ISO 6892:1998
(Main)Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature
Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature
Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 6892
Second edition
1998-03-01
Metallic materials — Tensile testing at
ambient temperature
Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante
A
Reference number
ISO 6892:1998(E)
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ISO 6892:1998(E)
Contents Page
11 Scope . 1
12 Normative references . 1
13 Principle . 1
14 Definitions . 2
15 Symbols and designations . 4
16 Test piece . 4
6.1 Shape and dimensions . 4
6.2 Types . 7
6.3 Preparation of test pieces . 7
17 Determination of original cross-sectional area (S ) . 8
o
L
18 Marking the original gauge length ( ) . 8
o
19 Accuracy of testing apparatus . 8
10 Conditions of testing . 8
10.1 Speed of testing . 8
10.2 Method of gripping . 10
A
11 Determination of percentage elongation after fracture ( ) . 10
A
12 Determination of the percentage total elongation at maximum force ( ) . 11
gt
R
13 Determination of proof strength, non proportional extension ( ) . 11
p
R
14 Determination of proof strength, total extension ( ) . 12
t
R
15 Method of verification of permanent set strength ( ) . 12
r
Z
16 Determination of percentage reduction of area ( ) . 12
17 Accuracy of the results . 12
18 Test report . 13
© ISO 1998
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
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Printed in Switzerland
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ISO ISO 6892:1998(E)
Annex A (normative) Types of test piece to be used for thin products: sheets, strips and
flats between 0,1 mm and 3 mm thick . 20
Annex B (normative) Types of test piece to be used for wire, bars and sections with a diameter
or thickness of less than 4 mm . 22
Annex C (normative) Types of test piece to be used for sheets and flats of thickness equal to
or greater than 3 mm, and wire, bars and sections of diameter or thickness equal to or greater
than 4 mm . 23
Annex D (normative) Types of test piece to be used for tubes . 26
Annex E (informative) Precautions to be taken when measuring the percentage elongation after
fracture if the specified value is less than 5 % . 28
Annex F (informative) Nomogram for calculating the gauge lengths of test pieces of rectangular
cross-section . 29
Annex G (informative) Measurement of percentage elongation after fracture based on subdivision
of the original gauge length . 31
Annex H (informative) Manual method of determination of the percentage total elongation at
maximum force for long products such as bars, wire, rods . 33
Annex J (informative) An "Error Budget" approach to the estimation of the uncertainty of
measurement in tensile testing . 34
Annex K (informative) Precision of tensile testing — Results from interlaboratory test
programmes . 39
Annex L (informative) Bibliography . 43
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ISO 6892:1998(E) ISO
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies
for voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member
bodies casting a vote.
International Standard ISO 6892 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing
Uniaxial testing
of metals, Subcommittee SC 1, .
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 6892:1984), which has been technically
revised.
Annexes A to D form an integral part of this International Standard. Annexes E to L are for information
only.
iv
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ISO ISO 6892:1998(E)
Introduction
During the preparation of this International Standard and discussion concerning the speed of testing,
it was decided to recommend for the future to give a preference to the control of strain rate.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO ISO 6892:1998(E)
Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature
1 Scope
This International Standard specifies the method for tensile testing of metallic materials and defines the
mechanical properties which can be determined at ambient temperature.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are
subject to revision, and parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the standards indicated below.
Members of IEC and ISO maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 286-2:1988, ISO system of limits and fits — Part 2: Tables of standard tolerance grades and limit
deviations for holes and shafts.
ISO 377:1997, Steel and steel products — Location and preparation of samples and test pieces for
mechanical testing.
ISO 2566-1:1984, Steel — Conversion of elongation values — Part 1: Carbon and low alloy steels.
ISO 2566-2:1984, Steel — Conversion of elongation values — Part 2: Austenitic steels.
Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tensile
ISO 7500-1:1986,
testing machines.
1)
ISO 9513:— , Metallic materials — Verification of extensometers used in uniaxial testing.
3 Principle
The test involves straining a test piece by tensile force, generally to fracture, for the purpose of
determining one or more of the mechanical properties defined in clause 4.
The test is carried out at ambient temperature between 10 °C and 35 °C, unless otherwise specified.
Tests carried out under controlled conditions shall be made at a temperature of 23 °C ± 5 °C.
____________
1) To be published. (Revision of ISO 9513:1989)
1
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4 Definitions
For the purpose of this International Standard, the following definitions apply.
(L) Length of the cylindrical or prismatic portion of the test piece on which
4.1 gauge length :
elongation shall be measured. In particular, a distinction is made between:
L
4.1.1 original gauge length ( ): Gauge length before application of force.
o
L
4.1.2 final gauge length ( ): Gauge length after rupture of the test piece (see 11.1).
u
L
4.2 parallel length ( ): Parallel portion of the reduced section of the test piece.
c
NOTE — The concept of parallel length is replaced by the concept of distance between grips for non-machined
test pieces.
4.3 elongation: Increase in the original gauge length (L ) at any moment during the test.
o
4.4 percentage elongation: Elongation expressed as a percentage of the original gauge length (L ).
o
Increase in the original gauge length of a test piece after
4.4.1 percentage permanent elongation:
L
removal of a specified stress (see 4.9), expressed as a percentage of the original gauge length ( ).
o
(A) Permanent elongation of the gauge length after
4.4.2 percentage elongation after fracture :
L L L
fracture ( – ), expressed as a percentage of the original gauge length ( ).
u o o
2)
In the case of proportional test pieces, only if the original gauge length is other than 5,65 S where S
o o
is the original cross-sectional area of the parallel length, the symbol A shall be supplemented by an
index indicating the coefficient of proportionality used, for example:
A = percentage elongation of a gauge length (L ) of 11,3 S .
11,3 o o
In the case of non-proportional test pieces, the symbol A shall be supplemented by an index indicating
the original gauge length used, expressed in millimetres, for example:
A = percentage elongation of a gauge length (L ) of 80 mm.
