001 CEN � Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.

Ref.-Nr. EN 10002-1:2001 (D)

Inhalt

Seite Seite

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Normative Verweisungen . . . . . . . . . . . . 5

3 Prinzip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

5 Formelzeichen und Benennungen . . . . 9

6 Proben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6.1 Form und Maße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

6.2 Arten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

6.3 Herstellung der Proben . . . . . . . . . . . . . 12

7 Bestimmung des Anfangsquerschnitts(S0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

8 Kennzeichnung derAnfangsmesslänge (L0) . . . . . . . . . . . . . 12

9 Fehlergrenzen der Prüfeinrichtungen . 13

10 Prüfbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

10.1 Einspannverfahren . . . . . . . . . . . . . . . 13

10.2 Prüfgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . 13

11 Bestimmung der Bruchdehnung (A) . . 14

12 Bestimmung der gesamten Dehnungbei Höchstkraft (Agt) . . . . . . . . . . . . . . . 15

13 Bestimmung der Dehngrenze beinichtproportionaler Dehnung (Rp) . . . 15

14 Bestimmung der Dehngrenze beigesamter Dehnung (Rt) . . . . . . . . . . . . 16

15 Verfahren zum Nachweis desGrenzwertes der Spannung füreine vorgegebene bleibendeDehnung (Rr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

16 Bestimmung der Brucheinschnürung(Z) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

17 Prüfbericht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Anhang A (informativ)Empfehlungen für die Anwendungrechnergestützter Zugprüfmaschinen . . . . 24

Anhang B (normativ)Probenarten für Flacherzeugnisse miteiner Dicke zwischen 0,1mm und 3mm:Bleche, Bänder und flache Walzprodukte 28

Anhang C (normativ)Probenarten für Draht, Stäbe und Profilemit einem Durchmesser oder einer Dickeunter 4mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Anhang D (normativ)Probenarten für Flacherzeugnisse miteiner Dicke gleich oder größer als 3mmund Draht, Stäbchen und Profilen miteinem Durchmesser oder einer Dickegleich oder größer als 4mm . . . . . . . . . . . . 30

Anhang E (normativ)Probenarten bei Rohren . . . . . . . . . . . . . . . 33

Anhang F (informativ)Messung von Bruchdehnungswertenkleiner 5% . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Anhang G (informativ)Bestimmung der Bruchdehnung beiUnterteilung der Anfangsmesslänge . . . . 34

Anhang H (informativ)Manuelles Verfahren zur Bestimmung dergesamten Dehnung bei Höchstkraft fürLangprodukte wie Stäbe, Drähte, Stangen 36

Anhang J (informativ)Präzision des Zugversuchs undAbschätzung der Messunsicherheit . . . . . 36

Literaturhinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

EN 10002-1:2001 (D)

2

Vorwort

Diese Europäische Norm wurde vom Technischen Komitee ECISS/TC 1 �Stahl � Mechanische Prüfung�erarbeitet, dessen Sekretariat von AFNOR gehalten wird.

Diese Europäische Norm muss den Status einer nationalen Norm, entweder durch Veröffentlichung einesidentischen Textes oder durch Anerkennung bis 2002-01, und etwaige entgegenstehende nationale Normenmüssen bis 2002-01 zurückgezogen werden.

Diese Europäische Norm ersetzt EN 10002-1:1990.

Die Europäische Norm EN 10002-1 �Metallische Werkstoffe � Zugversuch � Teil 1: Prüfverfahren (beiRaumtemperatur)� war am 1989-11-27 von CEN angenommen worden.

Nach den ersten fünf Jahren der Anwendung hat ECISS beschlossen, diese Norm zu überarbeiten.

Der überarbeitete Entwurf pr EN 10002-1 wurde bei zwei Sitzungen von ECISS/TC/SC1 unter Beteili-gung von 4 CEN-Mitgliedsländern (Belgien, Frankreich, Deutschland und das Vereinigte Königreich)diskutiert.

Die Norm EN 10002-1 bestand aus folgenden Teilen:

Teil 1: Prüfverfahren

Teil 2: Prüfung der Kraftmesseinrichtungen von Zugprüfmaschinen

Teil 3: Kalibrierung der Kraftmessgeräte für die Prüfung von Prüfmaschinen mit einachsiger Beanspru-chung

Teil4: Prüfung von Längenänderungs-Messeinrichtungen für die Prüfung mit einachsiger Beanspruchung

Teil 5: Prüfverfahren bei erhöhter Temperatur

ANMERKUNG EN 10002-2 wurde ersetzt durch EN ISO 7500-1. EN 10002-3 und EN 10002-4 werdendurch die entsprechenden ISO-Normen ersetzt.

Die Anhänge B, C, D und E sind normativ. Die Anhänge A, F, G, H und J sind informativ.

Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgendenLänder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland,Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Niederlande, Norwegen, Österreich, Portugal,Schweden, Schweiz, Spanien, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich.

1 Anwendungsbereich

Diese Europäische Norm legt den Zugversuch für metallische Werkstoffe fest. Es sind die mechanischenEigenschaftswerte, die mit dem Versuch bei Raumtemperatur bestimmt werden können, definiert.

ANMERKUNG Der informative Anhang A enthält zusätzliche Empfehlungen für die Anwendung rechnergestützterZugprüfmaschinen. Es ist vorgesehen, dass nach weiterer Entwicklung von Prüfmaschinenherstellern und Erfahrungenvon Anwendern der Anhang A bei der nächsten Überarbeitung dieser Norm normativ wird.

2 Normative Verweisungen

Diese Europäische Norm enthält durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderenPublikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und diePublikationen sind nachstehend aufgeführt. Bei datierten Verweisungen gehören spätere Änderungenoder Überarbeitungen dieser Publikationen nur zu dieser Europäischen Norm, falls sie durch Änderungoder Überarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der inBezug genommenen Publikation (einschließlich Änderungen).

EN 10002-4, Metallische Werkstoffe � Zugversuch � Teil 4: Prüfung von Längenänderungs-Messein-

richtungen für die Prüfung mit einachsiger Beanspruchung.

EN 20286-2, ISO System of limits and fits � Part 2: Tables of standard tolerance grades and limit devia-

tions for holes and shafts (ISO 286-2:1988).

EN 10002-1:2001 (D)

3

EN ISO 377, Stahl und Stahlerzeugnisse � Lage und Vorbereitung von Probenabschnitten und Proben

für mechanische Prüfungen (ISO 377:1997).

EN ISO 2566-1, Stahl � Umrechnung von Bruchdehnungswerten � Teil 1: Unlegierte und niedrig

legierte Stähle (ISO 2566-1:1984).

EN ISO 2566-2, Stahl � Umrechnung von Bruchdehnungswerten � Teil 2: Austenitische Stähle

(ISO 2566-2:1984).

EN ISO 7500-1, Metallische Werkstoffe � Prüfung von Prüfmaschinen für statische einachsige Bean-

spruchung � Teil 1: Zug- und Druckprüfmaschinen � Prüfung und Kalibrierung der Kraftmesseinrich-

tung (ISO 7500-1:1999)N1).

3 Prinzip

Der Versuch besteht darin, eine Probe durch eine Zugbeanspruchung zu dehnen, im Allgemeinen biszum Bruch, um eine oder mehrere der in Abschnitt 4 definierten mechanischen Eigenschaftswerte zubestimmen.

Sofern nicht anders festgelegt, wird der Versuch bei Raumtemperatur zwischen 10 °C und 35 °C durch-geführt. Bei höheren Anforderungen wird der Versuch bei einer Temperatur von �23 ± 5� °C durchgeführt.

4 Begriffe

Für die Anwendung dieser Europäischen Norm gelten die folgenden Begriffe:

4.1 Messlänge

(L)

Länge des zylindrischen oder prismatischen Teils der Probe, an dem in jedem Augenblick des Versuchesdie Verlängerung gemessen wird. Im Einzelnen werden unterschieden:

4.1.1

Anfangsmesslänge

L0

Messlänge vor Aufbringen der Kraft

4.1.2

Messlänge nach dem Bruch

Lu

Messlänge nach dem Bruch der Probe (siehe 11.1)

4.2

Versuchslänge

Lc

Länge des im Querschnitt reduzierten zylindrischen oder prismatischen Teils der Probe

ANMERKUNG Bei unbearbeiteten Proben tritt an die Stelle der Versuchslänge der Abstand zwischen den Einspan-nungen.

EN 10002-1:2001 (D)

4

N1)Nationale Fußnote: In Deutschland veröffentlicht als DIN ISO 286-2, ISO-System für Grenzmaße und Passungen� Tabellen der Grundtoleranzgrade und grenzabmaße für Bohrungen und Wellen; Identisch mit ISO 286-2:1988.

4.3

Verlängerung

Vergrößerung der Anfangsmesslänge (L0) während des Versuches

4.4 Dehnung

Verlängerung, bezogen auf die Anfangsmesslänge (L0). Sie wird in Prozent angegeben

4.4.1

Bleibende Dehnung

Verlängerung der Anfangsmesslänge einer Probe nach Wegnahme einer festgelegten Zugspannung(siehe 4.9), bezogen auf die Anfangsmesslänge (L0). Sie wird in Prozent angegeben

4.4.2

Bruchdehnung

A

bleibende Verlängerung der Messlänge nach dem Bruch (Lu L0), bezogen auf die Anfangsmesslänge(L0). Sie wird in Prozent angegeben

ANMERKUNG

� Ist bei einer proportionalen Probe die Anfangsmesslänge nicht gleich 5,65 ×��

S0

q

1), wobei S0 der Anfangsquer-schnitt innerhalb der Versuchslänge ist, wird das Formelzeichen A durch einen Index ergänzt, der den zugrundeliegenden Proportionalitätsfaktor angibt, z. B.:A11,3 = Bruchdehnung bei einer Anfangsmesslänge �L0� von 11,3 ×

��

S0

q

.

� Bei nichtproportionalen Proben wird das Formelzeichen A durch einen Index ergänzt, der die zugrunde liegendeAnfangsmesslänge in mm angibt, z. B.: A80mm = Bruchdehnung bei einer Anfangsmesslänge �L0� von 80mm.

4.4.3

gesamte Dehnung beim Bruch

At

gesamte Verlängerung (elastische und plastische Verlängerung) der Anfangsmesslänge im Augenblickdes Bruches, bezogen auf die Anfangsmesslänge (L0). Sie wird in Prozent angegeben

4.4.4

Dehnung bei Höchstkraft

Vergrößerung der Anfangsmesslänge der Probe bei Höchstkraft, bezogen auf die Anfangsmesslänge(L0). Sie wird in Prozent angegeben

ANMERKUNG Dabei wird zwischen der gesamten Dehnung bei Höchstkraft (Agt) und der nichtproportionalen Deh-nung bei Höchstkraft (Ag) (siehe Bild 1) unterschieden.

4.5

Gerätemesslänge

Le

Länge des parallelen Teils der Probe, die zum Messen der Verlängerung mit Hilfe einer Längenände-rungsmesseinrichtung benutzt wird

ANMERKUNG Es wird empfohlen, dass zur Messung von Streck- und Dehngrenzenparametern Le U L0=2 betra-gen sollte. Weiterhin wird empfohlen, dass Le ungefähr gleich L0 sein sollte, wenn Kennwerte �bei� oder �nach� derHöchstzugkraft bestimmt werden.

EN 10002-1:2001 (D)

5

1) 5,65 ×��

S0

q

= 5 ×

��

4 S0p

r

4.6

Verlängerung (der Gerätemesslänge)

Vergrößerung der Gerätemesslänge (Le) in einem gegebenen Zeitpunkt des Versuches

4.6.1

Bleibende Dehnung (der Gerätemesslänge)

Vergrößerung der Gerätemesslänge einer Probe nach Wegnahme einer vorgegebenen Zugspannung,bezogen auf die Gerätemesslänge (Le). Sie wird in Prozent angegeben

4.6.2

Streckgrenzendehnung (der Gerätemesslänge)

Ae

Verlängerung (der Gerätemesslänge) zwischen dem Beginn örtlichen Fließens und dem Einsetzengleichmäßiger Verformung mit Verfestigung

ANMERKUNG Sie wird bezogen auf die Gerätemesslänge (Le) in Prozent angegeben.

