SECRETARIA DE COMERCIO

Y

FOMENTO INDUSTRIAL

NORMA MEXICANA

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METODOS DE PRUEBA A LA TENSION PARA PRODUCTOS DE ACERO

TENSION TESTING OF STEEL PRODUCTS

DIRECCION GENERAL DE NORMAS

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PREFACIO

En la elaboración de esta Norma participaron las siguientes Empresas e Instituciones: Aceros Anglo, S.A. Aceros Ecatepec, S.A. Aceros de Fortín, S. A Aceros Hidalgo de Pachuca, S. A Aceros Nacionales, S.A. Aceros Raimsa, S.A. de C.V. Acero Solar, S.A. Cámara Nacional de la Industria de la Construcción. Centro de Enseñanza Técnica Industrial. Chromalox, S.A. Dirección General de Obras Públicas del Departamento del Distrito Federal. Estructuras Metálicas Aries, S.A. Ferrocarriles Nacionales de México. Forjamex, S.A. Fundidora de Aceros Tepeyac, S.A. Fundiciones de Hierro y Acero, S.A. Fundición Monclova, S.A. Francisco Campos y Asociados, S.A. Herramientas Cleveland, S.A. Industrias CH, S.A.

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Industria del Hierro, S.A. Laboratorios de Fomento Industrial. La Metálica, S. A Laminadora Mexicana de Metales, S.A. Marathon Mexicana, S.A. Metalúrgica México, S.A. Mexicana de Alta Resistencia, S.A. Motores y Refacciones, S.A. Moto Equipos, S.A. Productos de Acero. S.A. Productos Metálicos Steele, S.A. Secretaria de Agricultura y Recursos Hidraúlicos. Secretaria de Asentamientos Humanos y Obras Públicas. Siderúrgica Lázaro Cárdenas - Las Truchas, S.A. Siderúrgica Nacional, S.A. Teléfonos de México, S.A. Transmisiones y Equipos Mecánicos, S.A. Tubacero, S.A.

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METODOS DE PRUEBA A LA TENSION PARA PRODUCTOS DE ACERO

TENSION TESTING OF STEEL PRODUCTS 1. OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION Esta Norma Mexicana establece las especificaciones y los métodos todos para la prueba de tensión a la temperatura ambiente, en productos de acero, para determinar una o más de las siguientes características: a) Límite de fluencia b) Resistencia a la tensión c) Alargamiento d) Reducción de área REFERENCIAS Para la correcta aplicación es necesario consultar la siguiente Norma Mexicana vigente. NMX-CH-27 Métodos para la verificación de maquinas de prueba 2. DEFINICIONES 2.1 Alargamiento Es el aumento en la longitud calibrada en una probeta después de la prueba de tensión, que comúnmente se expresa en porcentaje de la longitud calibrada inicial. 2.2 Límite elástico Es el mayor esfuerzo que un material es capaz de soportar sin presentar una deformación permanente, después de que se ha eliminado totalmente el esfuerzo aplicado. 2.3 Límite de fluencia Es el primer esfuerzo detectable, en el que ocurre un aumento en la deformación, sin que se acuse un aumento en el esfuerzo, 2.4 Longitud calibrada Es la longitud inicial de la parte de una probeta sobre la que se determina la deformación unitaria o el cambio de longitud y el alargamiento.

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2.5 Reducción de área Es la diferencia entre la sección transversal inicial de una probeta de tensión y el área de su sección transversal mínima después de la prueba. La reducción de área se expresa usualmente como un porcentaje de la sección transversal inicial de la probeta. 2.6 Resistencia a la tensión Es el máximo esfuerzo de tensión que un material es capaz de soportar, se determina con la carga máxima en una prueba de tensión llevada hasta la ruptura y con el área de la sección transversal original de la probeta. Se expresa en Newtons (Kgf/mm2). 2.7 Resistencia de fluencia Es el esfuerzo al cual un material exhibe unos límites especificados de desviación de la proporcionalidad del esfuerzo a la deformación La desviación se expresa en términos de deformación, usualmente. La resistencia de fluencia se puede determinar por: a) El método de la deformación permanente especificada (offset) generalmente se considera

una deformación unitaria de 0.2% b) E1 método de alargamiento total bajo carga. Usualmente se especifica una deformación

unitaria de 0.5%. 2.8 Muestra. Es la parte del material tomada de un producto, en cantidad suficiente para obtener una o varias probetas. En determinados casos, la muestra puede ser el mismo producto. 2.9 Probeta. Es la parte de la muestra, maquinada o no, con las dimensiones y características adecuadas para someterla a una prueba determinada. En ciertos casos, la probeta puede estar constituida por la misma muestra. 3. FUNDAMENTO DEL METODO La prueba de tensión consiste en someter una probeta de acero, maquinada o de sección completa, a un esfuerzo de tensión creciente, aplicado axialmente, hasta causarle la ruptura.