80 mm o
4.4.3 percentage total elongation at fracture (A ): Total elongation (elastic elongation plus plastic
t
elongation) of the gauge length at the moment of fracture expressed as a percentage of the original
gauge length (L ).
o
____________
S
4
o
2) 5,65 S = 5
o
p
2
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ISO 6892:1998(E)
4.4.4 percentage elongation at maximum force: Increase in the gauge length of the test piece at
maximum force, expressed as a percentage of the original gauge length (L ). A distinction is made
o
between the percentage total elongation at maximum force (A ) and the percentage non-proportional
gt
elongation at maximum force (A ) (see figure 1).
g
4.5 extensometer gauge length (L ): Length of the parallel portion of the test piece used for the
e
measurement of extension by means of an extensometer.
It is recommended that for measurement of yield and proof strength parameter L > L /2.
e o
L
It is further recommended that for measurement of parameters "at" or "after" maximum force, be
e
L
approximately equal to .
o
Increase in the extensometer gauge length (L ) at a given moment of the test.
4.6 extension:
e
4.6.1 percentage permanent extension: Increase in the extensometer gauge length, after removal of
a specified stress from the test piece, expressed as a percentage of the extensometer gauge length
L
( ).
e
4.6.2 percentage yield point extension (A ): In discontinuous yielding materials, the extension
e
between the start of yielding and the start of uniform work hardening. It is expressed as a percentage of
the extensometer gauge length (L ).
e
Z S S
4.7 percentage reduction of area ( ): Maximum change in cross-sectional area ( – ), which has
o u
occurred during the test expressed as a percentage of the orignal cross-sectional area (S ).
o
F
4.8 maximum force ( ): The greatest force which the test piece withstands during the test once the
m
yield point has been passed.
For materials, without yield point, it is the maximum value during the test.
S
4.9 stress: At any moment during the test, force divided by the original cross-sectional area ( ) of the
o
test piece.
4.9.1 tensile strength (R ): Stress corresponding to the maximum force (F ).
m m
4.9.2 yield strength: When the metallic material exhibits a yield phenomenon, a point is reached during
the test at which plastic deformation occurs without any increase in the force. A distinction is made
between:
R
4.9.2.1 upper yield strength ( ): Value of stress at the moment when the first decrease in force is
eH
observed (see figure 2).
3
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ISO 6892:1998(E)
4.9.2.2 lower yield strength (R ): Lowest value of stress during plastic yielding, ignoring any initial
eL
transient effects (see figure 2).
(R ) Stress at which a non-proportional extension
4.9.3 proof strength, non-proportional extension :
p
L
is equal to a specified percentage of the extensometer gauge length ( ) (see figure 3). The symbol
e
used is followed by a suffix giving the prescribed percentage, for example: R .
p0,2
R
4.9.4 proof strength, total extension ( ): Stress at which total extension (elastic extension plus
t
plastic extension) is equal to a specified percentage of the extensometer gauge length (L ) (see figure
e
4). The symbol used is followed by a suffix giving the prescribed percentage for example: R .
t0,5
R
4.9.5 permanent set strength ( ): Stress at which, after removal of force, a specified permanent
r
elongation or extension expressed respectively as a percentage of the original gauge length (L ) or
o
extensometer gauge length (L ) has not been exceeded (see figure 5).
e
The symbol used is followed by a suffix giving the specified percentage of the original gauge length (L )
o
or of the extensometer gauge length (L ), for example: R .
e r0,2
5 Symbols and designations
Symbols and corresponding designations are given in table 1.
6 Test piece
6.1 Shape and dimensions
6.1.1 General
The shape and dimensions of the test pieces depend on the shape and dimensions of the metallic
product from which the test pieces are taken.
The test piece is usually obtained by machining a sample from the product or a pressed blank or
casting. However products of constant cross-section (sections, bars, wires, etc.) and also as-cast test
pieces (i.e. cast irons and non-ferrous alloys) may be tested without being machined.
The cross-section of the test pieces may be circular, square, rectangular, annular or, in special cases, of
some other shape.
Test pieces, the original gauge length of which is related to the original cross-sectional area by the
equation L = k S are called proportional test pieces. The internationally adopted value for k is 5,65.
o o
The original gauge length shall be not less than 20 mm. When the cross-sectional area of the test piece
is too small for this requirement to be met with the coefficient k value of 5,65, a higher value (preferably
11,3) or a non-proportional test piece may be used.
In the case of non-proportional test pieces, the original gauge length (L ) is taken independently of the
o
original cross-sectional area (S ).
o
The dimensional tolerances of the test pieces shall be in accordance with the appropriate annexes
(see 6.2).
4
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ISO 6892:1998(E)
Table 1 — Symbols and designations
Reference
1)
number Symbol Unit Designation
Test piece
2)
1 a mm Thickness of a flat test piece or wall thickness of a tube
b
2 mm Width of the parallel length of a flat test piece or
average width of a longitudinal strip from a tube or
width of flat wire
d
3 mm Diameter of the parallel length of a circular test piece,
or diameter of round wire or internal diameter of a tube
D
4 mm External diameter of a tube
L
5 mm Original gauge length
o
— L' mm Initial gauge length for determination of A
o g
6 L mm Parallel length
c
— L mm Extensometer gauge length
e
7 L mm Total length of test piece
t
8 L mm Final gauge length
u
— L' mm Final gauge length after fracture for determination
u
of A (see annex H)
g
2
9 S mm Original cross-sectional area of the parallel length
o
2
10 S mm Minimum cross-sectional area after fracture
u
— k — Coefficient of proportionality
Z
11 % Percentage reduction of area:
SS−
ou
× 100
S
o
12 — — Gripped ends
5
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ISO
ISO 6892:1998(E)
Table 1 (concluded)
Reference
1)
number Symbol Unit Designation
Elongation
13 — mm Elongation after fracture:
L – L
u o
3)
14 A % Percentage elongation after fracture:
LL−
uo
× 100
L
o
15 A % Percentage yield point extension
e
— ΔL mm Extension at maximum force
m
16 A % Percentage non-proportional elongation at maximum
g
force (F
m)
17 A % Percentage total elongation at maximum force (F
gt m)
18 A % Percentage total elongation at fracture
t
19 — % Specified percentage non-proportional extension
20 — % Percentage total extension (see 28)
21 — % Specified percentage permanent set extension or
elongation
Force
F
22 N Maximum force
m
Yield strength — Proof strength — Tensile strength
2 4)
23 R N/mm Upper yield strength
eH
2
24 R N/mm Lower yield strength
eL
2
25 R N/mm Tensile strength
m
2
26 R N/mm Proof strength, non-proportional extension
p
2
27 R N/mm Permanent set strength
r
2
28 R N/mm Proof strength, total extension
t
2
— E N/mm Modulus of elasticity
1) See figures 1 to 13.