4.7

Brucheinschnürung

Z

größte Änderung des Querschnittes nach dem Bruch der Probe (S0 Su), bezogen auf den Anfangsquer-schnitt (S0). Sie wird in Prozent angegeben

4.8

Höchstzugkraft

Fm

größte Kraft, welche die Probe im Laufe des Versuchs nach Überschreiten der Streckgrenze ertragenhat. Für Werkstoffe ohne ausgeprägte Streckgrenze ist es der Maximalwert während des Versuches

4.9 Spannung

Zugkraft in jedem Augenblick des Versuches, geteilt durch den Anfangsquerschnitt (S0) der Probe

4.9.1

Zugfestigkeit

Rm

Spannung, die der Höchstzugkraft (Fm) entspricht

4.9.2

Streckgrenze

Wenn der metallische Werkstoff eine Streckgrenze aufweist, erfolgt zu einem bestimmten Zeitpunkt imVersuchsablauf eine plastische Verformung ohne Zunahme der Kraft. Unterschieden werden:

4.9.2.1

Obere Streckgrenze

ReH

Spannung in dem Moment, bevor der erste deutliche Kraftabfall auftritt (siehe Bild 2)

EN 10002-1:2001 (D)

6

4.9.2.2

Untere Streckgrenze

ReL

kleinste Spannung im Fließbereich, wobei Einschwingerscheinungen nicht berücksichtigt werden (sieheBild 2)

4.9.3

Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung (der Gerätemesslänge)

Rp

Spannung bei einer bestimmten nichtproportionalen Dehnung der Gerätemesslänge (Le) (siehe Bild 3)

ANMERKUNG Das Formelzeichen wird ergänzt durch einen Index, der den Zahlenwert der nichtproportionalenDehnung der Gerätemesslänge in Prozent angibt, z. B.: Rp0,2.

4.9.4

Dehngrenze bei gesamter Dehnung (der Gerätemesslänge)

Rt

Spannung bei einer bestimmten gesamten Dehnung (elastische Dehnung und bleibende Dehnung) derGerätemesslänge (Le) (siehe Bild 4)

ANMERKUNG Das Formelzeichen wird ergänzt durch einen Index, der den Zahlenwert der gesamten Dehnung derGerätemesslänge in Prozent angibt, z. B.: Rt0,5.

4.9.5

Grenzwert der Spannung für eine vorgegebene bleibende Dehnung

Rr

Spannung, bei der nach Wegnahme der Kraft eine vorgegebene bleibende Dehnung der Anfangs-messlänge (L0) oder der Gerätemesslänge (Le) nicht überschritten ist (siehe Bild 5)

ANMERKUNG Das Formelzeichen wird ergänzt durch einen Index, der den Zahlenwert der bleibenden Dehnungder Anfangsmesslänge (L0) oder der Gerätemesslänge (Le) in Prozent angibt, z. B.: Rr0,2.

4.10

Bruch

Zustand, wenn die Probe vollständig geteilt ist oder die Prüfkraft auf Null zurückgegangen ist

5 Formelzeichen und Benennungen

Die Formelzeichen und ihre Benennungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

EN 10002-1:2001 (D)

7

EN 10002-1:2001 (D)

8

Tabelle 1 � Formelzeichen und Benennungen

Nummer aFormel-zeichen

Einheit Benennung

Probe

1 a b mm Dicke einer Flachprobe oder Wanddicke eines Rohres

2 b mm Breite einer Flachprobe in der Versuchslänge oder mittlere Breiteeiner Rohrstreifenprobe oder eines Profildrahtes

3 d mm Probendurchmesser in der Versuchslänge einer Rundprobe oderDurchmesser eines Drahtes mit Kreisquerschnitt oder Innendurch-messer eines Rohres

4 D mm Außendurchmesser eines Rohres

5 L0 mm Anfangsmesslänge

L00 mm Anfangsmesslänge zur Bestimmung von Ag (siehe Anhang H)

6 Lc mm Versuchslänge

Le mm Gerätemesslänge

7 Lt mm Gesamtlänge der Probe

8 Lu mm Messlänge nach dem Bruch

L0u mm Messlänge nach dem Bruch zur Bestimmung von Ag

(siehe Anhang H)

9 S0 mm2 Anfangsquerschnitt innerhalb der Versuchslänge

10 Su mm2 Kleinster Probenquerschnitt nach dem Bruch

k Proportionalitätsfaktor

11 Z % BrucheinschnürungS0 Su

S0

� �

× 100

12 Probenköpfe

Verlängerung und Dehnung

13 mm Verlängerung nach dem Bruch: Lu L0

14 A c % BruchdehnungL0 Lu

L0

� �

× 100

15 Ae % Streckgrenzendehnung (der Gerätemesslänge)

DLm mm Verlängerung bei Kraftmaximum

16 Ag % Nichtproportionale Dehnung bei Höchstkraft Fm

17 Agt % Gesamte Dehnung bei Höchstkraft Fm

18 At % Gesamte Dehnung beim Bruch

19 % Vorgegebene nichtproportionale Dehnung der Gerätemesslänge

20 % Vorgegebene gesamte Dehnung der Gerätemesslänge (siehe Rt)

21 % Vorgegebene bleibende Dehnung der Gerätemesslänge oderAnfangsmesslänge

a Siehe Bilder 1 bis 13.b Das Formelzeichen T wird in Stahlrohr-Produktnormen verwendet.c Siehe 4.4.2.d 1 MPa = 1N=mm2

6 Proben

6.1 Form und Maße

6.1.1 Allgemeines

Form und Maße der Proben hängen von Form und Maßen der Erzeugnisse aus metallischen Werkstoffenab, deren mechanische Eigenschaften bestimmt werden sollen.

Die Probe wird üblicherweise aus dem Erzeugnis oder einem gepressten oder gegossenen Rohteil heraus-gearbeitet. Erzeugnisse mit gleichbleibendem Querschnitt (Profile, Stäbe, Drähte usw.) sowie gegosseneProbestücke (z. B. Gusseisen, Nichteisen-Legierungen) dürfen ohne Bearbeitung geprüft werden.

Der Probenquerschnitt darf kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder ringförmig sein oder, in besonderenFällen, auch eine andere Form haben.

Proben, bei denen das Verhältnis von Anfangsmesslänge zum Anfangsquerschnitt durch die GleichungL0 = k ×

��

S0

q

ausgedrückt wird, werden als proportionale Proben bezeichnet. Der international festge-legte Wert für k ist 5,65. Die Anfangsmesslänge darf nicht kleiner als 20mm sein. Wenn der Probenquer-schnitt zu klein ist, um diese Bedingung bei k = 5,65 zu erfüllen, darf ein größerer Faktor (beispielsweisek = 11,3) vorgesehen oder eine nichtproportionale Probe angewendet werden.

Bei der Verwendung von nichtproportionalen Proben wird die Anfangsmesslänge (L0) unabhängig vondem Anfangsquerschnitt (S0) gewählt. Die Maße und Toleranzen der Proben müssen den Angaben inden jeweiligen Anhängen entsprechen (siehe 6.2).

6.1.2 Bearbeitete Proben

Bearbeitete Proben müssen einen stetigen Übergang zwischen Versuchslänge und Probenköpfenhaben, wenn deren Querschnitte unterschiedlich sind. Die Größe des zugehörigen Übergangsradiuskann wichtig sein. Deshalb wird empfohlen, ihn, falls er nicht im entsprechenden Anhang aufgeführt ist(siehe 6.2), in den Lieferbedingungen festzulegen.

EN 10002-1:2001 (D)

9

Nummer aFormel-zeichen

Einheit Benennung

Probe

Kraft

22 Fm N Höchstzugkraft

Streckgrenze � Dehngrenze �

Zugfestigkeit

23 ReH MPa d Obere Streckgrenze

24 ReL MPa Untere Streckgrenze

25 Rm MPa Zugfestigkeit

26 Rp MPa Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung

27 Rr MPa Grenzwert der Spannung für eine vorgegebene bleibendeDehnung

28 Rt MPa Dehngrenze bei gesamter Dehnung

E MPa Elastizitätsmodul

a Siehe Bilder 1 bis 13.b Das Formelzeichen T wird in Stahlrohr-Produktnormen verwendet.c Siehe 4.4.2.d 1 MPa = 1N=mm2

Tabelle 1 (fortgesetzt)

Die Form der Probenköpfe kann beliebig sein, entsprechend der Spanneinrichtung der Zugprüfmaschine.

Die Versuchslänge (Lc) oder, bei Zugproben ohne Übergangsbereich, die freie Länge zwischen den Ein-spannungen muss immer größer sein als die der Anfangsmesslänge (L0).

6.1.3 Unbearbeitete Proben

Wenn die Probe aus einem unbearbeiteten Erzeugnisabschnitt oder aus einem unbearbeiteten Probe-stück besteht, muss die freie Länge zwischen den Einspannungen so groß sein, dass alle Messmarkenin ausreichendem Abstand von diesen Einspannungen angebracht werden können (siehe Anhänge B bis E).

Gegossene Proben müssen einen stetigen Übergang zwischen den Probenköpfen und der Versuchslängehaben. Die Maße dieses Übergangs sind sehr wichtig. Es wird empfohlen, dass sie in der Erzeugnisnormfestgelegt werden. Die Form der Probenköpfe kann beliebig sein, entsprechend der Spanneinrichtung derZugprüfmaschine. Die Versuchslänge (Lc) muss immer größer als die Anfangsmesslänge (L0) sein.

6.2 Arten

Die gebräuchlichsten Probenarten sind in den Anhängen B bis E für die verschiedenen Erzeugnisformennach Tabelle 2 beschrieben. Andere Probenarten können in Erzeugnisnormen festgelegt sein.

6.3 Herstellung der Proben

Die Proben werden entsprechend den Anforderungen der Internationalen Normen an die unterschiedli-chen Werkstoffe entnommen und hergestellt (z. B. EN ISO 377).

7 Bestimmung des Anfangsquerschnitts (S0)

Der Anfangsquerschnitt wird aus den Maßen der Probe berechnet. Die Genauigkeit dieser Bestimmunghängt von der Beschaffenheit und der Probenart ab. Sie geht aus den Anhängen B bis E für die verschie-denen Probenarten hervor.

8 Kennzeichnung der Anfangsmesslänge (L0)

Die Anfangsmesslänge wird durch feine Messmarken oder Farbstriche gekennzeichnet. Die Messmarkendürfen nicht als Kerben wirken, da diese zu einem vorzeitigen Bruch führen könnten.

Bei proportionalen Proben kann der berechnete Wert der Anfangsmesslänge auf das nächste Vielfachevon 5mm gerundet werden, sofern der Unterschied zwischen der berechneten und der gekennzeichnetenAnfangsmesslänge weniger als 10% von L0 beträgt. Die Anfangsmesslänge muss mit einer Unsicherheitvon höchstens ± 1% gekennzeichnet werden.

EN 10002-1:2001 (D)

10

Tabelle 2 � Erzeugnisformen

Erzeugnisform

entsprechenderAnhang

Flachstäbe Feinblech � Grobblech Draht Stäbe Profile

mit einer Dicke in Millimeter Durchmesser oder Seitenlänge in Millimeter

0,1 k Dicke < 3 � B

� < 4 C

U3 U 4 D

Rohre E

Überschreitet die Versuchslänge (Lc) die Anfangsmesslänge beträchtlich, z. B. bei unbearbeiteten Proben,kann eine Reihe von sich überlappenden Anfangsmesslängenmarkiert werden.

In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, auf der Oberfläche der Probe eine Parallele zur Längen-achse zu ziehen, auf der die Messmarken aufgetragen werden.

9 Fehlergrenzen der Prüfeinrichtungen

Die Kraftmesseinrichtung der Zugprüfmaschine muss nach EN ISO 7500-1 kalibriert sein und mindestensdie Bedingungen der Klasse 1 erfüllen.

Wenn eine Längenänderungs-Messeinrichtung für die Bestimmung der Dehngrenzen (bei nichtproportiona-ler Verlängerung der Gerätemesslänge) benutzt wird, muss sie mindestens der Klasse 1 nach EN 10002-4entsprechen; für die Bestimmung anderer Kennwerte (mit größeren Verlängerungen der Gerätemesslänge)darf eine Längenänderungs-Messeinrichtung der Klasse 2 nach EN 10002-4 benutzt werden.

ANMERKUNG Für die Bestimmung der oberen und unteren Streckgrenze ist die Verwendung einer Längenände-rungs-Messeinrichtung nicht erforderlich.

10 Prüfbedingungen

10.1 Einspannverfahren

Die Proben müssen mit geeigneten Einrichtungen, z. B. Keilspannzeugen, Gewindestücken, Parallel-spannzeugen, Schulterhalterungen usw., eingespannt werden.

Dabei sollte alles darangesetzt werden, die Proben so einzuspannen, dass die Kraft so axial wie möglichwirkt, um den Biegeeinfluss zu minimieren. Dies ist besonders beim Zugversuch von spröden Werkstof-fen wichtig oder bei der Bestimmung der Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung der Geräte-messlänge oder der Dehngrenze bei gesamter Dehnung der Gerätemesslänge oder bei der Bestimmungder Streckgrenze.

ANMERKUNG Um eine Probenausrichtung in Verbindung mit der Einspannvorrichtung zu erreichen, darf eine Vor-kraft angewendet werden, deren Größe 5% des zu erwartenden Streckgrenzenwertes nicht überschreiten sollte.Eine Korrektur der Dehnung sollte unter Berücksichtigung der Vorkraft vorgenommen werden.