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4. APARATOS Y OPERACIONES DE PRUEBA 4.1 Aparatos y equipo Máquina para pruebas de tensión con graficador, extensómetro e instrumentos, de medición apropiados. (Micrómetros, calibradores, verniers, compás y otros) . 4 .2 Operaciones de prueba Exactitud de la maquina de prueba y del equipo La máquina para pruebas de tensión debe verificarse, periódicamente, de acuerdo con 1a Norma Mexicana NMX-CH-27 Algunas máquinas están equipadas con registradores autográficos a carga - deformación. Algunos registradores tienen un dispositivo medidor de carga, independiente del indicador de la máquina de prueba; en tales casos el registrador se calibra por separado. El error en el extensómetro no debe ser superior al 5% del valor de alargamiento que define la carga unitaria a medir. Las cargas deben medirse sin interpolación en las graduaciones de la carátula de la máquina, con una precisión de 1%. 5. SUJECION DE LAS PROBETAS 5.1 Las probetas deben sujetarse a la máquina por medios adecuados (mordazas de cuña, roscadas y otras). Una de las funciones de las mordazas o mecanismos de sujeción de la máquina de prueba, es transmitir la carga por medio de los cabezales de la máquina a la probeta bajo prueba. 5.2 Con objeto de asegurar que el esfuerzo de tensión sea axial dentro de la longitud calibrada, el eje de la probeta debe coincidir con el eje de los cabezales de la máquina. Esta condición es particularmente importante cuando se prueban materiales frágiles ó para determinar correctamente la resistencia de fluencia. La sujeción de la probeta queda restringida a la sección fuera de la longitud calibrada. 5.3 En el caso de algunos materiales, probados en sección completa, es inevitable una aplicación no axial de la carga, en cuyos casos debe aceptarse.

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6. VELOCIDAD DE PRUEBA La velocidad de prueba no debe ser mayor que aquella a la que puedan efectuarse las lecturas de carga y deformación con exactitud. 7. MUESTRAS 7.1 Muestras para aceros laminados Los productos de acero laminado usualmente se prueban en dirección longitudinal, pero en algunos casos donde las dimensiones lo permitan y el servicio lo justifique, la prueba puede realizar se en la dirección transversal, radial o tangencial (véase figuras 1 y 2) 7.2 Muestras para aceros colados Las muestras de acero colado de las cuales se van a preparar las probetas para pruebas de tensión, pueden colarse, ya sea adheridas a las piezas, o si el diseño de la pieza impide que la probeta vaya unida a la pieza, la probeta puede colarse en moldes separados (véase Tabla 1 y figura 3).

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FIGURA 1.- Muestras y Probetas de acuerdo a la dirección del laminado

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FIGURA 2.- Localización de las probetas de varios tipos de forja

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FIGURA 3.- Bloques de prueba para piezas coladas (ver tabla 1 para detalle de diseño)

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TABLA 1.- Detalle para el diseño de las muestras (bloques de probetas) para la prueba de piezas coladas

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7.3 Muestras para aceros forjados Para forjas de dado abierto, las muestras para preparar las probetas se obtienen permitiendo salientes ó prolongaciones, a uno o ambos lados de las forjas, ya sea en todas ó en un número representativo, de acuerdo a lo indicado en la Norma particular del producto. Las probetas generalmente se toman a medio radio. Las Normas de algunos productos permiten el uso de barras representativas, o bien, la destrucción de alguna parte de la producción para propósitos de prueba. Para forjas en forma de anillo o de disco, las muestras se obtienen aumentando el diámetro, espesor o longitud de la forja. Los discos recalcados o anillos forjados, que son trabajados o extendidos por la forja en una dirección perpendicular al eje de forjado, usualmente tienen su principal extensión a lo largo de círculos concéntricos; de tales, forjas se obtienen probetas tangenciales del metal extra de la periferia o extremo de la forja. En algunas forjas, como los rotores, es necesario efectuar pruebas radiales de tensión; en tales casos las probetas se cortan o se trepanan de lugares especificados. 7.4 Muestras para tubos La muestra puede consistir de una pieza del tubo por probar en sección completa, ó una tira longitudinal de espesor completo cortada del tubo. Preferiblemente el tubo se debe probar en sección completa. 7.5 Identificación de las muestras 7.5.1 Las muestras deben marcarse de tal manera que pueda identificarse el producto o lote del que han sido tomadas, así como, si fuera preciso, su localización y orientación. 7.5.2 Operaciones de preparación de la muestra 7.5.2.1 Corte La muestra no debe cortarse hasta que el producto haya sido sometido a todos los tratamientos térmicos previstos, debiendo quedar unida al producto hasta el momento de su recepción (esto último por acuerdo previo entre fabricante y comprador). En los casos en que lo anterior no sea posible, previamente se acordará la fase de fabricación en que puede separarse la muestra. Las muestras deben someterse a los mismos tratamientos que los productos, simultáneamente con ellos y en los mismos hornos, procurando que por la situación de éstas, las condiciones de tratamiento sean las mismas que las del producto. E1 corte debe realizarse de forma que no se alteren las características de las partes de la muestra de las que deben obtenerse las probetas, o si esto fuera inevitable, prever el sobrematerial necesario para que las zonas alteradas sean eliminadas en las operaciones posteriores.