2) The symbol T is also used in steel tube product standards.
3) See 4.4.2.
2
4) 1 N/mm = 1 MPa
6
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ISO 6892:1998(E)
6.1.2 Machined test pieces
Machined test pieces shall incorporate a transition curve between the gripped ends and the parallel
length if these have different dimensions. The dimensions of this transition radius may be important and
it is recommended that they be defined in the material specification if they are not given in the
appropriate annex (see 6.2).
The gripped ends may be of any shape to suit the grips of the testing machine. The axis of the test
piece shall coincide with or be parallel to the axis of application of the force.
The parallel length (L ) or, in the case where the test piece has no transition curve, the free length
c
between the grips, shall always be greater than the original gauge length (L ).
o
6.1.3 Non-machined test pieces
If the test piece consists of an unmachined length of the product or of an unmachined test bar, the free
length between the grips shall be sufficient for gauge marks to be at a reasonable distance from the
grips (see annexes A and D).
As-cast test pieces shall incorporate a transition radius between the gripped ends and the parallel
length. The dimensions of this transition radius are important and it is recommended that they be
defined in the product standard. The gripped ends may be of any shape to suit the grips of the testing
machine. The parallel length (L ) shall always be greater than the original gauge length (L ).
c o
6.2 Types
The main types of test piece are defined in annexes A to D according to the shape and type of product,
as shown in table 2. Other types of test piece can be specified in product standards.
Table 2 — Main types of test piece
Type of product
Sheets — Flats Wire — Bars — Sections
Corresponding
annex
with a thickness with a diameter or side in millimetres of
in millimetres of
0,1 < thickness < 3 — A
— < 4 B
> 3 > 4C
Tubes D
6.3 Preparation of test pieces
The test pieces shall be taken and prepared in accordance with the requirements of the International
Standards for the different materials (eg. ISO 377).
7
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ISO
ISO 6892:1998(E)
7 Determination of original cross-sectional area (S )
o
The original cross-sectional area shall be calculated from the measurements of the appropriate
dimensions. The accuracy of this calculation depends on the nature and type of the test piece. It is
indicated in annexes A to D for the different types of test piece.
8 Marking the original gauge length (L )
o
Each end of the original gauge length shall be marked by means of fine marks or scribed lines, but not
by notches which could result in premature fracture.
For proportional test pieces, the calculated value of the original gauge length may be rounded off to
the nearest multiple of 5 mm, provided that the difference between the calculated and marked gauge
length is less than 10 % of L . Annex F gives a nomogram for determining the original gauge length
o
corresponding to the dimensions of test pieces of rectangular cross-section. The original gauge length
shall be marked to an accuracy of ± 1 %.
If the parallel length (L ) is much greater than the original gauge length, as, for instance, with
c
unmachined test pieces, a series of overlapping gauge lengths may be drawn.
In some cases, it may be helpful to draw, on the surface of the test piece, a line parallel to the
longitudinal axis, along which the gauge lengths are drawn.
9 Accuracy of testing apparatus
The testing machine shall be verified in accordance with ISO 7500-1 and shall be of class 1 or better.
When an extensometer is used it shall be of class 1 (see ISO 9513) for the determination of upper and
lower yield strengths and for proof strength (non-proportional extension); for other properties (with
higher extension) a class 2 extensometer (see ISO 9513) can be used.
10 Conditions of testing
10.1 Speed of testing
Unless otherwise specified in the product standard, the speed of testing shall conform to the following
requirements depending on the nature of the material.
10.1.1 Yield and proof strengths
10.1.1.1 Upper yield strength (R )
eH
Within the elastic range and up to the upper yield strength, the rate of separation of the crossheads of
the machine shall be kept as constant as possible and within the limits corresponding to the stressing
rates in table 3.
8
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ISO
ISO 6892:1998(E)
Table 3 — Rate of stressing
Modulus of elasticity Rate of stressing
E
of the material ( )
2 2 –1
N/mm N/mm ·s
min. max.
< 150 000 2 20
> 150 000 660
10.1.1.2 Lower yield strength (R )
eL
If only the lower yield strength is being determined, the rate of straining during yield of the parallel length
of the test piece shall be between 0,000 25/s and 0,002 5/s. The straining rate within the parallel length
shall be kept as constant as possible. If this rate cannot be regulated directly, it shall be fixed by
regulating the rate of stressing just before yield begins, the controls of the machine not being further
adjusted until completion of yield.
In no case shall the rate of stressing in the elastic range exceed the maximum rates given in table 3.
R
10.1.1.3 Upper and lower yield strengths (R and )
eH eL
If the two yield strengths are determined during the same test, the conditions for determining the lower
yield strength shall be complied with (see 10.1.1.2).
10.1.1.4 Proof strength (non-proportional extension) and proof strength (total extension)
R R
( and )
p t
The rate of stressing shall be within the limits given in table 3.
Within the plastic range and up to the proof strength (non-proportional extension or total extension) the
straining rate shall not exceed 0,002 5/s.