10.2 Prüfgeschwindigkeit

10.2.1 Allgemeines

Sofern in der Erzeugnisnorm nichts anderes festgelegt ist, muss die Prüfgeschwindigkeit den folgendenAnforderungen, die von der Werkstoffart abhängen, entsprechen.

ANMERKUNG Die Spannungszunahmegeschwindigkeiten nach Tabelle 3 und die Dehngeschwindigkeiten, ange-geben in 10.2, erfordern keine speziellen Arten der Prüfmaschinenregelung.

10.2.2 Streck- und Dehngrenzen

10.2.2.1 Obere Streckgrenze (ReH)

Innerhalb des elastischen Bereichs und bis zur oberen Streckgrenze muss die Querhauptgeschwindig-keit der Maschine so konstant wie möglich gehalten werden und innerhalb der Grenzen liegen, die denSpannungszunahmegeschwindigkeiten in Tabelle 3 entsprechen.

EN 10002-1:2001 (D)

11

Tabelle 3 � Spannungszunahmegeschwindigkeit

Elastizitätsmodul (E) des Werkstoffes Spannungszunahmegeschwindigkeit

MPa MPa · s1

min. max.

< 150000 2 20

U 150 000 6 60

10.2.2.2 Untere Streckgrenze (ReL)

Soll nur die untere Streckgrenze bestimmt werden, so muss die Dehngeschwindigkeit im Bereich der Ver-suchslänge während des Fließens zwischen 0,000 25=s 1 und 0,002 5=s 1 liegen. Die Dehngeschwindigkeitim Bereich der Versuchslänge ist so konstant wie möglich zu halten. Wenn diese Dehngeschwindigkeitnicht direkt eingestellt werden kann, ist kurz vor dem Fließbeginn die zugeordnete Spannungszunahme-geschwindigkeit einzustellen. Diese Einstellung darf nicht mehr verändert werden, bis das Fließenbeendet ist.

In keinem Fall darf die Spannungszunahmegeschwindigkeit im elastischen Bereich die in Tabelle 3 ange-gebenen Höchstwerte übersteigen.

10.2.2.3 Obere und untere Streckgrenze (ReH und ReL)

Werden die obere und untere Streckgrenze im gleichen Versuch bestimmt, gelten die Bedingungen zurBestimmung der unteren Streckgrenze (siehe 10.2.2.2).

10.2.2.4 Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung (der Gerätemesslänge) und Dehngrenze beigesamter Dehnung (der Gerätemesslänge) (Rp und Rt)

Die Spannungszunahmegeschwindigkeit muss in den in Tabelle 3 angegebenen Grenzen liegen. Implastischen Bereich und bis zur Dehngrenze (nichtproportionale oder gesamte Verlängerung der Geräte-messlänge) darf die Dehngeschwindigkeit nicht größer sein als 0,0025=s 1.

10.2.2.5 Wenn die Prüfmaschine nicht in der Lage ist, die Dehngeschwindigkeit zu messen oder zukontrollieren, ist eine entsprechende Spannungszunahmegeschwindigkeit nach Tabelle 3 bis zum Endeder Streckgrenze anzuwenden.

10.2.3 Zugfestigkeit (Rm)

Nach der Bestimmung der geforderten Streck- und Dehngrenzenwerte darf die Prüfgeschwindigkeit bisauf eine Dehngeschwindigkeit (oder entsprechende Traversengeschwindigkeit) von 0,008 s 1 erhöhtwerden.

Wenn nur die Zugfestigkeit bestimmt wird, darf die Prüfgeschwindigkeit während des gesamten Versuchs0,008 s 1 nicht überschreiten.

11 Bestimmung der Bruchdehnung (A)

11.1 Die Bruchdehnung wird in Übereinstimmung mit der in 4.4.2 angegebenen Definition bestimmt.

Zu diesem Zweck werden die beiden Bruchstücke der Probe sorgfältig so zusammengelegt, dass ihreAchsen eine Gerade bilden.

Es ist insbesondere darauf zu achten, dass die Bruchflächen der beiden Bruchstücke der Probe bei derMessung der Messlänge nach dem Bruch möglichst gut ineinanderpassen. Dies ist insbesondere beiProben mit kleinem Probenquerschnitt und bei Proben mit geringer Bruchdehnung wichtig.

Die Verlängerung nach dem Bruch (Lu L0) muss auf 0,25mm bestimmt werden unter Benutzung einerMesseinrichtung mit einer ausreichenden Auflösung; die Bruchdehnung muss auf 0,5% gerundet wer-den. Liegt der geforderte Mindestwert der Bruchdehnung unter 5%, wird empfohlen, besondere Vorkeh-rungen bei der Bestimmung der Bruchdehnung zu treffen (siehe Anhang F).

Die beschriebene Art der Bestimmung der Bruchdehnung ist im Prinzip nur dann gültig, wenn derAbstand zwischen der Bruchstelle von dem nächsten Ende der Messlänge mindestens ein Drittel derAnfangsmesslänge (L0) beträgt. Sie ist jedoch ungeachtet der Lage des Bruches gültig, wenn die Bruch-dehnung mindestens den geforderten Wert erreicht.

11.2 Bei der Verwendung der Zugprüfmaschinen, die die Verlängerung beim Bruch mit einerLängenänderungs-Messeinrichtung messen, sind Messmarken nicht erforderlich. Bei der gemessenenVerlängerung handelt es sich um die gesamte Verlängerung. Die elastische Verlängerung muss davonabgezogen werden, um die Bruchdehnung zu erhalten.

EN 10002-1:2001 (D)

12

Grundsätzlich ist diese Messung nur dann gültig, wenn der Bruch innerhalb der Gerätemesslänge (Le)auftritt. Sie ist jedoch darüber hinaus ungeachtet der Lage des Bruches gültig, wenn die Bruchdehnungmindestens den geforderten Wert erreicht.

ANMERKUNG Wenn in einer Erzeugnisnorm die Bestimmung der Bruchdehnung bei einer bestimmten Anfangs-messlänge festgelegt ist, dann sollte die Gerätemesslänge gleich dieser Anfangsmesslänge sein.

11.3 Die Verlängerung darf an einer festen Messlänge gemessen und unter Verwendung von Formelnoder Tabellen auf die proportionale Messlänge umgewertet werden, wenn die Erzeugnisnorm dies zulässtund dies vor Beginn des Versuches vereinbart wurde (z. B. nach EN ISO 2566-1 und EN ISO 2566-2).

ANMERKUNG Vergleiche der Bruchdehnung sind nur möglich, wenn die Anfangsmesslänge oder die Geräte-messlänge und Form und Fläche des Querschnitts gleich sind oder der Proportionalitätsfaktor (k) gleich ist.

11.4 Um Proben, bei denen der Bruch außerhalb der in 11.1 angegebenen Grenzen auftritt, nicht ver-werfen zu müssen, kann das in Anhang G beschriebene Verfahren angewandt werden, das auf derUnterteilung von L0 in N gleiche Abschnitte beruht.

12 Bestimmung der gesamten Dehnung bei Höchstkraft (Agt)

Das Verfahren besteht in der Bestimmung der Verlängerung bei Höchstkraft DLm� � aus dem Kraft-Ver-längerung-Diagramm, das mit einem Dehnungsaufnehmer gemessen wurde.

Die gesamte Dehnung bei Höchstkraft muss aus folgender Gleichung berechnet werden:

Agt =DLm

Le

× 100

ANMERKUNG 1 Für einige Werkstoffe, die im Bereich der Höchstkraft ein flaches Plateau zeigen, wird die gesamteDehnung am Mittelpunkt dieses Plateaus bestimmt.

ANMERKUNG 2 Im Anhang H wird ein manuelles Verfahren beschrieben.

13 Bestimmung der Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung (Rp)

13.1 Die Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung wird aus dem Kraft-Verlängerung-Diagrammbestimmt, indem eine Parallele zum geraden Teil der Kurve in einem Abstand gezeichnet wird, der dernichtproportionalen Dehnung entspricht, z. B. 0,2%. Die Ordinate des Schnittpunktes dieser Parallelenmit der Kurve ergibt die der gewünschten Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung entsprechendeKraft. Die Dehngrenze wird durch Dividieren dieser Kraft durch den Anfangsquerschnitt der Probe (S0)errechnet (siehe Bild 3).

ANMERKUNG 1 Von wesentlicher Bedeutung ist die Auflösung, mit der das Kraft-Verlängerung-Diagramm erstelltwird.

Ist der gerade Abschnitt des Kraft-Verlängerung-Diagramms nicht genügend ausgeprägt und kann folg-lich die Parallele nicht mit ausreichender Genauigkeit gezogen werden, wird das nachstehende Verfah-ren empfohlen (siehe Bild 6).

Ist die erwartete Dehngrenze überschritten, wird die Kraft auf etwa 10% des vorherigen Wertes vermin-dert. Die Kraft wird dann wieder erhöht, bis der ursprüngliche Wert überschritten ist. Zur Bestimmung dergesuchten Dehngrenze wird die Mittellinie durch die Hystereseschleife gezogen. Dann wird eine Paral-lele zu dieser Geraden in dem Abstand vom Kurvenursprung (an der Abszisse gemessen) gezogen, derdem vorgegebenen Wert der nichtproportionalen Dehnung entspricht. Die Ordinate des Schnittpunktesdieser Parallelen mit der Kraft-Verlängerung-Kurve ergibt die der Dehngrenze entsprechende Kraft. DieDehngrenze wird durch Dividieren dieser Kraft durch den Anfangsquerschnitt der Probe (S0) errechnet(siehe Bild 6).

ANMERKUNG 2 Für die Bestimmung des Nullpunktes der Kraft-Verlängerung-Kurve können verschiedene Verfah-ren angewendet werden. Ein Verfahren, das angewendet werden kann, ist das Zeichnen einer Geraden parallel zuder durch die Hystereseschleife festgelegten Geraden als Tangente an die Kraft-Verlängerung-Kurve. Der Schnitt-punkt dieser Geraden mit der Abszisse ergibt den tatsächlichen Nullpunkt der Kraft-Verlängerung-Kurve (sieheBild 6).

EN 10002-1:2001 (D)

13

13.2 Diese Kenngröße darf bei rechnergestützter Durchführung auch ohne Zeichnen des Kraft-Ver-längerung-Diagramms bestimmt werden, siehe Anhang A.

14 Bestimmung der Dehngrenze bei gesamter Dehnung (Rt)

14.1 Die Dehngrenze bei gesamter Dehnung wird aus dem Kraft-Verlängerung-Diagramm bestimmt,indem eine Parallele zur Ordinatenachse (Kraft-Achse) in dem Abstand gezogen wird, der der vorgege-benen gesamten Dehnung entspricht. Die Ordinate des Schnittpunktes dieser Geraden mit der Kurveergibt die der gewünschten Dehngrenze bei gesamter Dehnung entsprechende Kraft. Die Dehngrenzewird durch Dividieren dieser Kraft durch den Anfangsquerschnitt der Probe (S0) errechnet (siehe Bild 4).

14.2 Diese Kenngröße kann bei rechnergestützter Durchführung auch ohne Zeichnen des Kraft-Ver-längerung-Diagramms bestimmt werden, siehe Anhang A.

15 Verfahren zum Nachweis des Grenzwertes der Spannung für einevorgegebene bleibende Dehnung (Rr)

Die Zugprobe wird 10 s bis 12 s einer Kraft ausgesetzt, die der vorgegebenen Spannung entspricht. NachWegnahme der Kraft wird nachgewiesen, dass die bleibende Dehnung nicht größer ist als der vorgege-bene Wert.

16 Bestimmung der Brucheinschnürung (Z)

Die Brucheinschnürung muss nach der Definition in 4.7 bestimmt werden.

Die zwei gebrochenen Teilstücke der Probe werden sorgfältig zusammengefügt, so dass ihre Achseneine Gerade bilden. Die Unsicherheit bei der Bestimmung des kleineren Querschnitts nach dem Bruch(Su) darf nicht größer als ± 2% sein (siehe Anhänge B bis E). Der prozentuale Anteil der Differenz zwi-schen dem Querschnitt (Su) und dem Anfangsquerschnitt (S0) bezogen auf den Anfangsquerschnitt ergibtdie Brucheinschnürung.

17 Prüfbericht

Der Prüfbericht muss mindestens die folgenden Angaben enthalten:

� Hinweis auf diese Norm, d. h. EN 10002-1;

� Kennzeichnung der Probe;

� Werkstoff, falls bekannt;

� Art der Probe;

� Probenlage und -richtung, wenn bekannt;

� Prüfergebnis.