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8. OPERACIONES DE PREPARACION DE LA PROBETA 8.1 La muestra, preparada previamente según se indica en el inciso 7.5.2 puede someterse, en las condiciones que se especifiquen en las Normas de producto o en las de prueba a realizar, a una o varias de las operaciones siguientes: a) Maquinado b) Acondicionado. c) Tratamiento térmico y/o mecánico. 8.2 Maquinado Este debe realizarse siempre en frío, con la máquina- herramienta adecuada y de forma tal que no se produzcan ni acritud superficial ni calentamiento apreciable del material. Las huellas de maquinado que puedan alterar los resultados deben eliminarse mediante rectificado con abundante refrigeración o mediante pulido con lima suave o papel esmeril. Debe cuidarse que se mantengan las tolerancias admitidas en la Norma para las distintas dimensiones de la probeta. Las marcas de identificación de las muestras deben conservarse o marcarse de nuevo. 8.3 Acondicionamiento Es el conjunto de operaciones, distintas del maquinado, que tienen por objeto poner la muestra en condiciones de ser probada, como pueden ser, entre otras, las operaciones de pulido, ataque con reactivos adecuados, decapado y otros similares. Estas operaciones deben realizarse de acuerdo con las Normas específicas de cada prueba. 8.4 Tratamientos Cuando la probeta deba ser sometida a un tratamiento térmico, mecánico o ambos, estos deben realizarse de acuerdo con las Normas específicas del producto. En el caso de que el tratamiento produzca alteraciones superficiales, deban tomarse las medidas necesarias para eliminar estas alteraciones en el maquinado de la probeta. 9. MARCAS DE CALIBRACION DE LA PROBETA 9.1 Las probetas pueden marcarse empleando una tinta de secado rápido, mediante punzón, rayadores o algún otro medio adecuado. E1 propósito de las marcas de calibración es para

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determinar el por ciento de alargamiento. Las marcas realizadas con punzón deben ser ligeras y agudas y la distancia entre ellas debe medirse con precisión. En las probetas de materiales duros las marcas pueden provocar sobre ellas la fractura. 9.2 Las marcas para medir el alargamiento, después de la fractura, deben realizarse en el lado plano o en el canto de la probeta dentro de la sección reducida. En las probetas con longitud calibrada de 200 mm de la figura 4, pueden usarse marcas intermedias de calibración a lo largo de la misma. 9.3 La probeta rectangular de 50 mm de longitud calibrada ilustrada en la figura 4 y las probetas de sección circular ilustradas en la figura 5, deben marcarse con un punzón de doble punto o por otro sistema adecuado; en ambos casos los puntos marcados deben estar aproximadamente equidistantes del centro de la longitud de la sección reducida. Las mismas precauciones deben observarse cuando la probeta es de la sección completa del material. 10. SELECCION DE LAS PROBETAS 10.1 Probetas para planchas, perfiles estructurales y barras La probeta tipo plancha ilustrada en la figura 4, se usa para probar materiales metálicos en forma de plancha, perfiles estructurales, perfiles barras y soleras con espesor mayor de 4.76 mm. Cuando la Norma particular del producto lo permita pueden usarse otros tipos de probetas. 10.2 Probetas para barras 10.2.1 Orientación de las probetas 10.2.1 1 Las barras de acero al carbono y perfiles estructura les, debido a su relativamente pequeña sección transversal, se prueban generalmente en dirección longitudinal. 10.2.1.2 Las barras y perfiles estructurales de acero aleado también se prueban generalmente en dirección longitudinal. En casos especiales en que el tamaño lo permita y la fabricación o servicio de una parte lo justifican el material se prueba en dirección transversal. La localización y selección de la probeta o pruebas deben ser motivo de acuerdo entre fabricante y comprador. 10.2.1.3 Las dimensiones recomendadas para las probetas se indican can en la Tabla 2 10.3 Probeta para lámina tira, alambre plano, banda y fleje. 10.3.1 La probeta tipo lámina ilustrada en la figura 4, se usa para probar materiales metálicos en forma de lamina, plancha, alambre plano, tira, banda y fleje, en espesores nominales de 0.13 a 4.76 mm. Cuando la Norma particular del producto lo permita pueden usarse otros tipos de probetas.

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1).- Las probetas de 40 mm. de ancho, para medir el alargamiento después de la ruptura, deben marcarse en la parte plana o en la orilla, dentro de la sección reducida, se pueden usar ya sea un Juego de 9 marcas separadas 25,0 mm. Entre sí o bien uno o más pares de marcas separadas a 200 mm.

2) - Cuando no se requiera la medición del alargamiento en probetas de 40 mm. de ancho, la

longitud calibrada puede ser de 50.0 ± 0.10 mm, con todas las demás dimensiones iguales a las especificadas.