10.1.1.5 Rate of separation
If the testing machine is not capable of measuring or controlling the strain rate, a cross head separation
speed equivalent to the rate of stressing given in table 3 shall be used until completion of yield.
10.1.2 Tensile strength (R )
m
10.1.2.1 In the plastic range
The straining rate of the parallel length shall not exceed 0,008/s.
10.1.2.2 In the elastic range
If the test does not include the determination of a yield stress (or proof stress), the rate of the machine
may reach the maximum permitted in the plastic range.
10.2 Method of gripping
9
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ISO
ISO 6892:1998(E)
The test pieces shall be held by suitable means such as wedges, screwed grips, shouldered holders,
etc.
Every endeavour shall be made to ensure that test pieces are held in such a way that the force is
applied as axially as possible. This is of particular importance when testing brittle materials or when
determining proof stress (non-proportional elongation) or proof stress (total elongation) or yield stress.
11 Determination of percentage elongation after fracture (A)
11.1 Percentage elongation after fracture shall be determined in accordance with the definition given
in 4.4.2.
For this purpose, the two broken pieces of the test piece are carefully fitted back together so that their
axes lie in a straight line.
Special precautions shall be taken to ensure proper contact between the broken parts of the test piece
when measuring the final gauge length. This is particularly important in the case of test pieces of small
cross-section and test pieces having low elongation values.
Elongation after fracture (L – L ) shall be determined to the nearest 0,25 mm with a measuring device
u o
with 0,1 mm resolution and the value of percentage elongation after fracture shall be rounded to the
nearest 0,5 %. If the specified minimum percentage elongation is less than 5 %, it is recommended that
special precautions be taken when determining elongation (see annex E).
This measurement is, in principle, valid only if the distance between the fracture and the nearest gauge
mark is no less than one third of the original gauge length (L ). However, the measurement is valid,
o
irrespective of the position of the fracture, if the percentage elongation after fracture is equal to or
greater than the specified value.
For machines capable of measuring extension at fracture using an extensometer, it is not
11.2
necessary to mark the gauge lengths. The elongation is measured as the total extension at fracture, and
it is therefore necessary to deduct the elastic extension in order to obtain percentage elongation after
fracture.
In principle, this measurement is only valid if fracture occurs within the extensometer gauge length (L ).
e
The measurement is valid regardless of the position of the fracture cross-section if the percentage
elongation after fracture is equal to or greater than the specified value.
NOTE — If the product standard specifies the determination of percentage elongation after rupture for a given
gauge length, the extensometer gauge length shall be equal to this length.
11.3 If elongation is measured over a given fixed length, it can be converted to proportional gauge
length, using conversion formulae or tables as agreed before the commencement of testing (for example
as in ISO 2566-1 and ISO 2566-2).
NOTE — Comparisons of percentage elongation are possible only when the gauge length or extensometer gauge
length, the shape and area of the cross-section are the same or when the coefficient of proportionality (k) is the
same.
10
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ISO
ISO 6892:1998(E)
11.4 In order to avoid having to reject test pieces in which fracture may occur outside the limits
specified in 11.1, the method based on the subdivision of L into N equal parts may be used, as
o
described in annex G.
A
12 Determination of percentage total elongation at maximum force ( )
gt
The method consists of determining on the force-extension diagram obtained with an extensometer, the
extension at maximum force (ΔL ).
m
Some materials exhibit a flat plateau at maximum force. When this occurs, the percentage total
elongation at maximum force is taken at the mid-point of the flat plateau (see figure 1).
The extensometer gauge length shall be recorded in the test report.
The percentage total elongation at maximum force is calculated by the following formula:
DL
m
A=× 100
gt
L
e
If the tensile test is carried out on a computer controlled testing machine having a data acquisition
system, the elongation is directly determined at the maximum force.
For information, a manual method is described in annex H.
R
13 Determination of proof strength, non proportional extension ( )
p
13.1 The proof strength (non-proportional extensio
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 6892
Deuxième édition
1998-03-01
Matériaux métalliques — Essai de traction à
température ambiante
Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature
A
Numéro de référence
ISO 6892:1998(F)
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ISO 6892:1998(F)
Sommaire Page
11 Domaine d'application . 1
12 Références normatives . 1
13 Principe . 1
14 Définitions . 2
15 Symboles et désignations .4
16 Éprouvette . 4
6.1 Forme et dimensions. 4
6.2 Types . 7
6.3 Préparation des éprouvettes . 8
17 Détermination de l'aire de la section initiale (S ) . 8
o
L
18 Marquage de la longueur initiale entre repères ( ) . 8
o
19 Précision de l'appareillage d'essai . 8
10 Conditions d'exécution de l'essai . 8
10.1 Vitesse d'essai . 8
10.2 Méthode d'amarrage . 10
A
11 Détermination de l'allongement pour cent après rupture ( ) . 10
A
12 Détermination de l'allongement total pour cent sous charge maximale ( ) . 11
gt
R
13 Détermination de la limite conventionnelle d'élasticité ( ) . 11
p
R
14 Détermination de la limite d'extension ( ) . 12
t
R
15 Méthode de vérification de la limite d'allongement rémanent ( ) . 12
r
Z
16 Détermination du coefficient de striction ( ) . 12
17 Exactitude des résultats . 13
18 Rapport d'essai . 13
© ISO 1998
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord
écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
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Imprimé en Suisse
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ISO ISO 6892:1998(F)
Annexe A (normative) Types d'éprouvette à employer dans le cas de produits minces: tôles,
feuillards et plats d'épaisseur comprise entre 0,1 mm et 3 mm . 20
Annexe B (normative) Types d'éprouvette à employer dans le cas des fils, barres et profilés
de diamètre ou côté inférieur à 4 mm . 22
Annexe C (normative) Types d'éprouvette à employer dans le cas de tôles et plats d'épaisseur
supérieure ou égale à 3 mm, des fils, barres et profilés de diamètre ou côté égal ou supérieur
à 4 mm . 23
Annexe D (normative) Types d'éprouvette à employer dans le cas des tubes . 26
Annexe E (informative) Précautions à prendre lors du mesurage de l'allongement pour cent
après rupture lorsque la valeur spécifiée est inférieure à 5 % . 28
Annexe F (informative) Abaque pour le calcul de la longueur entre repères des éprouvettes
à section rectangulaire . 29
Annexe G (informative) Mesurage de l'allongement pour cent après rupture basé sur
la subdivision de la longueur initiale entre repères .31
Annexe H (informative) Méthode manuelle de détermination de l'allongement total pour cent
sous charge maximale des produits longs tels que les barres, fils et fils-machine . 33
Annexe J (informative) Approche globale de l'estimation de l'incertitude des mesures lors
de l'essai de traction . 34
Annexe K (informative) Précision de l'essai de traction — Résultats de programmes d'essais
interlaboratoires . 40
Annexe L (informative) Blibliographie . 44
iii
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ISO 6892:1998(F) ISO
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités
membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au
moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6892 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais
Essais uniaxiaux
mécaniques des métaux, sous-comité SC 1, .