Da gegenwärtig keine ausreichenden Angaben für alle metallischen Werkstoffe vorliegen, ist es zur Zeitnicht möglich, Messunsicherheitsangaben für die verschiedenen Kenngrößen des Zugversuchs zumachen.

ANMERKUNG 1 Um die Messunsicherheit zu berücksichtigen, siehe Anhang J, in dem Hinweise zur Bestimmungder Messunsicherheit bezüglich metrologischer Parameter und Ergebnisse von Ringversuchen an einer Gruppe vonStählen und Aluminiumlegierungen angegeben sind.

ANMERKUNG 2 Die Prüfergebnisse sollten mindestens so angegeben werden:

� Festigkeitswerte ganzzahlig in MPa;

� Dehnwerte auf 0,5%;

� Brucheinschnürung auf 1%.

EN 10002-1:2001 (D)

14

EN 10002-1:2001 (D)

15

Legende

A Spannung

B Dehnung

ANMERKUNG Zur Erklärung der Nummern siehe Tabelle 1.

Bild 1 � Begriffe der Dehnung

EN 10002-1:2001 (D)

16

Legende

A Spannung

B Dehnung

C Einschwingerscheinung


Bild 2 � Begriffe der oberen und unteren Streckgrenze für unterschiedliche Formendes Spannung-Dehnung-Diagramms

EN 10002-1:2001 (D)

17

Legende

A Spannung

B Dehnung

Bild 3 � Dehngrenze bei nichtproportionalerDehnung (der Gerätemesslänge) (Rp)

Legende

A Spannung

B Dehnung

ANMERKUNG Zur Erklärung der Nummern sieheTabelle 1.

Bild 4 � Dehngrenze bei gesamter Dehnung(der Gerätemesslänge) (Rt)

Legende

A Spannung

B Dehnung

Bild 5 � Grenzwert der Spannung für eine vorgegebene bleibende Dehnung (Rr)

EN 10002-1:2001 (D)

18

Legende

A Kraft

B Verlängerung

D Kraft entsprechend Rp

E Vorgegebene nichtproportionale Verlängerung

Bild 6 � Dehnung bei nichtproportionalerDehnung (der Gerätemesslänge) (Rp)

(siehe 13.1)

Legende

A Spannung

B Dehnung

Bild 7 � Streckgrenzendehnung (Ae)

Legende

A Kraft

B Verlängerung


Bild 8 � Höchstzugkraft (Fm)

EN 10002-1:2001 (D)

19

Bild 9 � Bearbeitete Proben mit rechteckigem Querschnitt (siehe Anhang B)

ANMERKUNG 1 Die gezeichnete Form der Probenköpfe ist als Beispiel zu verstehen.

ANMERKUNG 2 Zur Erklärung der Nummern siehe Tabelle 1.

Bild 10 � Aus einem unbearbeiteten Abschnitt des Erzeugnisses bestehende Proben(siehe Anhang C)

EN 10002-1:2001 (D)

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ANMERKUNG Die gezeichnete Form der Probenköpfe ist als Beispiel zu verstehen.

Bild 11 � Proportionale Proben (siehe Anhang D)


Bild 12 � Aus einem Rohrabschnitt bestehende Probe (siehe Anhang E)

EN 10002-1:2001 (D)

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ANMERKUNG 1 Die gezeichnete Form der Probenköpfe ist als Beispiel zu verstehen.

ANMERKUNG 2 Zur Erklärung der Nummern siehe Tabelle 1.

Bild 13 � Längsstreifenprobe aus einem Rohr (siehe Anhang E)

Anhang A(informativ)

Empfehlungen für die Anwendung rechnergestützter Zugprüfmaschinen

A.1 Allgemeines

Dieser Anhang enthält Empfehlungen zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften bei Verwendungeiner rechnergestützten Zugprüfmaschine, insbesondere für die Software und für die Prüfbedingungen.

Die Empfehlungen beziehen sich auf die Ausrüstung der Maschine, die Software und ihre Prüfung sowiedie Prüfbedingungen des Zugversuches.

A.2 Begriffe

Für die Anwendung dieses Anhangs gilt folgender Begriff:

A.2.1 Rechnergestützte Zugprüfmaschine

Prüfmaschine, mit der die Versuchssteuerung sowie die Messwerterfassung und -verarbeitung rechner-gestützt durchgeführt werden.

A.3 Zugprüfmaschine

A.3.1 Ausrüstung

Die Prüfmaschine sollte mit einer analogen Messwertausgabe, die nicht durch die Software beeinflusstwird, ausgerüstet sein.

Ist eine solche Ausgabe nicht vorgesehen, sollten digitale Rohdaten ausgegeben werden können. DerPrüfmaschinenhersteller sollte Auskunft über die Erzeugung der digitalen Rohdaten und ihre Verarbei-tung durch die Software geben. Die Rohdaten sollten in SI-Einheiten angegeben werden und sich auf dieKraft, die Verlängerung, die Zeit und die Probenmaße beziehen. Die genannten Rohdaten sollten beiVeränderungen der Prüfmaschine überprüft werden.

A.3.2 Messwerterfassungsfrequenz

Die Frequenz-Bandweite der mechanischen und elektronischen Bauteile jedes Messkanals sowie dieMesswerterfassungsfrequenz sollten ausreichend hoch sein, damit die zu bestimmenden Werkstoff-kenngrößen aufgezeichnet werden können.

So kann z. B. zur Ermittlung von ReH die folgende Formel zur Bestimmung der Messwerterfassungsfre-quenz verwendet werden:

fmin =st

ReH × q× 100 �A:1�

Dabei ist

fmin die Mindestmesswerterfassungsgrenze in s 1;

st die Spannungszunahmegeschwindigkeit in MPa × s 1;

ReH die obere Streckgrenze in MPa;

q die relative Anzeigeabweichung der Maschine (nach EN ISO 7500-1).

ANMERKUNG 1 Die Auswahl von ReH für die Gleichung A.1 erfolgte, weil es der von der Einlesefrequenz amstärksten beeinflusste Messwert der Prüfung ist. Bei der Prüfung von Werkstoffen, die keine ausgeprägte Streckgrenzehaben, sollte der Wert der Dehngrenze Rp0,2 benutzt werden.

ANMERKUNG 2 Wenn die Prüfmaschine dehnungsgeregelt arbeitet, sollte die Spannungszunahmegeschwindig-keit unter Berücksichtigung des Elastizitätsmoduls des Werkstoffes berechnet werden.

EN 10002-1:2001 (D)

22

A.4 Bestimmung der mechanischen Eigenschaften

A.4.1 Allgemeines

Die folgenden Anforderungen sollten von der Software der Prüfmaschine erfüllt werden.

A.4.2 Obere Streckgrenze (ReH)

ReH, wie in 4.9.2.1 definiert, sollte als die Spannung betrachtet werden, die dem höchsten Kraftwert voreiner Kraftabnahme von mindestens 0,5% entspricht, wobei im nachfolgenden Dehnungsbereich vonmindestens 0,05% die vorherige Maximalkraft nicht überschritten werden sollte.

A.4.3 Untere Streckgrenze (ReL)

ReL ist in 4.9.2.2 definiert. Zur Verkürzung der Versuchsdauer darf jedoch für ReL ein Nennwert angege-ben werden, der der niedrigsten Spannung innerhalb eines Dehnungsbereiches von 0,25% nach ReH

entspricht, wobei Einschwingerscheinungen unberücksichtigt bleiben. Wird dieses Verfahren angewen-det, sollte dies im Prüfbericht angegeben werden. Nach Bestimmung von ReL durch dieses Verfahrendarf die Prüfgeschwindigkeit nach 10.2.3 erhöht werden.

ANMERKUNG Dieser Abschnitt ist nur bei Werkstoffen anzuwenden, die eine ausgeprägte Streckgrenze habenund wenn die Bestimmung von Ae nicht gefordert ist.

A.4.4 Dehngrenze bei nichtproportionaler Dehnung (Rp) und Dehngrenze bei gesamterDehnung (Rt)

Diese Werte, siehe 4.9.3 und 4.9.4, können durch Interpolation zwischen zwei Messwertpaaren dergeglätteten Kurve bestimmt werden.

A.4.5 Zugfestigkeit (Rm)

Sie ist die Spannung, die der Höchstzugkraft (Fm) entspricht, siehe 4.9.1.

A.4.6 Gesamte Dehnung beim Bruch (At)

A.4.6.1 At sollte unter Bezug auf die in Bild A.1 dargestellte Definition des Probenbruches bestimmtwerden.

Als Probenbruch wird der Punkt angenommen, nach welchem der Kraftabfall zwischen zwei aufeinander-folgenden Messpunkten mindestens fünfmal größer ist als zwischen den vorherigen Messpunkten,gefolgt von einem Abfall auf kleiner 3% der maximalen Zugkraft.

A.4.6.2 Bleibt der Längenänderungsaufnehmer bis zum Bruch an der Probe (siehe 11.2), ist der Wertam Punkt 1 in Bild A.1 als Probenbruch zu definieren.

A.4.6.3 Wird der Längenänderungsaufnehmer vor dem Probenbruch entfernt, dann ist es erlaubt, dieQuerhauptverschiebung zur Bestimmung der zusätzlichen Längenänderung zwischen dem Entfernendes Längenänderungsaufnehmers und dem Bruch zu benutzen.

Das verwendete Verfahren sollte überprüfbar sein.

A.4.7 Streckgrenzendehnung (Ae)

Ein Verfahren zur Bestimmung von Ae besteht in der Bestimmung von zwei Punkten auf der Kraft-Ver-längerung-Kurve, die den Anfang und das Ende der Streckgrenzendehnung kennzeichnen (sieheBezugsnummer 15 in Bild 7). Der Anfang ist durch den Punkt gegeben, in dem der Anstieg gegen Nullgeht und die Tangente eine horizontale Gerade darstellt. Der Endpunkt kann durch die Zeichnung zweierGeraden bestimmt werden. Die erste Gerade ist eine Horizontale durch den letzten Punkt der SteigungNull. Die zweite Gerade ist eine Tangente an den Verfestigungsbereich der Kraft-Verlängerung-Kurve, sonahe wie möglich an dem Wendepunkt. Der Schnittpunkt beider Geraden entspricht dem Ende derStreckgrenzendehnung.

EN 10002-1:2001 (D)

23

A.4.8 Gesamte Dehnung bei Höchstkraft (Agt)

Der Agt-Wert sollte, wie in 4.4.2 (siehe Bezugsnummer 17 in Bild 1) definiert, als die Dehnung betrachtetwerden, die dem Maximum der nach dem Bereich der Streckgrenzendehnung sinnvoll geglätteten Span-nung-Dehnung-Kurve entspricht.

ANMERKUNG 1 Es wird eine Regression auf der Grundlage einer Gleichung 3. Grades empfohlen.

ANMERKUNG 2 Bei einigen metallischen Werkstoffen (bei stark kaltverformten Werkstoffen wie z. B. doppelt redu-ziertem Zinnblech oder Stahl mit strukturellen Strahlenschäden) tritt die Höchstkraft nicht immer bei Beginn derEinschnürung auf. In diesem Fall kann die Dehnung bei Einschnürbeginn zur Berechnung von Agt benutzt werden.

A.4.9 Messung des Kurvenanstiegs im elastischen Bereich

Um eine allgemeine Gültigkeit bei Proben unbekannter Eigenschaften sicherzustellen, sollte sich dasangewandte Verfahren nicht auf festgelegte Spannungsgrenzen stützen, es sei denn, dies ist in derProduktnorm festgelegt oder zwischen den am Versuch beteiligten Partnern vereinbart.

Verfahren, die auf der Grundlage der Verschiebung von Kurvensegmenten arbeiten, sind besondersgeeignet. Die Parameter sind folgende:

� die Länge der Kurvensegmente (Anzahl der benutzten Punkte);

� die gewählte Gleichung zur Bestimmung der Kurvensteigung.

ANMERKUNG Ist der gerade Teil des Kraft-Verlängerung-Diagramms nicht genügend ausgeprägt, siehe 13.1.

Der Kurvenanstieg im elastischen Bereich entspricht der mittleren Steigung in einem Bereich, in dem diefolgenden Bedingungen erfüllt sind:

� konstante Steigung des Kurvensegments;

� der Bereich muss repräsentativ sein.

EN 10002-1:2001 (D)

24

Legende

o-----o aufeinanderfolgende Messpunkte ( f = konstant)

b > 5a

c < 0,03Fmax

1) Bruch nach Begriff 4.10

Bild A.1 � Schematische Darstellung zur Definition des Probenbruches

Es wird in jedem Fall empfohlen, dass der Anwender Anstiegsgrenzen vorgeben kann, um sinnloseAnstiegswerte zu vermeiden.

In den Literaturhinweisen sind unter [1] bis [4] Angaben bezüglich dieser und anderer geeigneter Verfah-ren enthalten.