3).- Para los tres tamaños de probeta el ancho de los extremos de la sección reducida no debe

variar en mas de 0.10, 0.05 y 0.025 mm, respectivamente; la sección reducida puede tener un decremento en el ancho, de los extremos hacia e1 centro, pero el ancho en cualquiera de los extremos no debe ser mayor de 0.40, 0.10 ó 0.08 respectivamente, que el ancho en el centro

4).- Cuando sea necesario, para cada uno de los tres tamaños de probetas, pueden usarse

anchos (A y Am.) menores; en tales casos el ancho de la sección reducida debe ser tan grande como lo permita el material a probar, sin embargo, a menos que así se especifique, los requisitos de alargamiento de la Norma particular del producto no deben aplicarse cuando se use una probeta de ancho menor. Si el ancho del material es menor que A, los lados pueden ser paralelos en toda la longitud de la probeta.

5).- La probeta puede modificarse haciendo los lados paralelos, a través de toda su longitud; el

ancho y sus tolerancias deben ser las especificadas en la tabla. Cuando sea necesario se puede usar una probeta mas pequeña en cuyo caso el ancho debe ser tan grande como el material a probar lo permita. Si el ancho es de 38 mm. o menor, los lados pueden ser paralelos a través de la longitud de la probeta.

6).- La dimensión "E" es el espesor de la probeta previsto en la Norma Particular del

producto. El espesor mínimo para probetas de 40 mm. de ancho debe ser de 4.76 excepto cuando en la norma particular del producto se especifique otra cosa. El espesor máximo para probetas de 13 y 6 mm. de ancho debe ser de 19 y de 6 mm. respectivamente.

7).- En probetas de 6.0 mm. de ancho, a fin de obtener una carga axial durante la prueba, la

longitud total debe ser tan grande como lo permita el material. 8).- De ser posible, es preferible que la longitud de la zona de sujeción sea lo suficientemente

grande para permitir que la probeta penetre dentro de las mordazas una distancia de 2/3 o mas de la longitud de las mismas. Si el espesor en probetas con anchos de 13 mm. es mayor de 10 mm. pueden ser necesarias mordazas de mayor longitud y por consiguiente una zona de sujeción mas larga para prevenir la falla en dicha zona.

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9).- Para la probeta tipo lámina y más pequeña, los extremos de estas deben ser simétricos con relación al eje de la sección reducida, con tolerancia de 0.25 y 0,13 mm. respectivamente; sin embargo, si los extremos de las probetas con ancho de 13 mm. son simétricos, dentro de una tolerancia de 1 mm. la probeta puede considerarse satisfactoria, excepto para las pruebas de tercería.

10).- Para las probetas tipo plancha, los extremos de la probeta deben ser simétricos con

respecto al eje de la sección reducida, con una tolerancia de 6.0 mm. excepto de tercería en cuyo caso los extremos de las probetas deben ser simétricos con respecto al eje de la sección reducida, con una tolerancia de 2.5 mm,

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FIGURA 4.- Probetas de sección rectangular

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NOTAS:

1) - La sección reducida puede tener un decremento gradual desde los extremos hacia el centro, pero los extremos no deben tener un diámetro mayor de 1% que en el centro (dimensión controlada).

2).- La longitud de la sección reducida puede aumentarse para colocar un extensómetro de

longitud calibrada conveniente. Las marcas de referencia para la medición del alargamiento deben espaciarse a la longitud calibrada especificada.

3).- La longitud calibrada y la zona de transici6n deben ser como se indica en la figura; sin

embargo, los extremos pueden tener cualquier forma que se adapte a las mordazas de la máquina de prueba a fin de que la carga sea axial. Si los extremos se van a sujetar con mordazas de cuña, de ser posible, es preferible que la longitud de la zona de sujeción sea lo suficientemente grande para permitir que la probeta penetre dentro de las mordazas una distancia de 2/3 o más de la longitud de las mismas.

4).- En las probetas normales de sección circular ilustradas en esta figura y en la figura 8, la

longitud calibrada es igual a 4 veces el diámetro nominal. En las Normas particulares de algunos productos se especifican otras probetas; sin embargo, solo que se mantenga la relación 4 a 1, los valores de alargamiento pueden no ser comparables con los de las probetas normales.

5).- El uso de probetas más pequeñas que la de 6.0 mm. de diámetro, debe restringirse a los

casos en que el material a ser proba do no tenga el tamaño suficiente para obtener probetas mas gran des o bien cuando así se acuerde entre fabricante y comprador. Las probetas más pequeñas requieren un equipo adecuado y un mayor cuidado en su preparación y la realización de la prueba.

6).- A menudo se emplean cinco tamaños de probeta, con diámetros de 0.505, 0.357, 0.252,

0.160 y 0.113 pulgadas; estos tamaños permiten calcular fácilmente el esfuerzo bajo carga; dado que las áreas de la sección transversal correspondientes son iguales o cercanas a 0.200, 0.100, 0.0500, 0.0200 y 0.0100 pulgadas cuadradas respectivamente. De esta forma cuando los diámetros reales concuerdan con esos valores, el esfuerzo (o resistencia) pueden ser computados, usando los factores simples, multiplicándolos por 5, 10, 20, 50 y 100 respectivamente (los equivalentes métricos de esos diámetros fijados no corresponden en las áreas de la sección transversal y en los factores).