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 6892:1984), dont elle constitue une
révision technique.
Les annexes A à D font partie intégrante de la présente Norme internationale. Les annexes E à L sont
données uniquement à titre d'information.
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ISO ISO 6892:1998(F)
Introduction
Lors de la préparation de la présente Norme internationale et de la discussion concernant la vitesse
d'essai, il a été décidé de recommander pour l'avenir de donner une préférence au contrôle de la vitesse
de déformation.
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NORME INTERNATIONALE ISO ISO 6892:1998(F)
Matériaux métalliques — Essai de traction à température
ambiante
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale prescrit la méthode d'essai de traction des matériaux métalliques et
définit les caractéristiques mécaniques qu'elle permet de déterminer, à la température ambiante.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la
publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties
prenantes des accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la
possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les membres de la
CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur à un moment donné.
Système ISO de tolérances et d'ajustements — Partie 2: Tables des degrés de
ISO 286-2:1988,
tolérance normalisés et des écarts limites des alésages et des arbres.
Acier et produits en acier — Position et préparation des échantillons et éprouvettes pour
ISO 377:1997,
essais mécaniques.
Acier — Conversion des valeurs d'allongement — Partie 1: Aciers au carbone et
ISO 2566-1:1984,
aciers faiblement alliés.
ISO 2566-2:1984, Acier — Conversion des valeurs d'allongement — Partie 2: Aciers austénitiques.
Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux —
ISO 7500-1:1986,
Partie 1: Machines d'essai de traction.
1)
Matériaux métalliques — Vérification des extensomètres utilisés lors d'essais uniaxiaux.
ISO 9513:— ,
3 Principe
L'essai consiste à soumettre une éprouvette à un effort de traction, généralement jusqu'à rupture, en
vue de déterminer une ou plusieurs des caractéristiques définies dans l'article 4.
Sauf spécification contraire, l'essai est effectué à la température ambiante dans les limites comprises
entre 10 °C et 35 °C. Les essais effectués dans des conditions surveillées doivent l'être à une
température de 23 °C ± 5 °C.
____________
1) À publier. (Révision de l'ISO 9513:1989)
1
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ISO 6892:1998(F)
4 Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les définitions suivantes s'appliquent.
(L) Longueur de la partie cylindrique ou prismatique de l'éprouvette sur
4.1 longueur entre repères :
laquelle doit être mesuré l'allongement. On distingue en particulier:
L
4.1.1 longueur initiale entre repères ( ): Longueur entre repères avant application de la charge.
o
L
4.1.2 longueur ultime entre repères ( ): Longueur entre repères après rupture de l'éprouvette
u
(voir 11.1).
4.2 longueur calibrée (L ): Longueur de la partie calibrée de section réduite de l'éprouvette.
c
NOTE — La notion de longueur calibrée est remplacée par la notion de longueur entre les mâchoires pour les
éprouvettes non usinées.
4.3 allongement: Accroissement de la longueur initiale entre repères (L ) à un instant donné de
o
l'essai.
4.4 allongement pour cent: Allongement exprimé en pourcentage de la longueur initiale entre
repères (L ).
o
4.4.1 allongement rémanent pour cent: Accroissement de la longueur initiale entre repères de
l'éprouvette après suppression d’une charge unitaire spécifiée (voir 4.9), exprimé en pourcentage de la
longueur initiale entre repères (L ).
o
4.4.2 allongement pour cent après rupture (A): Allongement rémanent de la longueur entre repères
après rupture (L – L ), exprimé en pourcentage de la longueur initiale entre repères (L ).
u o o
Dans le cas des éprouvettes proportionnelles, uniquement dans le cas où la longueur initiale entre
2)
S
repères est différente de 5,65 S , où est l'aire de la section initiale de la partie calibrée, le
o
o
symbole A est à compléter par un indice indiquant le coefficient de proportionnalité utilisé, par exemple:
A L
= allongement pour cent sur une longueur initiale entre repères ( ) de 11,3 S .
o
11,3 o
Dans le cas des éprouvettes non proportionnelles, le symbole A est à compléter par un indice indiquant
la longueur initiale entre repères utilisée, exprimée en millimètres, par exemple:
A = allongement pour cent sur une longueur initiale entre repères (L ) de 80 mm.
80 mm o
____________
4S
o
S = 5
2) 5,65
o
p
2
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4.4.3 allongement total pour cent à la rupture (A ): Allongement total (allongement élastique plus
t
allongement plastique) de la longueur entre repères au moment de la rupture, exprimé en pourcentage
L
de la longueur initiale entre repères ( ).
o
4.4.4 allongement pour cent sous charge maximale: Accroissement de la longueur entre repères de
l'éprouvette obtenu sous charge maximale, exprimé en pourcentage de la longueur initiale entre repères
A
(L ). On distingue l'allongement total pour cent sous charge maximale ( ) et l'allongement pour cent
o gt
non proportionnel sous charge maximale (A ) (voir figure 1).
g
L
4.5 longueur de base de l'extensomètre ( ): Partie de la partie calibrée de l'éprouvette utilisée pour
e
le mesurage de l'allongement au moyen d'un extensomètre.