A.5 Prüfung der Software der Maschine

Die Leistungsfähigkeit der Verfahren, die das Prüfsystem verwendet um die verschiedenen Werkstoff-eigenschaften zu bestimmen, kann überprüft werden durch Vergleich mit den Ergebnissen, die aufherkömmliche Art durch Auswertungen/Berechnungen auf der Basis von Aufzeichnungen (Diagrammen)analoger oder digitaler Daten bestimmt worden sind. Daten, die unmittelbar von den (D/A-)Wandlernoder Verstärkern der Maschine stammen, sollten gesammelt und verarbeitet werden, unter Verwendungvon Geräten, deren Frequenzbandbreite, Erfassungsfrequenz und Messunsicherheit mindestens denenentsprechen, die verwendet werden, um die vom Maschinenrechner berechneten Ergebnisse zu liefern.

Wenn die Unterschiede zwischen rechner- und analog bestimmten Werten an der gleichen Probe geringsind, weist das auf eine leistungsfähige Software der Prüfmaschine hin.

Zur Bewertung solcher Unterschiede sollten fünf gleiche Proben geprüft werden und der Mittelwert derDifferenz für jeden entsprechenden Kennwert sollte innerhalb der in Tabelle A.1 dargestellten Grenzenliegen.

ANMERKUNG 1 Dieses Verfahren bestätigt lediglich, dass die Maschine die Werkstoffkennwerte für die jeweiligeProbenform, den jeweils geprüften Werkstoff sowie die jeweiligen Prüfbedingungen richtig ermittelt. Es darf darausnicht geschlossen werden, dass die geprüften Werkstoffeigenschaften entweder richtig bzw. für den vorgesehenenVerwendungszweck geeignet sind.

ANMERKUNG 2 Wenn andere Verfahren verwendet werden, wie z. B. die Verwendung eines vorgeprüften Daten-satzes von einem bekannten Material mit anerkannt hohem Stand der Qualitätssicherung, sollten diese die Anforde-rungen der obigen Abschnitte sowie der Tabelle A.1 erfüllen.

EN 10002-1:2001 (D)

25

Tabelle A.1 � Bedingungen für den Nachweis der Übereinstimmung der Messwerte

ParameterD a s a

relativ b absolut b relativ b absolut b

Rp0,2 k 0,5% 2MPa k 0,35% 2MPa

Rp1 k 0,5% 2MPa k 0,35% 2MPa

ReH k 1% 4MPa k 0,35% 2MPa

ReL k 0,5% 2MPa k 0,35% 2MPa

Rm k 0,5% 2MPa k 0,35% 2MPa

A k 2% k 2%

a D =1

n

X

n

i = 1

Di;

s =

��

1

n 1

X

n

i = 1

Di D� �2v

u

u

t

Dabei ist

Di die Differenz zwischen dem Ergebnis der Handauswertung (Hi) und der Rechnerauswertung (Ri) für eineProbe (Di = Hi Ri);

n die Anzahl gleichartiger Proben aus einem Probestück (U5);

H das Ergebnis der Handauswertung;

R das Ergebnis der Rechnerauswertung.

b Der jeweils höchste Wert (relativ oder absolut) ist gültig.

Anhang B(normativ)

Probenarten für Flacherzeugnisse mit einer Dicke zwischen 0,1mm und 3mm:Bleche, Bänder und flache Walzprodukte

ANMERKUNG Bei Erzeugnissen mit einer Dicke unter 0,5mm können besondere Vorkehrungen erforderlich sein.

B.1 Probenform

Im Allgemeinen sind die Probenköpfe breiter als die Breite der Probe im Bereich der Versuchslänge. DerÜbergang von der Versuchslänge (Lc) zu den Probenköpfen muss einen Radius von mindestens 20mmhaben. Die Breite dieser Köpfe muss zwischen 20mm und 40mm liegen.

Die Probe darf auch aus einem Streifen mit parallelen Seiten bestehen. Bei Erzeugnissen mit einer Breitevonk 20mm darf die Breite der Probe gleich der Erzeugnisbreite sein.

B.2 Probenmaße

Die Versuchslänge muss mindestens L0 +b2betragen. In Schiedsfällen muss sie immer gleich L0 + 2b

sein, falls ausreichend Werkstoff vorhanden ist.

Bei Streifenproben mit einer Breite unter 20mm muss die Anfangsmesslänge (L0) gleich 50mm sein,falls in der Erzeugnisnorm nichts anderes festgelegt ist. Bei dieser Probenart muss die freie Länge zwi-schen den Einspannungen gleich L0 + 3b sein.

Es gibt zwei Formen nichtproportionaler Proben, deren Maße in Tabelle B.1 angegeben sind.

Für den Fall, dass die Maße jeder Probe einzeln gemessen werden, gelten die Formtoleranzen in Tabelle B.2.

Für den Fall, dass die Breite der Probe mit der Breite des Erzeugnisses übereinstimmt, darf der Anfangs-querschnitt (S0) aus den gemessenen Probenmaßen errechnet werden.

Mit der Nennbreite der Probe darf gerechnet werden, wenn die Grenzabmaße und Formgrenzabmaßenach Tabelle B.2 nicht überschritten werden. Auf diese Weise kann die Messung der Probenbreite vordem Versuch unterbleiben.

EN 10002-1:2001 (D)

26

Tabelle B.1 � ProbenmaßeMaße in mm

ProbenformBreite Anfangsmesslänge Versuchslänge Freie Länge zwischen den Ein-

spannungen bei Streifenproben(Mindestwert)b L0 Lc

1 12,5 ± 1 50 75 87,5

2 20 ± 1 80 120 140

Tabelle B.2 � Grenzabmaße und Formtoleranzen für die Breite der Proben

Maße in mm

Nennbreite der Probe Grenzabmaße a Formtoleranz b

12,5 ± 0,09 0,043

20 ± 0,105 0,052a Grenzabmaße js12 nach EN 20286-2. Diese Grenzabmaße gelten, wenn der Anfangsquerschnitt (S0) als Nenn-

wert für die Berechnung verwendet wird, ohne den Querschnitt zu messen.b Formtoleranz IT9 nach EN 20286-2. Die maximale Abweichung von der Parallelität der Versuchslänge Lc der Probe.

B.3 Probenherstellung

Die Proben müssen so hergestellt werden, dass die Werkstoffeigenschaften nicht beeinflusst werden.Alle Bereiche, die bei der Probenherstellung kaltverfestigt worden sind, müssen abgearbeitet werden.

Bei sehr dünnen Werkstoffen wird empfohlen, Streifen gleicher Breite zu schneiden und in einem Bündelmit Zwischenschichten aus Papier, das gegen Schneidöl beständig ist, zusammenzufassen. Es wirdempfohlen, die einzelnen Bündel mit dickeren Deckstreifen auf beiden Seiten zu versehen, bevor dieProben auf die endgültigen Maße bearbeitet werden.

Die Werte nach Tabelle B.2, z. B. ± 0, 09mm für eine Breite von 12,5mm, bedeuten, dass keine Probeeine Breite außerhalb der unten angegebenen Werte haben darf, wenn der Nennwert des Anfangsquer-schnittes ohne Messung benutzt wird.

12,5 mm + 0,09 mm = 12,59mm

12,5 mm 0,09 mm = 12,41mm

B.4 Bestimmung des Anfangsquerschnitts (S0)

Der Anfangsquerschnitt muss aus den gemessenen Probenmaßen berechnet werden.

Die Unsicherheit bei der Bestimmung des Anfangsquerschnitts darf ± 2% nicht überschreiten. Da dergrößte Teil dieser Unsicherheit im Allgemeinen aus der Messung der Probendicke herrührt, darf dieUnsicherheit bei der Messung der Probenbreite nicht größer sein als ± 0, 2%.

Anhang C(normativ)

Probenarten für Draht, Stäbe und Profile mit einem Durchmesseroder einer Dicke unter 4mm

C.1 Probenform

Die Probe besteht im Allgemeinen aus einem unbearbeiteten Abschnitt des Erzeugnisses (siehe Bild 10).

C.2 Probenmaße

Die Anfangsmesslänge (L0) muss entweder gleich �200 ± 2�mm oder gleich �100 ± 1�mm sein. DerAbstand zwischen den Einspannungen der Prüfmaschine muss mindestens L0 + 50mm sein, z. B.250mm und 150mm, außer im Falle von Draht geringen Durchmessers, bei dem dieser Abstand gleichL0 genommen werden kann.

ANMERKUNG Wenn keine Bruchdehnung bestimmt werden muss, darf ein Abstand zwischen den Einspannungenvon mindestens 50mm genommen werden.

C.3 Probenherstellung

Wenn das Erzeugnis in gewickelter Form vorliegt, muss es vorsichtig gerichtet werden.

C.4 Bestimmung des Anfangsquerschnitts (S0)

Der Anfangsquerschnitt (S0) muss mit einer Unsicherheit von ± 1% bestimmt werden.

Bei Erzeugnissen mit kreisrundem Querschnitt kann der Anfangsquerschnitt aus dem arithmetischenMittel von zwei senkrecht zueinanderstehenden Durchmessern berechnet werden.

Der Anfangsquerschnitt kann auch aus der Masse eines Erzeugnisabschnitts bekannter Länge und seinerDichte errechnet werden.

EN 10002-1:2001 (D)

27

Anhang D(normativ)

Probenarten für Flacherzeugnisse mit einer Dicke gleich oder größer als 3mmund Draht, Stäbchen und Profilen mit einem Durchmesser oder einer Dicke gleich

oder größer als 4mm

D.1 Probenform

Im Allgemeinen wird die Probe bearbeitet. Zwischen der Versuchslänge und den Probenköpfen müssenÜbergangsbereiche liegen. Die Probenköpfe müssen den Spanneinrichtungen der Prüfmaschine ent-sprechen (siehe Bild 11).

Die Übergangsbereiche müssen Radien haben von wenigstens

� 0,75d für zylindrische Proben (d entspricht dem Durchmesser innerhalb der Versuchslänge);

� 12mm für Proben mit rechteckigem Querschnitt.

Profile, Stäbe usw. dürfen, falls erforderlich, auch in unbearbeitetem Zustand geprüft werden.

Der Querschnitt der Probe kann kreisförmig, quadratisch oder rechteckig sein oder, in besonderenFällen, auch eine andere Form haben.

Bei Proben mit einem rechteckigen Querschnitt sollte das Verhältnis zwischen Breite und Dicke nichtgrößer sein als 8 : 1.

Im Allgemeinen sollte der Durchmesser im Bereich der Versuchslänge von bearbeiteten zylindrischenProben nicht kleiner als 4mm sein.

D.2 Probenmaße

D.2.1 Versuchslänge bearbeiteter Proben

Die Versuchslänge (Lc) muss mindestens sein

a) L0 +d2bei Proben mit kreisförmigen Querschnitt und

b) L0 + 1,5��

S0

q

bei Proben mit prismatischem Querschnitt.

Je nach Probenform wird in Schiedsfällen eine Versuchslänge von L0 + 2 d oder L0 + 2��

S0

q

verwendet,falls ausreichend Werkstoff vorhanden ist.

D.2.2 Länge unbearbeiteter Proben

Die freie Länge zwischen den Einspannungen der Prüfmaschine muss so sein, dass die Messmarkeneinen ausreichenden Abstand von diesen Einspannungen haben.

D.2.3 Anfangsmesslänge (L0)

D.2.3.1 Proportionale Proben

Im Allgemeinen werden proportionale Proben verwendet, bei denen zwischen der Anfangsmesslänge(L0) und dem Anfangsquerschnitt (S0) die Beziehung

L0 = k ·��

S0

q

besteht, wobei k gleich 11,3 oder 5,65 ist.

Proben mit kreisförmigem Querschnitt sollten vorzugsweise die in Tabelle D.1 angegebenen Maße haben.

EN 10002-1:2001 (D)

28

D.2.3.2 Nichtproportionale Proben

Nichtproportionale Proben dürfen verwendet werden, wenn dies in der Erzeugnisnorm festgelegt ist.

Die parallele Länge Lc sollte nicht kleiner sein als L0 + b=2. Im Schiedsfall muss die parallele LängeLc = L0 + b=2 verwendet werden, es sei denn, die Werkstoffabmessungen lassen das nicht zu.

Tabelle D.2 gibt Einzelheiten für typische Probenmaße.

D.3 Probenherstellung

Die Toleranzen der Querschnittsmaße bearbeiteter Proben sind in Tabelle D.3 angegeben.