FIGURA 5.- Probetas circulares de 13 mm. de diámetro y 50 mm de longitud calibrada y ejemplos de probetas pequeñas proporcionales.

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TABLA 2.- Recomendaciones para la selección de probetas (únicamente para barras) para las pruebas de tensión.

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TABLA 2.- Continuación

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NOTA.- Para secciones de barra en donde es difícil determinar el área de la sección transversal por una medición normal, el área en cm2 puede calcularse dividiendo el peso por centímetro lineal de la probeta, por el peso de un centímetro cúbico del acero o dividiendo el peso por metro lineal de la probeta entre el peso del acero en un centímetro cuadrado y un metro de longitud. 10.3.2 Probetas para alambre Deben usarse probetas que tengan la sección transversal completa del alambre que representen. La longitud calibrada normal para estas probetas deben ser de 254.0 mm. sin embargo si no se requiere determinar los valores de alargamiento se permite usar otra longitud. La longitud total de la probeta debe ser cuando menos igual a la longitud calibrada mas el doble de la longitud requerida por las mordazas para sujetar el alambre. Dependiendo del tipo de la máquina de prueba y de las mordazas empleadas, la longitud mínima total de la probeta variara de 360 a 610 mm. Las probetas deben sujetarse a la maquina, con las mordazas tipo cuña o de tambor, los cuales se muestran en las figuras 6 y 7. 10.4 Probetas para piezas coladas y forjadas La probeta redonda de 12.5 mm de diámetro ilustrada en la figura 5, es la que generalmente se usa en la prueba de materiales metálicos colados y forjados; sin embargo, en esa misma figura se incluyen probetas mas pequeñas proporcionales a la normal para los casos en que del material a probar no pueda prepararse la pro beta de 12.5 mm de diámetro. Pueden además utilizarse probetas con dimensiones mas pequeñas, en cuyo caso la longitud calibrada debe ser de cuatro veces el diámetro (ver Nota 4 de la figura 5). La forma de los extremos de las probetas fuera de la longitud calibrada, debe ser la adecuada al material a probar, y de tal forma, que se ajuste a los mecanismos de sujeción de la máquina de prueba a fin de que la carga pueda aplicarse axialmente. La figura 8 ilustra probetas con diferentes tipos de extremos, que han dado resultados satisfactorios. 10.5 Probetas para productos tubulares 10 5.1 Probeta para la prueba longitudinal 10.5.1.1 Es una practica normal usar probeta de sección completa para la prueba de tensión si así lo permite la capacidad del equipo de prueba (ver figura 10 (d). Deben usarse insertos de metal introducidos suficientemente en los extremos de las probetas tubulares, a fin de que las mordazas de la maquina de prueba los sujeten firmemente sin aplastarlos. Un diseño que puede usarse para tales insertos se muestra en la figura 9.

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10.5.1 2 Los insertos no deben extenderse hasta la parte de la probeta sobre la que se va a medir el alargamiento (ver figura 9). Se debe tener cuidado para que hasta donde sea posible la carga se aplique axialmente. La longitud de la probeta de sección completa depende de la longitud calibrada especificada para medir el alargamiento. A menos que otra cosa se especifique en la Norma particular del producto, la longitud calibrada para tubos soldados es de 200.00 mm excepto para tamaños nominales de 19.00 mm y menores, en los que la longitud calibrada debe ser la siguiente:

FIGURA 6.- Mordazas de cuña

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FIGURA 7.- Dispositivo de tambor para prueba de alambres

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NOTA. l).- La sección reducida puede tener un decremento gradual en el diámetro, de los extremos

hacia el centro, pero el diámetro en cualquiera de los extremos no debe ser mayor de 0.10 mm que el diámetro en el centro.

2) - En la probeta 5 de ser posible, es preferible que la longitud de la zona de sujeción sea lo

suficientemente grande para permitir que la probeta penetre en las mordazas una distancia de 2/3 o mas de la longitud de mismas.

FIGURA 8.- Tipos de extremos-(zona de sujeción) para probetas de sección circular.

Nota: E1 diámetro del inserto debe tener un desván desde la línea que limita los cabezales de la maquina hasta la zona curva. FIGURA 9.- Insertos de metal para probetas de productos tubulares. Localización de los insertos en la probeta y de la probeta en los cabezales de la maquina de prueba.

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Tamaño nominal Longitud calibrada en mm 3/4 y 1/2 150 3/8 y 1/2 100 1/8 50.0

10.5.1.3 Para tubos sin costura y tubos soldados por resistencia eléctrica, la longitud calibrada debe ser de 50 mm. Sin embargo cuando se requieran valores de alargamiento comparables a los de probetas mayores en los tubos con un diámetro exterior de 10.0 mm o menor, se debe usar una longitud calibrada igual a 4 veces el diámetro exterior. 10.5.1.4 Para determinar el área de la sección transversal de una probeta de sección completa debe tomarse el promedio de los diámetros y espesores máximos y mínimos, con una aproximación de 0.025 mm. E1 área de la sección transversal debe determinarse por medio de la siguiente ecuación:

A = 3.1416 e (D – e) Donde: A = Area de la sección en mm . D = Diámetro exterior en mm. e = Espesor de la pared en mm. Existen otros métodos para determinar el área transversal, tal como pesar las probetas, lo cual es igualmente exacto y apropiado para este propósito. 10.5.2 Probetas para la prueba longitudinal (tira) 10.5.2.1 Para los productos tubulares de tamaño mayor que no pueden probarse en sección completa, se obtienen probetas longitudinal, de tiras que se cortan del tubo como se indica en la figura11. Para tubos soldados la probeta debe ser de 200.0 mm de longitud calibrada, como se muestra en la figura 10(b) o con ambos extremos paralelos (figura 10a), que es el que se usa normalmente, esta probeta se localiza aproximadamente a 90° de la soldadura. Para tubos sin costura y tubos soldados por resistencia eléctrica, la probeta de 50.0 mm de longitud calibrada que se muestra en la figura 10(c), es la normal; en el caso de tubos soldados por resistencia eléctrica, la probeta se localiza a 90° aproximadamente de la soldadura. Como una alternativa los tubos sin costura y soldados por resistencia eléctrica, pueden probarse usando las probetas que se muestran en la figura 10 (a). Las probetas mostradas en las figuras 10(a), (b) y (c) pueden probarse utilizando mordazas que tengan un contorno aproximadamente igual a la curvatura de los tubos. Cuando no se cuente con mordazas de caras curvas, los extremos de las probetas pueden ser aplanados sin calentarlos

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FIGURA 11.- Localización de las probetas longitudinales de tensión en tubos de gran diámetro

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En la figura 12 (probeta 4) se muestra la probeta para la prueba de tensión de 40.0 mm de ancho en la sección calibrada. Cuando se necesitan probetas de tamaños menores debido a las dimensiones y características del material a probar, las probetas l, 2 y 3 que se muestran en la figura 12, se consideran como normales, si son aplicables. Para tubos de 19.0 mm y menores en espesor de pared, puede usarse la probeta que se muestra en la figura 5. 10.5.2.2 El ancho debe medirse en cada extremo y en el centro de la longitud calibrada para verificar el paralelismo. E1 espesor debe medirse en el centro y se debe usar junto con la medida central del ancho, para determinar el área de la sección transversal. La medición del ancho en la parte central, debe hacerse con una aproximación de 0.125 mm y la del espesor con una aproximación de 0.025 mm. Cuando se usan las probetas que se muestran en la figura 5, el diámetro se debe medir en el centro de la probeta con una aproximación de 0.025 mm. 10.5.3 Probetas para la prueba transversal 10.5.3.1 En general, las pruebas transversales de tensión no se recomiendan para productos tubulares cuyo diámetro nominal sea menor de 203 mm. 10.5.3.2 Cuando se requieran probetas para la prueba de tensión transversal, pueden tomarse de anillos cortados de los extremos del tubo tal como se indica en la figura 13. El aplastamiento de la probeta se puede efectuar ya sea después de separarla del tubo, como se muestra en la figura 13 (A) o antes de separarlo como se muestra en la figura 13 (B) y puede hacerse en caliente o en frío, pero si el aplastamiento se hace en frío, la probeta puede posteriormente someterse a un tratamiento térmico de normalizado. 10.5.3.3 Las probetas obtenidas de tubos para los cuales se especifica tratamiento térmico, después de haber sido aplastados ya sea en frío o en caliente, deben recibir el mismo tratamiento térmico que se les dió a los tubos. Para tubos con un espesor de pared de 19.0 mm o menor, la probeta para la prueba transversal debe ser de la forma y dimensiones que se indican en la figura 14; ya sea una o ambas superficies pueden ser maquinadas para asegurar un espesor uniforme. Para tubos que tengan un espesor de pared grueso puede usarse la probeta que se muestra en la figura 5. Los requisitos de alargamiento indicados en la Norma particular del producto para una longitud calibrada de 50 mm deben aplicarse a la longitud calibrada como se especifica en la figura 5. Las probetas para la prueba transversal de tensión en tubos soldados, que se tomen para determinar la resistencia de la soldadura, deben estar localizados perpendicularmente al cordón de la misma, que dando esta aproximadamente a la mitad de la longitud calibrada.

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FIGURA 12.- Dimensiones para probetas longitudinales para la prueba de tensión de tubos de diámetro grande

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NOTAS: 1. El área de la sección transversal se puede calcular multiplicando A por e 2.-Lo dimensión e es el espesor dela probeta según se indica en la norma particular del producto. 3.-La sección reducida debe ser paralela dentro de 0.025 mm. puede tener un desván gradual de los extremos al centro, y la diferencia de medidos entre estos dos puntos no debe ser mayor de 0.25mm. 4-Los extremos dela probeta deben ser simétricos con el eje central de lo sección reducida dentro de un límite de 3.0 mm

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FIGURA 13.- Localización de las probetas transversales para prueba de tensión en anillos

Cortados de productos tubulares.