Il est recommandé que pour la détermination de la limite apparente d'élasticité et de la limite
conventionnelle d'élasticité, le paramètre L > L /2.
e o
Il est également recommandé que pour la mesure des paramètres «à» ou «après» la charge maximale,
L soit approximativement égal à L .
e o
4.6 extension: À un instant donné de l'essai, accroissement de la longueur de base de
l'extensomètre (L ).
e
4.6.1 extension rémanente pour cent: Accroissement de la longueur de base de l'extensomètre,
l'éprouvette étant soumise d'abord à une charge unitaire prescrite puis déchargée, exprimé en
L
pourcentage de la longueur de base de l'extensomètre ( ).
e
4.6.2 extension pour cent du palier de la limite d'élasticité (A ): Pour les matériaux présentant un
e
écoulement discontinu, extension entre le début de l'écoulement et le début de l'écrouissage uniforme.
L
Elle est exprimée en pourcentage de la longueur de base de l'extensomètre ( ).
e
4.7 coefficient de striction (Z): Variation maximale de l'aire de la section transversale (S – S )
o u
S
produite par l'essai exprimée en pourcentage de l'aire de la section initiale ( ).
o
4.8 charge maximale (F ): La plus grande charge supportée par l'éprouvette au cours de l'essai
m
après dépassement de la limite d'élasticité.
Pour les matériaux ne présentant pas de phénomène d'écoulement, la plus grande charge au cours de
l'essai.
4.9 charge unitaire (contrainte): À chaque instant de l'essai, quotient de la charge par l'aire de la
S
section initiale ( ) de l'éprouvette.
o
4.9.1 résistance à la traction (R ): Charge unitaire correspondant à la charge maximale (F ).
m m
4.9.2 limite apparente d'élasticité: Lorsque le matériau métallique présente un effet d'écoulement, un
point est atteint, durant l'essai, où se produit une déformation plastique, celle-ci continuant sans
accroissement de la charge. On distingue:
3
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4.9.2.1 limite supérieure d'écoulement (R ): Valeur de la charge unitaire au moment où l'on observe
eH
effectivement la première chute de l'effort (voir figure 2).
4.9.2.2 limite inférieure d'écoulement (R ): La plus faible valeur de la charge unitaire pendant
eL
l'écoulement plastique, en négligeant les éventuels phénomènes transitoires (voir figure 2).
4.9.3 limite conventionnelle d'élasticité (R ): Charge unitaire à laquelle correspond une extension non
p
L
proportionnelle égale à un pourcentage prescrit de la longueur de base de l'extensomètre ( ) (voir
e
R
figure 3). Le symbole utilisé est suivi d'un indice désignant le pourcentage prescrit, par exemple: .
p0,2
(R ) Charge unitaire à laquelle correspond une extension totale (allongement
4.9.4 limite d'extension :
t
plastique plus allongement élastique), égale au pourcentage prescrit de la longueur de base de
l'extensomètre (voir figure 4). Le symbole utilisé est suivi d'un indice désignant le pourcentage prescrit,
par exemple: R .
t0,5
4.9.5 limite d'allongement rémanent (R ): Charge unitaire pour laquelle, après suppression de la
r
charge, l'allongement rémanent ou l’extension rémanente, exprimés respectivement en pourcentage de
L L
la longueur initiale entre repères ( ) ou de la longueur de base de l’extensomètre ( ), ne dépasse pas
o e
une valeur prescrite (voir figure 5).
Le symbole utilisé est suivi d'un indice désignant le pourcentage de l'allongement de la longueur initiale
entre repères (L ) ou de la longueur de base de l'extensomètre (L ), par exemple: R .
o e r0,2
5 Symboles et désignations
Les symboles et leur désignation sont donnés dans le tableau 1.
6 Éprouvette
6.1 Forme et dimensions
6.1.1 Généralités
La forme et les dimensions des éprouvettes dépendent de la forme et des dimensions des produits
métalliques dans lesquels sont prélevées les éprouvettes.
L'éprouvette est généralement obtenue par usinage d'un prélèvement d'un produit ou d'une ébauche
emboutie ou d’une pièce moulée. Cependant, les produits de section constante (profilés, barres, fils,
etc.) ainsi que les éprouvettes brutes de fonderie (par exemple: fontes, alliages non ferreux) peuvent
être soumis à l'essai sans être usinés.
La section droite des éprouvettes peut être circulaire, carrée, rectangulaire, annulaire, ou dans des cas
particuliers, d'une autre forme.
Les éprouvettes pour lesquelles la longueur initiale entre repères est reliée à l'aire de la section initiale
selon la relation L = k S sont dites proportionnelles. La valeur k retenue sur le plan international est
o o
5,65. La longueur initiale entre repères ne doit pas être inférieure à 20 mm. Lorsque l'aire de la section
droite de l'éprouvette est trop faible pour que cette condition soit remplie avec la valeur 5,65 du
k k
coefficient , on peut utiliser soit une valeur de supérieure (de préférence: 11,3), soit une éprouvette
non proportionnelle.
4
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L
Dans le cas des éprouvettes non proportionnelles, la longueur initiale entre repères ( ) est prise
o
indépendamment de l'aire de la section initiale (S ).
o
Les tolérances dimensionnelles des éprouvettes doivent être en conformité avec les annexes
appropriées (voir 6.2).