Im Folgenden wird ein Anwendungsbeispiel für diese Toleranzen gegeben:

a) Grenzabmaße

Der in Tabelle D.3 angegebene Wert, z. B. ± 0,075mm bei einem Nenndurchmesser von 10mm,bedeutet, dass der Durchmesser bei keiner Probe die nachstehenden Grenzwerte überschreiten darf,wenn der Anfangsquerschnitt (S0) als Nennwert in die Rechnung eingesetzt wird, ohne ihn ausgemessenen Maßen zu bestimmen:

� 10 mm + 0,075 mm = 10,075mm

� 10 mm 0,075 mm = 9,925mm

b) Formtoleranzen

Der in Tabelle D.3 angegebene Wert bedeutet, dass bei einer Probe mit einem Nenndurchmesser von10mm, die den vorstehend angeführten Bedingungen zur Bearbeitung genügt, die Abweichung von0,04mm zwischen dem geringsten und dem größten gemessenen Durchmesser nicht überschrittenwerden darf.

Folglich darf der größte Durchmesser bei einem kleinsten Durchmesser dieser Probe von 9,99mmden Wert 9,99 mm + 0,04 mm = 10,03mm nicht überschreiten.

EN 10002-1:2001 (D)

29

Tabelle D.1 � Proben mit kreisförmigem Querschnitt

k

DurchmesserAnfangsquer-

schnittAnfangs-messlänge

Versuchslänge Gesamtlänge

d S0 L0 = k��

S0

q

Lc Lt

mm mm2 mmmm

mmmin:

5,65

20 ± 0,150 314,0 100 ± 1,0 110 Abhängig von der Art derEinspannung der Probe in

der Prüfmaschine10 ± 0,075 78,5 50 ± 0,5 55

5 ± 0,040 19,6 25 ± 0,25 28Grundsätzlich:

Lt > Lc + 2d oder 4 d

Tabelle D.2 � Typische Probenmaße

Nennbreite Anfangsmesslänge Mindest-Versuchslänge Gesamtlänge der Probe

b L0 Lc Lt

mm mm mm mm

40 200 225 450

25 200 225 450

20 80 90 300

D.4 Bestimmung des Anfangsquerschnitts (S0)

Der Nenndurchmesser kann zur Berechnung des Anfangsquerschnitts von Proben mit kreisförmigem Quer-schnitt dienen, wenn die Grenzabmaße nach Tabelle D.3 eingehalten sind. Bei allen anderen Probenformenwird der Anfangsquerschnitt aus den Probenmaßen berechnet, die jeweils mit einer Messunsicherheit vonmaximal ±0,5% zu bestimmen sind.

EN 10002-1:2001 (D)

30

Tabelle D.3 � Grenzabmaße und Formtoleranzen für die Maße der Probenquerschnitte

BenennungNenn-Querschnittsmaße Grenzabmaße a Formtoleranz

mm mm mm

Durchmesser bearbeite-ter Proben mit kreis-förmigem Querschnitt

3 ± 0,05 0,025 b

U 3± 0,060 0,003 b

k 6

> 6

± 0,075 0,04 bk 10

> 10

k 18 ± 0,090 0,04 b

> 18± 0,105 0,05 b

k 30

Querschnittsmaße vonProben mit rechteckigemQuerschnitt; auf allenvier Seiten bearbeitet

�Gleiche Grenzabmaße wie beim Durchmesser von

Proben mit kreisförmigem Querschnitt

Querschnittsmaße vonProben mit rechteckigemQuerschnitt; nur auf zweigegenüberliegendenSeiten bearbeitet

3 0,14 c

U 3� 0,18 c

k 6

> 6� 0,22 c

k 10

> 10� 0,27 c

k 18

> 18� 0,33 c

k 30

> 30� 0,39 c

k 50

a Diese Grenzabmaße js12 nach EN 20286-2 gelten, wenn der Anfangsquerschnitt (S0) als Nennwert in dieBerechnung einbezogen wird und nicht als aus gemessenen Maßen berechneter Wert.

b Grenzabmaße IT 9 � Maximale Abweichung der Messungen eines bestimmten Querschnittsmaßes voneinan-der über die gesamte Versuchslänge (Lc) der Probe.

c Grenzabmaße IT13 � Maximale Abweichung der Messungen eines bestimmten Querschnittsmaßes voneinan-der über die gesamte Versuchslänge (Lc) der Probe.

Anhang E(normativ)

Probenarten bei Rohren

E.1 Probenform

Die Probe besteht entweder aus einem Rohrabschnitt oder einem Längs- oder Querstreifen aus demRohr mit voller Wanddicke (siehe Bilder 12 und 13), oder sie ist eine Probe mit kreisförmigem Quer-schnitt, die aus der Rohrwand spanend herausgearbeitet worden ist.

Bearbeitete Querproben, Längsproben und Proben mit kreisförmigem Querschnitt sind im Anhang B fürRohre mit Wanddicken unter 3mm und im Anhang D für Wanddicken gleich oder größer als 3mmbeschrieben. Längsstreifenproben werden im Allgemeinen nur bei Rohren mit einer Wanddicke über0,5mm verwendet.

E.2 Probenmaße

E.2.1 Länge des Rohrabschnitts

Der Rohrabschnitt darf an beiden Enden mit einem Stopfen versehen werden. Die freie Länge zwischenden Stopfen und der geringste Abstand der Messmarken müssen D=4 übersteigen. In Schiedsfällenmuss der Wert von D benutzt werden, soweit ausreichend Material vorhanden ist.

Die Stopfen dürfen um nicht mehr als den Wert D von den Einspannungen aus in die Probe hineinragen.Ihre Form muss so sein, dass sie die Verformung in der Versuchslänge nicht beeinflusst.

E.2.2 Längs- oder Querstreifenproben

Die Versuchslänge (Lc) der Längsstreifenproben darf nicht flachgedrückt werden, jedoch darf dies beiden Probenköpfen zum Einspannen in die Prüfmaschine geschehen.

Andere als die in Anhang B und Anhang D angegebenen Maße für Quer- oder Längsstreifenprobenkönnen in der Erzeugnisnorm festgelegt sein.

Beim Richten von Querstreifenproben muss besondere Sorgfalt angewandt werden.

E.2.3 Spanend bearbeitete Proben mit kreisförmigem Querschnitt aus der Rohrwand

Die Entnahme dieser Proben kann in der Erzeugnisnorm festgelegt sein.

E.3 Bestimmung des Anfangsquerschnitts (S0)

Der Anfangsquerschnitt der Probe muss auf ± 1% bestimmt werden.

Der Anfangsquerschnitt des Rohrabschnitts oder der Längs- oder Querstreifenprobe kann aus der Masseder Probe, der gemessenen Länge und der Dichte bestimmt werden.

Der Anfangsquerschnitt (S0) einer Längsstreifenprobe kann nach folgender Gleichung berechnet wer-den:

S0 =b

4

� �

D2 b2� �1=2

+D2

4arcsin

b

D

b

4

� �

D 2a� �2 b2h i1=2

D 2a

2

� �2

arcsinb

D 2a

� �

Dabei ist

a die Dicke der Rohrwand;

b die mittlere Breite des Streifens;

D der Außendurchmesser des Rohres.

EN 10002-1:2001 (D)

31

Die folgenden vereinfachten Gleichungen können bei Längsstreifenproben angewendet werden:

wennb

D< 0,25

S0 = a × b 1 +b2

6D D 2a� �

� �

wennb

D< 0,17

S0 = a × b

Bei einem Rohrabschnitt wird der Anfangsquerschnitt (S0) wie folgt berechnet:

S0 = pa D a� �

Anhang F(informativ)

Messung von Bruchdehnungswerten kleiner 5%

Die Messung von Bruchdehnungswerten kleiner 5% sollte mit besonderer Vorsicht vorgenommen werden.

Ein empfohlenes Verfahren ist nachfolgend beschrieben:

Vor dem Versuch sollte in der Nähe des einen Endes der parallelen Länge eine sehr kleine Markierungangebracht werden. Mit Hilfe einer Teileinrichtung mit Nadelspitzen, die den Abstand der Messlängehaben, wird ein Bogen mit der ersten Markierung als Mittelpunkt geschlagen. Nach dem Bruch wird diegebrochene Probe in eine Spannvorrichtung gelegt. Durch Aufbringung einer Druckkraft, vorzugsweisedurch die Verwendung einer Schraube, werden die Probenstücke während der Messung fest zusammen-gedrückt. Es wird ein zweiter Bogen mit dem gleichen Radius vom ursprünglichen Mittelpunkt geschla-gen. Der Abstand zwischen den beiden Markierungen wird mit einem Messmikroskop oder einem ande-ren geeigneten Instrument gemessen. Um die feinen Markierungen besser sichtbar zu machen, kann vordem Versuch auf die Probe ein geeigneter Farbüberzug aufgebracht werden.

Anhang G(informativ)

Bestimmung der Bruchdehnung bei Unterteilung der Anfangsmesslänge

Um zu vermeiden, Proben verwerfen zu müssen, bei denen der Bruch außerhalb der in 11.1 angegebe-nen Grenzen liegt, kann nach Vereinbarung das folgende Verfahren angewendet werden:

a) Vor dem Versuch teilt man die Anfangsmesslänge L0 in N gleiche Teile.

b) Nach dem Versuch bezeichnet man die Messmarke des kurzen Bruchstücks mit X; auf dem langenBruchstück bezeichnet man den Teilstrich mit Y, dessen Abstand zur Bruchstelle möglichst genau sogroß ist wie der zur Messmarke X.

Ist n die Anzahl der Teilabstände zwischen X und Y, dann wird die Bruchdehnung wie folgt bestimmt:

1) Wenn N n eine gerade Zahl ergibt (siehe Bild G.1a), so werden der Abstand zwischen X und Yund der Abstand von Y zum Teilstrich Z gemessen, der bei

N n

2Abständen

jenseits von Y liegt.

Die Bruchdehnung berechnet man dann nach der Gleichung

A =XY + 2 YZ L0

L0

× 100

EN 10002-1:2001 (D)

32

2) Wenn N n eine ungerade Zahl ergibt (siehe Bild G.1b), so werden der Abstand zwischen X und Yund der Abstand von Y zu den Teilstrichen Z0 und Z00 gemessen, die bei

N n 1

2und

N n + 1

2Abständen

jenseits von Y liegen.

Die Bruchdehnung berechnet man dann nach der Gleichung

A =XY + YZ0 + YZ00L0

L0

× 100

EN 10002-1:2001 (D)

33

a Wenn N n eine gerade Zahl ist

b Wenn N n eine ungerade Zahl ist

ANMERKUNG Die gezeichnete Form der Probenköpfe ist als Beispiel zu verstehen.

Bild G.1 � Beispiele für die Bestimmung der Bruchdehnung

Anhang H(informativ)

Manuelles Verfahren zur Bestimmung der gesamten Dehnung bei Höchstkraft fürLangprodukte wie Stäbe, Drähte, Stangen

Das Verfahren besteht in der Messung der nichtproportionalen Dehnung bei Höchstkraft am längerenTeil einer gebrochenen Probe, die im Zugversuch geprüft wurde. Hieraus wird die prozentuale Dehnungbei Höchstkraft berechnet.

Vor dem Versuch werden auf die Messlänge äquidistante Markierungen aufgebracht. Der Abstandzwischen zwei aufeinanderfolgenden Markierungen entspricht einem Teil der ursprünglichen Messlänge(L0

0). Die Markierung der ursprünglichen Messlänge (L00) sollte mit einer zulässigen Messabweichung

von ± 0,5mm erfolgen. Diese Länge, die abhängig vom Wert der Gesamtdehnung ist, sollte in der Werk-stoffnorm festgelegt werden.

Die Bestimmung der Messlänge nach dem Bruch (L0u) wird an dem längeren Teil der gebrochenen Probe

durchgeführt mit einer zulässigen Messabweichung von 0,5mm.

Für die Gültigkeit der Messung sollten die zwei folgenden Bedingungen erfüllt sein:

� Die Grenzen des Messbereichs sollten mindestens 5d von der Bruchzone und mindestens 2,5 d vonder Einspannung entfernt sein.

� Die Messlänge sollte mindestens dem in der Werkstoffnorm angegebenen Wert entsprechen.

Die nichtproportionale Dehnung bei Höchstkraft wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

Ag =Lu0 L0

0

L00

× 100

Die gesamte Dehnung bei Höchstkraft wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

Agt = Ag +Rm

E× 100

Anhang J(informativ)

Präzision des Zugversuchs und Abschätzung der Messunsicherheit

J.1 Einführung

Dieser Anhang gibt eine Anleitung zur Abschätzung der Messunsicherheit bei Anwendung dieser Normfür einen Werkstoff mit bekannten Zugversuchseigenschaften. Es sollte betont werden, dass eine abso-lute Aussage zur Messunsicherheit dieses Versuches nicht möglich ist, da es sowohl materialabhängigeals auch materialunabhängige Einflussgrößen auf die Messunsicherheit gibt. Daher ist es zum Beispielnotwendig, die Geschwindigkeitsabhängigkeit (Spannungszunahme- oder Dehngeschwindigkeit) derMaterialeigenschaften zu kennen, bevor die Messunsicherheit bestimmt werden kann.