NOTAS: 1.- La dimensión "e" es el espesor de la probeta según se indica en la norma particular del producto. 2.- La sección reducida debe ser paralela dentro do un límite de 0.25 mm y puede tener un desván gradual en el ancho de los extremos a1 centro, sin que exista una diferencia mayor de 0.2 mm entre las dos dimensiones. 3.- Los extremos de la probeta deben ser simétricos con el eje de la sección reducida dentro de un limite de 2 mm. FIG. 14.- Probeta maquinada para la prueba de tensión transversal de un anillo de producto tubular. 10.5.3.4 E1 ancho debe medirse en cada extremo y en el centro de la longitud calibrada para verificar el paralelismo. El espesor debe medirse en el centro y se debe usar junto con la dimensión central del ancho para determinar el área de la sección transversal. La dimensión central del ancho debe medirse con una aproximación de 0.025 mm. Cuando se use la probeta que se muestra en la figura 5, el diámetro se debe medir en el centro con una aproximación de 0.025 mm.

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10.6 Probetas para hierro maleable Para probar hierro maleable, se debe usar la probeta mostrada en la figura 15 a menos que se especifique otra cosa en la Norma particular del producto 10.7 Probetas para piezas obtenidas por fundición a presión Para probar piezas obtenidas por fundición a presión, se debe usar la probeta mostrada en la figura 16, a menos que se especifique otra cosa en la Norma particular del producto. 10.8 Probetas para productos obtenidos por pulvimetalurgia Para probar productos de polvo metálico debe usarse cualquiera de las probetas mostradas en las figuras 17 6 18, a menos que se especifique otra cosa cr. la Norma particular del producto. 10 .9 Probetas para hierro colado Para probar piezas de hierro colado, debe usarse la probeta mostrada en la figura 19 a menos que se especifique otra cosa en la Norma particular del producto. 11. DIMENSIONES Y TOLERANCIAS DE LAS PROBETAS En las figuras 4, 5, 8 y l9, se ilustran diferentes tipos de probetas y se establecen sus dimensiones y tolerancias. El tipo de probeta debe ser el indicado en la Norma particular del producto. A menos que se especifique otra cosa en la Norma particular del producto, las probetas de la sección completa del material deben tener una longitud calibrada de 200 mm. 12. DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES A LA TENSION

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FIG. 15.- Probeta para hierro maleable.

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FIGURA 16.- Probeta para piezas obtenidas por fundición a presión

NOTA: La zona de sección reducida puede tener un desván gradual desde los extremos hacia el centro. El diámetro de los extremos no debe exceder al diámetro del centro en más de 0.10 mm. FIGURA 16.- Probeta para piezas obtenidas por fundición a presión .

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FIGURA 17.- Probeta plana sin maquinar para productos obtenidos por pulvimetalurgia.

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Nota.- La longitud calibrada y la zona de transición de la probeta deben ser como se indican. Los extremos son diseñados para proveer un área total de presión de 645 mm2 . Pueden ser aceptados otros diseños de extremos, y en algunos casos son requeridos para materiales sinterizados de alta la resistencia, algunas alternativas de diseños finales incluyen lo siguiente: a).- Extremos grandes, de la misma forma que los normales, previendo mas área para la sujeción. b).- Ranuras transversales, pueden obtenerse por prensado en los extremos de sujeción para mordazas maquinadas, para ajustarse a los contornos de la barra. FIGURA 18.- Probeta maquinada redonda para productos obtenidos por pulvimetalurgia.

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NOTA.- La sección reducida y los resaltes (dimensiones A, D, E, F. G. y R) deben ser como se indica, sin embargo los extremos pueden ser de cualquier forma que permita su sujeción en la máquina de prueba, de tal manera que la carga sea axial, Comúnmente los extremos son roscados y tienen las dimensiones B y C indicadas, FIGUPA 19.- Probetas para pruebas de tensión de hierro colado. 12.1 Límite de fluencia E1 límite de fluencia sólo puede determinarse en materiales en los que se define muy bien este fenómeno. En un diagrama esfuerzo deformación, este fenómeno se caracteriza por una discontinuidad apreciable en la curva. El límite de fluencia puede determinarse por cualquiera de los siguientes métodos: 12.1.1 Método de la caída de la viga (brazo indicador) o detención de la aguja indicadora, de la maquina de prueba. En este método se aplica a la probeta una carga creciente a una velocidad uniforme. Cuando se usa una maquina con palanca y contrapeso, se debe mantener la viga en equilibrio moviendo el contrapeso a una velocidad aproximadamente uniforme. Cuando se alcanza el límite elástico del material, el aumento de carga se interrumpe, se corre el contrapeso un poco mas allá de la posición de equilibrio y la viga caerá por un breve pero apreciable intervalo de tiempo. Cuando se emplea una máquina equipada con carátula indicadora de carga, se presenta una detención u oscilación de la aguja indicadora, lo que corresponde a la caída de la viga. La carga en el momento de la caída de la viga o de la detención de la aguja indicadora se registra como el esfuerzo correspondiente al limite elástico. 12 1.2 Método del diagrama autográfico Cuando se obtiene un diagrama esfuerzo deformación por métodos autográficos, en el cual la zona de fluencia es bien definida por el cambio de pendiente en la curva, el esfuerzo, correspondiente a la parte superior, donde se inicia el cambio de pendiente, o el es fuerzo al cual la curva empieza a caer, se considera como el límite de fluencia (véase figura 20). 12.1.3 Método del alargamiento total bajo carga Cuando el material no tiene una deformación bien definida que caracterice el límite de fluencia, que permita su determinación por el método de la caída de la viga o detención de la aguja indicadora descritos en 12.1 1 y 12.1.2, se puede obtener un valor equivalente al límite de fluencia, en su significado practico; el cual puede obtenerse por el siguiente método:

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12.1.3.1 Método del alargamiento especificado Se fija un extensómetro adecuado a la probeta y cuando la carga produce el alargamiento especificado se habrá alcanzado el esfuerzo correspondiente a la carga, que debe considerarse como límite de fluencia. Se retira el extensómetro (véase figura 21). Para aceros con un punto de fluencia especificado no mayor de 550 MPa (56 kgf/mm2), se considera apropiado un valor de alargamiento de 0.127 mm/mm. Para valores mayores de 550 MPa (56 kgf/mm2) este método no es válido, a menos que el valor de la deformación total se incremente. 12.2 Resistencia de fluencia La resistencia de fluencia puede determinarse por cualquiera de los métodos indicados en 12.2.1 y 12.2.2. 12.2.1 Método de la deformación permanente especificada (offset) Para determinar la resistencia de fluencia por este método, es necesario contar con datos (autográficos o numéricos) con los cuales se pueda trazar un diagrama esfuerzo-deformación sobre el cual (véase figura 22) se traza una línea "om" igual al valor especificado, de deformación, se traza una línea "m-n" paralela a "oA" y se localiza la intersección "r", de la línea "m-n" con la curva esfuerzo-deformación; que indica la carga "R" correspondiente a la resistencia de fluencia. Al informar los valores obtenidos por este método, se debe especificar entre paréntesis la deformación que se empleó después del termino resistencia de fluencia. Ejemplo. Resistencia de fluencia (0.2% deformación offset) 360 MPa (36 kgf/mm2). 12.2.2 Método del alargamiento bajo carga En las pruebas para determinar la aceptación o rechazo de materiales cuyas características esfuerzo-deformación son bien conocidas por pruebas previas en materiales similares y para los cuales se realizaron diagramas esfuerzo-deformación, la deformación total correspondiente al esfuerzo al cual ocurre la deformación especificada, se conocerá dentro de límites satisfactorios. El esfuerzo en la probeta cuando se ha alcanzado esta deformación total, es el valor correspondiente a la resistencia de fluencia. La deformación total puede obtenerse satisfactoriamente mediante el uso de un extensómetro adecuado. 12.3 Determinación de la resistencia a la tensión La resistencia a la tensión debe calcularse dividiendo la carga máxima que soporta la probeta durante la prueba, entre el área original transversal de la probeta. 12.4 Determinación del alargamiento

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12.4.1 Los extremos de la probeta fracturada deben ajustarse cuidadosamente y la distancia entre las marcas de calibración debe medirse. con una aproximación de 0.25 mm para longitudes calibradas de 50.0 mm y menores, y con una aproximación de 0.58 de la longitud calibrada para longitudes calibradas mayores de 50.0 mm. Se puede usar un 0.5% de la longitud calibrada leída en la máquina.

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En el informe de valores de alargamiento, deben citarse tanto el porcentaje de aumento en la longitud calibrada como la longitud calibrada original. 12.4.2 Si cualquier parte de la fractura se presenta fuera de las dos cuartas partes centrales de la longitud calibrada o fuera de la sección reducida, el valor del alargamiento puede no ser representativo del material. Si el alargamiento medido en estas condiciones satisface los requisitos mínimos especificados no se requerirá otra prueba; si no cumple los requisitos mínimos la prueba debe anularse y repetirse nuevamente. 12.5 Determinación de la reducción de área Los extremos de la probeta fracturada deben ajustarse cuidadosa mente y medirse el diámetro o el ancho y espesor de la sección transversal más pequeña, con la misma exactitud que se midieron las dimensiones originales. La diferencia entre el área así determinada y el área transversal original, expresada como porcentaje del área original, es la reducción de área. 12.5.1 Para alambres menores de 2.34 mm no se recomienda la prueba de reducción de área debido a los problemas para medir la sección transversal reducida. BIBLIOGRAFIA Norma Mexicana NMX-B-309 Nomenclatura, para términos usados en los métodos de

prueba mecánicos. Norma Mexicana NMX-B-310 Métodos de prueba a la tensión para metales. American Society Testing and Materials ASTM A 370-1977 Standard Methods and Definitions for "Mechanical Testing of Steel Productos. American Society Testing and Materials ASTM E-8 Standard Methods of Tension Testing of Metallic Materials.

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EL DIRECTOR GENERAL DE NORMAS EL DIRECTOR GENERAL DE NORMAS COMERCIALES DE LA SECCRETARIA DE COMERCIO

LIC. HECTOR VICENTE BAYARDO MORENO DR ROMAN SERRA CASTAÑOS