Tableau 1 — Symboles et désignations
Repère Symbole Unité Désignation
o 1)
n
Éprouvette
2)
1 a mm Épaisseur de l'éprouvette plate ou épaisseur de paroi d'un
tube
2 mm Largeur de la partie calibrée de l'éprouvette plate ou largeur
b
moyenne de la bande longitudinale prélevée dans un tube ou
largeur du fil plat
3 d mm Diamètre de la partie calibrée d'une éprouvette circulaire, ou
diamètre de fil rond, ou diamètre intérieur d'un tube
4 mm Diamètre extérieur d'un tube
D
5 mm Longueur initiale entre repères
L
o
— L' mm Longueur initiale pour la détermination de A
g
o
6 L mm Longueur de la partie calibrée
c
— L mm Longueur de base de l'extensomètre
e
7 mm Longueur totale de l'éprouvette
L
t
8 mm Longueur ultime entre repères
L
u
— mm Longueur ultime pour la détermination de A (voir annexe H)
L'
g
u
après rupture
2
9 mm Aire de la section initiale de la partie calibrée
S
o
2
10 S mm Aire minimale de la section après rupture
u
— k — Coefficient de proportionnalité
11 Z % Coefficient de striction:
SS−
ou
× 100
S
o
12 — — Têtes d'amarrage
5
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Tableau 1 (fin)
Repère Symbole Unité Désignation
o 1)
n
Allongement
13 — mm Allongement après rupture L – L
u o
3)
14 A % Allongement pour cent après rupture
LL−
uo
× 100
L
o
15 A % Extension pour cent du palier à la limite d'élasticité
e
— mm Extension à charge maximale
ΔL
m
16 A % Allongement pour cent non proportionnel sous charge
g
F
maximale ( )
m
17 A % F
Allongement total pour cent sous charge maximale ( )
gt m
18 % Allongement total pour cent à la rupture
A
t
19 — % Extension non proportionnelle pour cent limite
20 — % Extension totale pour cent (voir repère 28)
21 — % Extension rémanente ou allongement rémanent pour cent
limite
Charge
22 F N Charge maximale
m
Limite d'élasticité — Résistance à la traction
2 4)
23 R N/mm Limite supérieure d'écoulement
eH
2
24 R N/mm Limite inférieure d'écoulement
eL
2
25 R N/mm Résistance à la traction
m
2
26 N/mm Limite conventionnelle d'élasticité
R
p
2
27 N/mm Limite d'allongement rémanent
R
r
2
28 R N/mm Limite d'extension
t
2
— E N/mm Module d'élasticité
1) Voir figures 1 à 13.
2) Le symbole T est également utilisé dans les normes de produit des tubes en acier.
3) Voir 4.4.2.
2
4) 1 N/mm = 1 MPa
6
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6.1.2 Éprouvettes usinées
Les éprouvettes usinées doivent comporter un congé de raccordement entre les têtes d'amarrage et la
partie calibrée lorsque celles-ci sont de dimensions différentes. Les dimensions de ce congé peuvent
être importantes, et il est recommandé qu'elles soient définies dans la spécification du matériau
lorsqu'elles ne sont pas données dans l'annexe appropriée (voir 6.2).
Les têtes d'amarrage peuvent être de toute forme adaptée aux dispositifs de fixation de la machine.
L'axe de l'éprouvette doit coïncider ou être parallèle à l'axe d'application de la charge.
La longueur de la partie calibrée (L ) ou, dans le cas où l'éprouvette ne comporte pas de congé de
c
raccordement, la longueur libre entre les mâchoires doit toujours être supérieure à la longueur initiale
L
entre repères ( ).
o
6.1.3 Éprouvettes non usinées
Dans le cas où l'éprouvette est constituée par un tronçon brut du produit ou un barreau d'essai non
usiné, la longueur libre entre les mâchoires doit être suffisante pour que les repères soient à une
distance raisonnable de ces mâchoires (voir les annexes A et D)
Dans le cas des éprouvettes brutes de fonderie, celles-ci doivent comporter un congé de raccordement
entre les têtes d'amarrage et la partie calibrée. Les dimensions de ce congé sont importantes et il est
recommandé qu'elles soient définies dans la norme de produit. Les têtes d'amarrage peuvent être de
toute forme adaptée aux dispositifs de fixation de la machine. La largeur de la partie calibrée (L ) doit
c
toujours être supérieure à la longueur initiale entre repères (L ).
o
6.2 Types
Les principaux types d'éprouvettes sont définis dans les annexes A à D en fonction de la forme et du
type du produit comme l'indique le tableau 2. D'autres types d'éprouvette peuvent être prévus dans des
normes de produit.
Tableau 2 — Principaux types d’éprouvettes
Types de produit
Tôles — Plats Fils — Barres — Profilés
Annexe
correspondante
dont l'épaisseur, dont le diamètre ou le côté, en millimètres, est
en millimètres, est
<
0,1 épaisseur < 3 — A
— < 4 B
> 3 > 4C
Tubes D
7
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6.3 Préparation des éprouvettes
Les éprouvettes doivent être prélevées et préparées conformément aux prescriptions des Normes
internationales relatives aux différents matériaux (par exemple ISO 377).
7 Détermination de l'aire de la section initiale (S )
o
L'aire de la section initiale doit être calculée à partir des mesures des dimensions appropriées. La
précision de cette détermination dépend de la nature et du type de l'éprouvette. Elle est indiquée dans
les annexes A à D relatives aux différents types d'éprouvettes.
8 Marquage de la longueur initiale entre repères (L )
o
Les extrémités de la longueur initiale entre repères sont matérialisées soit par de petites marques, soit
par des traits de pointe sèche, à l'exclusion de marques formant entailles et qui peuvent être cause de
ruptures prématurées.
Dans le cas des éprouvettes proportionnelles, la valeur calculée de la longueur initiale entre repères
peut être arrondie au multiple de 5 mm le plus proche, pour autant que la différence entre la longueur
L
calculée et la longueur marquée ne dépasse pas 10 % de . L'annexe F définit un abaque facilitant la
o
détermination de la longueur initiale entre repères correspondant aux dimensions des éprouvettes de
section rectangulaire. La longueur initiale entre repères est marquée avec une précision de ± 1 %.