Ein erster Versuch zur Abschätzung der Messunsicherheit ist auf der Grundlage eines �Fehler�-Konzep-tes unter Verwendung der in Prüf- und Kalibriernormen dargestellten Toleranzen bereits veröffentlichtworden [5]. Er wurde anschließend erweitert und bildete die Grundlage für ISO 6892 (1998), Anhang J[6].Dieser Anhang ist nun überarbeitet worden, um die Abschätzung der Messunsicherheit entsprechenddem Vorgehen nach ISO TAG 4-Leitfaden [7] anzupassen.

Die Präzision der Zugversuchsergebnisse hängt von Einflussgrößen ab, die sich auf den Werkstoff, dieProbengeometrie und -herstellung, die Prüfmaschine, den Prüfablauf und die Verfahren zur Bestimmungder spezifischen Werkstoffeigenschaften beziehen. Prinzipiell müssen alle nachfolgend aufgeführtenFaktoren betrachtet werden:

� Messung der Probengeometrie, Aufbringen der Messlänge, Messlänge des Dehnungsaufnehmers;

� Messung der Kraft und der Dehnung;

EN 10002-1:2001 (D)

34

� Prüftemperatur und Prüfgeschwindigkeiten in den einzelnen Stufen des Versuches;

� Einspannverfahren und Axialität der Krafteinleitung;

� Charakteristikum der Prüfmaschine (Steifigkeit, Antrieb, Verfahren und Kontrolle der Regelung);

� Bedienungs- und Software-Fehler in Verbindung mit den Zugversuchskenngrößen;

� Materialinhomogenitäten, die auch innerhalb eines Loses aus einer Schmelze bestehen.

In der Praxis erlauben es die Anforderungen und Toleranzen der vorliegenden Norm nicht, alle Einfluss-größen zu quantifizieren. Vergleichsversuche zwischen verschiedenen Prüflaboratorien können dazudienen, die gesamte Unsicherheit, die der industriellen Praxis entspricht, zu bestimmen. Solche Versuchetrennen aber nicht die Einflüsse der Werkstoffinhomogenität von denen des Prüfverfahrens.

Es muss klar erkannt werden, dass die Bestimmung eines einzigen Wertes für die Unsicherheit für alleWerkstoffe nicht möglich ist, da verschiedene Werkstoffe ein unterschiedliches Verhalten in Bezug aufspezifische Regelungsparameter zeigen, z. B. die Dehngeschwindigkeit oder die Spannungszunahmege-schwindigkeit [5]. Das hier vorgestellte Unsicherheitsbudget könnte als obere Grenze der Messunsicher-heit eines Prüflabors, das Prüfungen in Übereinstimmung mit EN 10002-1 durchführt, betrachtet werden,so dass die Möglichkeit besteht, dass ein Labor einige Prüfparameter besser kontrollieren kann, als es inder Norm gefordert wird. Z. B. kann die Kraft mit ± 0,5% gemessen werden (Klasse 0,5), wohingegen diePrüfnorm EN 10002-1 nur eine Kraftmessung besser als ± 1% fordert. Es sollte betont werden, dass dieMessunsicherheit bei der Bestimmung der Gesamtstreuung der experimentellen Ergebnisse zusätzlichzur Streuung aufgrund der Werkstoffinhomogenität betrachtet werden muss. Eine statistische Analysevon Vergleichsversuchen trennt beide Ursachen der Streuung nicht, gibt aber trotzdem einen wertvollenHinweis auf den ungefähren Bereich der Zugversuchskenngrößen, die von verschiedenen Prüflaborato-rien bei Verwendung eines Werkstoffes ermittelt werden. Typische Ergebnisse verschiedener Vergleichs-versuche sind in J.5 dargestellt.

J.2 Überblick über die Abschätzung der Messunsicherheit auf der Grundlagedes GUM

Die �Anleitung zur Bestimmung der Messunsicherheit� wurde von mehreren maßgebenden Normungs-gremien veröffentlicht (BIPM, IEC, JFCC, ISO, IUPAC, IUPAP und OIML). Sie werden hier als GUM(Anleitung zur Messunsicherheit) bezeichnet. Es ist ein umfassendes Dokument von über 90 Seiten aufder Grundlage strenger statistischer Methoden zur Addition von Messunsicherheiten verschiedenenUrsprungs. Seine Komplexität hat eine Vielzahl von Organisationen veranlasst, einfachere Ausgabenherauszugeben [8], [9], [10]. All diese verschiedenen Dokumente geben eine Anleitung zur Abschätzungder Messunsicherheit auf der Grundlage des �Unsicherheitsbudgets�. Für Einzelheiten siehe [11] und [12].

J.3 Zugversuch: Abschätzung der Messunsicherheit

J.3.1 Materialunabhängige Einflussgrößen

Die Toleranzen der verschiedenen Messgrößen im Zugversuch sind in Tabelle J.1 angegeben. Wegendes Verlaufs der Spannung-Dehnung-Kurve können einige Zugversuchskenngrößen grundsätzlich miteiner höheren Präzision bestimmt werden als andere. Zum Beispiel hängt die obere Streckgrenze ReH

nur von den Toleranzen bei der Kraftmessung und der Querschnittsmessung ab, wohingegen die Dehn-grenze Rp von der Kraft, der Dehnung der Messlänge und dem Querschnitt abhängt. Bei der Bruchein-schnürung Z müssen die Toleranzen für die Querschnittsmessung vor und nach dem Bruch berück-sichtigt werden.

Im GUM gibt es zwei Typen der Unsicherheit: Typen A und B. Beim Typ A kann jedes gültige statistischeVerfahren zur Berechnung der Unsicherheit angewendet werden. Eine Auswertung nach Typ B erfolgtbei anderen Voraussetzungen. Die Verwendung von in einer Norm festgelegten Toleranzen fällt unterden Typ B. Die oben dargestellten Toleranzen für den Zugversuch entsprechen maximalen Grenzwerten� z. B. sollten alle Werte innerhalb der festgelegten Toleranz von a = ± 1% liegen � und somit ist nachder GUM-Spezifikation eine rechteckige Wahrscheinlichkeitsverteilung anzunehmen. Somit ist die Stan-dardunsicherheit gegeben durch a=

��

3p

. Zur vollständigen Bestimmung der Unsicherheit ist es notwendig,alle möglichen Ursachen der Unsicherheit, die zur Messung beitragen, zu betrachten. Hierzu gehörenauch die Unsicherheiten der Messeinrichtungen zur Kraft- und Dehnungskalibrierung. In der Praxis sind

EN 10002-1:2001 (D)

35

solche Fehlerquellen von untergeordneter Bedeutung. Für den hier vorliegenden Anwendungsfall wird des-

halb eine vereinfachte Näherung nach dem GUM-Konzept angenommen. So ergibt sich die kombinierte

Unsicherheit der materialunabhängigen Einflussgrößen für ReH, ReL, Rm und A zu��

0,33 + 0,33p

= ± 0,81%

und für Rp zu��

0,33 + 0,33 + 0,33 + 0,33p

= ± 1,15% unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehler-

quadrate. Siehe Tabelle J.1, Fußnote b.

J.3.2 Materialabhängige Einflussgrößen

Für den Zugversuch bei Raumtemperatur sind ReH, ReL, Rp die einzigen Kenngrößen, die signifikant vonder Dehngeschwindigkeit (oder Spannungszunahmegeschwindigkeit) abhängen. Die Zugfestigkeit Rm

kann auch von der Dehngeschwindigkeit abhängen. In der Praxis wird sie aber gewöhnlich bei deutlichhöheren Dehngeschwindigkeiten als Rp bestimmt und ist allgemein relativ unempfindlich gegenübereiner Veränderung bei sehr großen Dehngeschwindigkeiten.

Es ist grundsätzlich notwendig, die Dehngeschwindigkeitsabhängigkeit eines Werkstoffes vor der Be-rechnung der gesamten Unsicherheit zu bestimmen. Einige eingeschränkte Angaben und die folgendenBeispiele können zur Abschätzung der Unsicherheit für einige Werkstoffsorten herangezogen werden.

In den Bildern J.1 und J.2 sind typische Beispiele für die Dehngeschwindigkeitsabhängigkeit für dennach EN 10002-1 zugelassenen Bereich dargestellt. Tabelle J.2 zeigt die Dehngrenzwerte und ihreAbhängigkeit von der Dehngeschwindigkeit für verschiedene Werkstoffe. Frühere Angaben zum Einflussder Spannungszunahmegeschwindigkeit sind in [13] veröffentlicht.

Da die äquivalenten Toleranzen a auf Messdaten basieren, unter Verwendung des Verfahrens der klein-sten Fehlerquadrate, muss nun entschieden werden, welches Verteilungsmodell in Übereinstimmung mitGUM für die Unsicherheiten geeignet ist. Nimmt man eine Normalverteilung mit den oberen und unterenGrenzen a und a+ an, so dass die beste Abschätzung der Menge �a + a+�

2ist, und dass es eine Chance

von 2 zu 3 (67% Wahrscheinlichkeit) gibt, dass der Wert der Menge innerhalb des Intervalls a bis a+liegt, dann ist die Unsicherheit U = a.

ANMERKUNG Bei der Annahme einer Wahrscheinlichkeit von 50% ist U = 1,48 a [10].

J.3.3 Kombinierte Standard-Messunsicherheit

Die werkstoffabhängige Dehngeschwindigkeitsabhängigkeit der Dehngrenze nach Tabelle J.2 kann mitden Standardunsicherheiten der werkstoffunabhängigen Einflussgrößen nach Tabelle J.1 kombiniert wer-den. Hieraus ergibt sich die kombinierte Standard-Unsicherheit Uc. Sie ist für verschiedene Werkstoffe inTabelle J.3 dargestellt.

EN 10002-1:2001 (D)

36

Tabelle J.1 � Messunsicherheit im Zugversuch auf der Grundlage der materialunabhängigenEinflussgrößen unter Verwendung der in EN 10002-1 festgelegten Toleranzen

Meßgrößen

Fehler der im Zugversuch bestimmten Eigenschaftenin %

ReH ReL Rm Rp A Z

Kraft 1 1 1 1 � �

Dehnung a � � � 1 b 1 �

L0a � � � 1 b 1 �

S0 1 1 1 1 � 1

Su � � � � � 2

a unter Verwendung eines Dehnungsaufnehmers der Klasse 1 kalibriert nach EN 10002-4.b Bei der Dehngrenzenbestimmung ist ein Fehler von ±1% zu groß abgeschätzt. Der Fehler ist abhängig vom

Anstieg der Kraft-Verlängerung-Kurve und ist üblicherweise kleiner als nachfolgend berechnet. Die Bestim-mung eines quantitativen Wertes ist nur bei Kenntnis der Kraft-Verlängerung-Kurve möglich. Das bedeutet,dass der Fehler werkstoffabhängig ist.

Für den hier gegebenen Anwendungsfall wurde der Gesamtwert der Dehngrenzenveränderung im norm-gemäßen Dehngeschwindigkeitsbereich halbiert und als äquivalente Toleranz bezeichnet. Zum Beispielkann die Dehngrenze für den nichtrostenden Stahl im zugelassenen Dehngeschwindigkeitsbereich um6,8% variieren. Das ist äquivalent zu einer Toleranz von ± 3,4%, die dividiert wird durch

��

3p

mit demErgebnis 1,963.

Anschließend wird die kombinierte Standard-Unsicherheit der werkstoffunabhängigen Einflussgrößennach dem Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate addiert. Hieraus ergibt sich die kombinierte Standard-Unsicherheit für Rp0,2 des nichtrostenden Stahls zu

Uc = ±

��

1,152 + 1,962q

= ±��

5,17p

= ± 2,3%

EN 10002-1:2001 (D)

37

Tabelle J.2 � Änderung der Dehngrenze bei Raumtemperatur für den nach EN 10002-1zulässigen Dehngeschwindigkeitsbereich

Werkstoff Zusammensetzung

Rp 0,2

KombinierteStandard-

Unsicherheit

ÄquivalenteToleranz

Mittelwert% ±%

MPa

Ferritischer Stahl

Rohrstahl Cr-Mo-V-Fe bal� � 680 0,1 0,05

Flachstahl (S 275) C-Mn-Fe bal� � 315 1,8 0,9

Austenitischer Stahl

nichtrostender Stahl 17Cr, 11Ni-Fe bal� � 235 6,8 3,4

Nickel-Basislegierungen

NiCr20Ti 18Cr, 5Fe, 2Co-Ni bal� � 325 2,8 1,4

NiCrCoTiAl25-2024CR, 20CO, 3Ti,1,5Mo,1,5Al-Ni bal� � 790 1,9

0,95

Tabelle J.3 � Kombinierte Standard-Messunsicherheit für die Dehngrenze bei Raumtemperatur,bestimmt nach EN 10002-1

Werkstoff

Standard-Unsicher-heit der werkstoff-unabhängigenEinflussgrößen

Werkstoff-abhängigeStandard-

Unsicherheit

KombinierteStandard-

Unsicherheit

ErweiterteUnsicherheit für95% Vertrauens-

bereichUc

±% ±% ±% ±%

Ferritischer Stahl

Rohrstahl 1,15 0,03��

1,33p

= 1,15 [7] 2,3

Flachstahl 1,15 0,52��

1,59p

= 1,26 [8] 2,5

Austenitischer Stahl

nichtrostenderStahl 1,15 1,96

��

5,17p

= 2,39 [9] 4,6

Nickel-Basislegie-rungen

Nimonic 75 1,15 0,81��

1,98p

= 1,41 [10] 2,8

Nimonic 101 1,15 0,55��

1,63p

= 1,28 [11] 2,7

J.3.4 Erweiterte Unsicherheiten

In Übereinstimmung mit ISO TAG4 [7] wird die gesamte erweiterte Unsicherheit durch Multiplikation derkombinierten Standard-Unsicherheiten mit einem Faktor k berechnet. In Tabelle J.3 sind die entsprechen-den erweiterten Unsicherheiten für einen Vertrauensbereich von 95%mit k = 2 enthalten.