Lorsque la longueur calibrée (L ) est très supérieure à la longueur initiale entre repères, comme par
c
exemple dans le cas des éprouvettes non usinées, une série de longueurs entre repères chevauchantes
peut être tracée.
Dans certains cas, il peut être utile de tracer sur la surface de l'éprouvette une ligne parallèle à son axe
longitudinal, le long de laquelle on trace les longueurs entre repères.
9 Précision de l'appareillage d'essai
La machine d'essai doit être vérifiée conformément aux prescriptions de l'ISO 7500-1, et doit être au
moins de la classe 1 ou meilleure.
Lorsqu'un extensomètre est utilisé, il doit être de la classe 1 (voir ISO 9513) pour la détermination des
limites inférieure et supérieure d'écoulement ainsi que pour la limite conventionnelle d'élasticité; pour
les autres caractéristiques (présentant des extensions plus élevées) un extensomètre de la classe 2
(voir ISO 9513) peut être utilisé.
10 Conditions d'exécution de l'essai
10.1 Vitesse d'essai
Sauf spécification contraire dans la norme de produit, la vitesse d'essai qui dépend de la nature du
matériau doit être conforme aux prescriptions suivantes:
8
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10.1.1 Limite d'élasticité
10.1.1.1 Limite supérieure d'écoulement (R )
eH
Dans le domaine élastique et jusqu'à ce que la limite supérieure d'écoulement soit atteinte, la vitesse
d'écartement des têtes de la machine doit être aussi constante que possible et comprise dans les limites
correspondant aux vitesses de mise en charge du tableau 3.
Tableau 3 — Vitesse de mise en charge
Module d'élasticité Vitesse de mise en
du matériau (E) charge
2 2 –1
N/mm N/mm ·s
min. max.
< 150 000 2 20
>150 000 6 60
10.1.1.2 Limite inférieure d'écoulement (R )
eL
Dans le cas où l'on ne détermine que la limite inférieure d'écoulement, la vitesse de déformation de la
partie calibrée de l'éprouvette dans le domaine d'écoulement doit être comprise entre 0,000 25/s et
0,002 5/s. La vitesse de déformation de la partie calibrée doit être maintenue aussi constante que
possible. Si cette vitesse ne peut être réglée directement, elle doit être fixée en réglant la vitesse
d'application de la charge juste avant le début de l'écoulement, les commandes de la machine n'étant
ensuite plus modifiées jusqu'à la fin de l'écoulement.
Dans tous les cas, la vitesse de mise en charge dans le domaine élastique doit être comprise dans les
limites fixées dans le tableau 3.
10.1.1.3 Limites supérieure et inférieure d'écoulement (R et R )
eH eL
Dans le cas où l'on détermine à la fois les deux limites d'écoulement, les conditions à respecter sont
celles retenues pour la détermination de la limite inférieure d'écoulement (voir 10.1.1.2).
10.1.1.4 Limite conventionnelle d'élasticité et limite d'extension (R et R )
p t
La vitesse de mise en charge doit être comprise dans les limites fixées dans le tableau 3.
Dans le domaine plastique et jusqu'à ce que la limite conventionnelle d'élasticité ou la limite d'extension
soit atteinte, la vitesse de déformation ne doit pas dépasser 0,002 5/s.
10.1.1.5 Vitesse de séparation
Si la machine d'essai ne permet pas de mesurer ou de contrôler la vitesse de déformation, une vitesse
de séparation des têtes transversales équivalente à la vitesse de mise en charge, donnée dans le
tableau 3, doit être utilisée jusqu'à achèvement de l'écoulement.
9
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10.1.2 Résistance à la traction (R )
m
10.1.2.1 Dans le domaine plastique
La vitesse de déformation de la partie calibrée ne doit pas dépasser 0,008/s.
10.1.2.2 Dans le domaine élastique
Lorsque l'essai ne comporte pas la détermination d'une limite d'élasticité, la vitesse de la machine peut
atteindre la limite admise dans le domaine plastique.
10.2 Méthode d'amarrage
Les éprouvettes doivent être maintenues par des moyens appropriés tels que coins de serrage, cales
vissées, cales épaulées, etc.
Tout doit être mis en œuvre pour que les éprouvettes soient fixées, de façon que la charge soit
appliquée aussi axialement que possible. Ceci est important lors de l'essai de matériaux fragiles ou
lorsqu'on détermine la limite conventionnelle d'élasticité ou la limite d'extension ou encore la limite
apparente d'élasticité.
A
11 Détermination de l'allongement pour cent après rupture ( )
11.1 Le mesurage de l'allongement pour cent après rupture se fait sur la base de la définition donnée
en 4.4.2.
Les deux fragments de l'éprouvette sont à cet effet soigneusement rapprochés, de manière que leurs
axes soient dans le prolongement l'un de l'autre.
Des précautions particulières doivent être prises pour assurer le bon contact des fragments de
l'éprouvette lors du mesurage de la longueur ultime entre repères. Ceci est particulièrement important
dans le cas d'éprouvettes de faible section ou présentant de faibles valeurs d'allongement.
L'allongement rémanent après rupture (L – L ) doit être déterminé à 0,25 mm près avec un dispositif de
u o
mesure ayant une résolution de 0,1 mm, et la valeur de l'allongement pour cent après rupture doit être
arrondie au 0,5 % le plus proche. Si l'allongement pour cent minimal spécifié est inférieur à 5 %, il est
recommandé de prendre des précautions particulières lors de la détermination de l'allongement (voir
annexe E).
Cette mesure n'est en principe valable que si la distance de la section de rupture au repère le plus
voisin n'est pas inférieure au tiers de la longueur initiale entre repères (L ). La mesure reste toutefois
o
valable, quelle que soit la position de la section de rupture, si l'allongement pour cen
...
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