J.4 Zusammenfassende Bemerkungen

Es wurde ein Verfahren zur Berechnung der Messunsicherheit für den Zugversuch bei Raumtemperaturunter Verwendung eines �Unsicherheit-Konzeptes� vorgestellt. Daneben wurden Beispiele für einigeWerkstoffe aufgezeigt, bei denen der Einfluss der Prüfparameter auf das Ergebnis bekannt ist. Es solltebetont werden, dass die erweiterten Unsicherheiten unter Verwendung eines vereinfachten Verfahrensnach GUM berechnet wurden. Zusätzlich gibt es weitere Faktoren, welche die Messung der Zugver-suchskenngrößen beeinflussen. Dies sind z. B. die Probenbiegung, Verfahren der Probeneinspannungoder die Prüfmaschinenregelung (dehnungsgeregelt oder eine Regelung über die Kraft oder den Traver-senweg). Diese Faktoren beeinflussen die Messergebnisse im Zugversuch [14]. Solange hierzu nurunzureichende quantitative Angaben verfügbar sind, ist es nicht möglich, ihre Wirkungen in dasUnsicherheitskonzept einzubeziehen. Das Unsicherheitskonzept gibt nur eine Abschätzung der Unsicher-heit in Bezug auf die Messtechnik und lässt keine Aussage zur Streuung der experimentellen Ergebnisseinfolge derWerkstoffinhomogenitäten zu.

Wenn geeignete Referenzmaterialien2) verfügbar sind, kann ein nützlicher Beitrag zur Ermittlung der gesamtenMessunsicherheit für jede Prüfmaschine unter Berücksichtigung des Einflusses der Einspannungen, des Biegeein-flusses usw. geleistet werden. Diese Einflüsse sind bisher nicht quantitativ erfasst worden.

Alternativ wird die Verwendung von �Labor-Referenzproben� für die regelmäßige Qualitätskontrolle emp-fohlen, siehe [15].

J.5 Vergleichbarkeit der Messergebnisse von verschiedenen Prüflaboratorien

Einen Hinweis zur typischen Streuung von Zugversuchsergebnissen für verschiedene Werkstoffe aus Vergleichsver-suchen zwischen verschiedenen Prüflaboratorien geben die Tabellen J.4 bis J.7. Hierin sind sowohl die Werkstoff-streuung als auch die Messunsicherheit enthalten. Die Ergebnisse für die Vergleichbarkeit sind in % ausgedrückt.Sie sind berechnet durch die Multiplikation der Standardabweichung mit 2 und Division des Ergebnisses durch denMittelwert. Die Werte gelten für einen Vertrauensbereich von 95%, stehen in Übereinstimmung mit den Empfehlun-gen des GUM und sind somit direkt vergleichbar mit der oben genannten erweiterten Unsicherheit.

EN 10002-1:2001 (D)

38

Tabelle J.4 � Streckgrenzen (0,2%-Dehngrenzen oder obere Streckgrenzen):Vergleichbarkeit aus Vergleichsversuchen verschiedener Laboratorien

Werkstoff Kurzname

Streckgrenze Vergleichbarkeit Literaturhinweis

MPa±UE

%

AluminiumEC-H 19 158,4 8,1 [16]

2024-T351 362,9 3,0 [16]

Stahl

C-armer Flachstahl HR3 228,6 8,2 [17]

AustenitischernichtrostenderStahl

X2CrNi18-10 303,8 6,5 [17]

2) Z. B. Nimonic 75 als zertifiziertes Referenzmaterial für den Zugversuch bei Raumtemperatur. CRM 661 ist erhält-lich vom �Institute for Reference Materials and Measurements (IRMM)� Joint Research Centre, Retieseweg, 2440Geel, Belgium, siehe [11].

EN 10002-1:2001 (D)

39

Werkstoff Kurzname

Streckgrenze Vergleichbarkeit Literaturhinweis

MPa±UE

%

AlSl P245GH 402,4 8,9 [16]

Baustahl S 355 367,4 5,0 [17]

Ferritischer nichtro-stender Stahl

X2Cr13 967,5 3,2 [16]

Vergütungsstahl 30NiCrMo16 1 039,9 2,0 [17]

AustenitischernichtrostenderStahl

X2CrNiMo18-10 353,3 7,8 [17]

AlSl 316 X5CrNiMo17-12-2 480,1 8,1 [16]

Nickellegierungen

INCONEL 600 NiCr15Fe8 268,3 4,4 [16]

Nimonic 75 NiCr20Ti 298,1 4,0 [18]

(CRM 661)

Tabelle J.4 (fortgesetzt)

Tabelle J.5 � Zugfestigkeiten Rm: Vergleichbarkeit aus Vergleichsversuchenverschiedener Laboratorien

Werkstoff Kurzname

Zugfestigkeit VergleichbarkeitLiteratur-hinweisMPa

±UE

%

AluminiumEC-H 19 176,9 [16]

2024-T351 491,3 2,6 [16]

Stahl

C-armer Flachstahl HR3 335,2 5,0 [17]

Austenitischer nichtrostenderStahl

X2CrNi18-10 594,0 3,0 [17]

AlSl P245GH 596,9 2,8 [16]

Baustahl S355 552,4 2,0 [17]

Ferritischer nichtrostender Stahl X2Cr13 1 253 1,2 [16]

Vergütungsstahl 30NiCrMo16 1 167,8 1,5 [17]


X2CrNiMo18-10 622,5 3,0 [17]

AlSl 316 X5CrNiMo17-12-2 694,6 2,4 [16]

Nickellegierungen

INCONEL 600 NiCr15Fe8 695,9 1,4 [16]

Nimonic 75 NiCr20Ti 749,6 1,9 [18]

(CRM 661)

EN 10002-1:2001 (D)

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Tabelle J.7 � Bruchdehnung: Vergleichbarkeit UE aus Vergleichsversuchenverschiedener Laboratorien

Werkstoff KurznameBruchdehnung

VergleichbarkeitLiteratur-hinweis

±UE

% %

AluminiumEC-H 19 14,6 9,1 [16]

2024-T351 18,0 18,9 [16]

Stahl

AlSl P245GH 25,6 10,1 [16]

Baustahl S 355 31,4 14 [17]

Ferritischer nichtrostender Stahl X2Cr13 12,4 15,5 [16]

Vergütungsstahl 30NiCrMo16 16,7 13,2 [17]


X2CrNiMo18-10 51,9 13,6 [17]

AlSl 316 X5CrNiMo17-12-2 35,9 14,9 [16]

Nickellegierungen

ICONEL 600 NiCr15Fe8 41,6 7,7 [16]

Nimonic 75 NiCr20Ti 41,0 3,3 [18]

(CRM 661)

Tabelle J.6 � Brucheinschnürung: Vergleichbarkeit UE aus Vergleichsversuchenverschiedener Laboratorien

Werkstoff KurznameBruchein-schnürung

%

VergleichbarkeitLiteratur-hinweis

±UE

%

AluminiumEC-H 19 79,1 5,1 [16]

2024-T351 30,3 23,7 [16]

Stahl

AlSl P245GH 65,6 3,6 [16]

Baustahl S355 71,4 2,7 [17]

Ferritischer nichtrostender Stahl X2Cr13 50,5 15,6 [16]

Vergütungsstahl 30NiCrMo16 65,6 3,2 [17]


X2CrNiMo18-10 77,9 5,6 [17]

AlSl 316 X5CrNiMo17-12-2 71,5 4,5 [16]

Nickellegierungen

ICONEL 600 NiCr15Fe8 59,3 2,4 [16]

Nimonic 75 NiCr20Ti 59,0 8,8 [18]

(CRM 661)

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Legende

1 untere Streckgrenze in MPa

2 lg10 plastische Dehngeschwindigkeit in min 1

3 maximal erwartete Abweichung der Spannung

Bild J.1 � Änderung der unteren Streckgrenze (ReL) bei Raumtemperatur in Abhängigkeitvon der Dehngeschwindigkeit für Stahlblech [16]

EN 10002-1:2001 (D)

42

Legende

1 0,2% Dehngrenze in MPa

2 Dehngeschwindigkeit in min 1

Bild J.2 � Zugversuchsergebnisse für NiCr20Ti bei 22 °C

Literaturhinweise

[1] H. M. Sonne, B. Hesse �Verfahrensvergleich zur E-Modul-Bestimmung im rechnergestützten Zugversuch�Tagung �Werkstoffprüfung 1993� DVM-Tagungsband

[2] G. D. Dean, M. S. Loveday, P. M. Cooper, B. E. Read, B. Roebuck and R. Morrel �Aspects of modulusmeasurement� Chapter 8, pp150 � 209 in �Materials Metrology and Standards for standard Performance� Ed :B. F. Dyson, M. S. Loveday and M. G. Gee, Pub Chapman and Hall. 1995

[3] B. Roebuck, J. D. Lord, P. M. Copper and L. N. Mc Cartney �Data Acquisition and Analysis of Tensile Propertiesfor MMC� ASTM journal of testing and Evaluation (JTEVA) 22(1) 63 � 69

[4] ISO/TTA 2(1996) Tensile tests for Discontinuosly Reinforced Metal Matrix composites at Ambiant Temperatures

[5] M. S. Loveday (1992) �Towards a tensile reference material�, Chapter 7, pp 111 � 153 in Harmonisation of TestinPractice for High Temperature Materials. Ed MS Loveday and TB Gibbons. Pub Chapman and Hall (formerly publis-hed by Elsevier Applied Science).

[6] ISO 6892�Metallic materials � Tensile testing at ambient temperature�

[7] ISO (TAG4) (1993)Guide to the expression of uncertainty in measurement� BIMP/IEC/IFCC/ISO/IIUPAC/IUPAP/OIML

[8] NIS 80 �Guide to the expression of uncertainty in testing� Pub. NAMAS. 1994.

[9] NIS 3003. The Expression of Uncertainty and Confidence in Measurement. Pub. NAMAS, 1995.

[10] B. N. TAYLOR and C. E. KUYATT (1993). Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NISTMeasurement Results. NIST Technical Note 1297.

[11] M. S. LOVEDAY �Room temperature tensile testing: A method for estimating uncertainty of measurement�, NPLMeasurement note CMMT (MN) 048, ISSN 1366-4506

[12] EN 10291 Metallic materials � Uniaxial creep testing in tension � Method of test�

[13] R. F. Johnson and J. D. Murray (1966) �The effect of rate of staining on the 0.2 % proof stress and lower yieldstress of steel�, �Symposium on High Temperature Performace of Steels�, Eastbourne 1966, Pub Iron & SteelInstitute, 1967.

[14] T.G.F Gray and J. Sharp (1988) �Influence of machine type and strain-rate interaction in tensile testing� ASTMSymposium on Precision of Mechanical Tests, STP 1025.

[15] H.-M. Sonne, G. Knauf, J. Schmidt-Zinges �Überlegungen zur Überprüfung von Zugprüfmaschinen mittelsReferenzmaterial� Tagungsband �Werkstoffprüfung 96�, DVM ISSN 0941 � 5300

[16] ASTM Research Report RR E � 281004 (March 1984) � Round Robin Results of Interlaboratory Tensile Tests

[17] L. Roesch, N. Coue, J. Vitali, M. Di Fant � Results of an Interlaboratory Test Programme on Room TemperatureTensile Properties � Standard Deviation of the Measured Values � IRSID Report N. DT. 93310 (July 1993).

[18] M. S. LOVEDAY (1999) �Certification of a Room Temperature Tensile Reference Material� EU Report (to bepublished)

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DIN EN 10002-1 2001-12

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