ISO 204:2018
(Main)Metallic materials — Uniaxial creep testing in tension — Method of test
Metallic materials — Uniaxial creep testing in tension — Method of test
This document specifies the methods for a) uninterrupted creep tests with continuous monitoring of extension, b) interrupted creep tests with periodic measurement of elongation, c) stress rupture tests where normally only the time to fracture is measured, d) a test to verify that a predetermined time can be exceeded under a given force, with the elongation or extension not necessarily being reported. NOTE A creep test can be continued until fracture has occurred or it can be stopped before fracture.
Matériaux métalliques — Essai de fluage uniaxial en traction — Méthode d'essai
Le présent document spécifie les méthodes pour: a) les essais de fluage ininterrompu avec surveillance continue de l'extension, b) les essais de fluage interrompus avec mesurage périodique de l'allongement, c) les essais de rupture sous contrainte lorsque seul le temps jusqu'à la rupture est normalement mesuré, d) un essai pour vérifier qu'un temps prédéterminé peut être dépassé sous une force donnée, sans que l'allongement ou l'extension n'ait été nécessairement rapporté. NOTE Une essai de fluage peut se poursuivre jusqu'à la rupture effective ou peut être arrêté avant la rupture.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 204
Third edition
2018-08
Metallic materials — Uniaxial creep
testing in tension — Method of test
Matériaux métalliques — Essai de fluage uniaxial en traction —
Méthode d'essai
Reference number
ISO 204:2018(E)
©
ISO 2018
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ISO 204:2018(E)
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Published in Switzerland
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ISO 204:2018(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and designations . 6
5 Principle . 8
6 Apparatus . 8
7 Test pieces .12
7.1 Shape and dimensions .12
7.1.1 Shape and dimension of smooth test pieces .12
7.1.2 Shape and dimension of notched test pieces .13
7.2 Preparation .13
7.3 Determination of the original cross-sectional area .14
7.4 Marking of the original gauge length, L .
o 14
7.5 Determination of the reference length, L .
r 14
8 Test procedure .15
8.1 Heating of the test piece.15
8.2 Application of the test force .15
8.3 Test interruptions .16
8.3.1 Planned interruptions of the test .16
8.3.2 Multiple test piece machine with several test pieces in line .16
8.3.3 Combined test.16
8.3.4 Accidental interruption of the test .16
8.4 Recording of temperature and elongation or extension .16
8.4.1 Temperature .16
8.4.2 Elongation and extension .16
8.4.3 Elongation-time diagram or extension-time diagram .17
9 Determination of results .17
10 Test validity .17
11 Accuracy of the results .17
11.1 Expression of the results .17
11.2 Final uncertainty .18
12 Test report .18
Annex A (informative) Information concerning drift of thermocouples .23
Annex B (informative) Information concerning methods of calibration of thermocouples .26
Annex C (normative) Creep testing using test pieces with V or blunt circumferential notches .27
Annex D (informative) Method of estimating the uncertainty of the measurement in
accordance with the Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM) .31
Annex E (informative) Representation of results and extrapolation.38
Annex F (informative) Computer compatible representation of standards .48
Bibliography .49
© ISO 2018 – All rights reserved iii
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ISO 204:2018(E)
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals,
Subcommittee SC 1, Uniaxial testing.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 204:2009), which has been technically
revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Some of the symbols have been changed to achieve harmonization with the ISO 6892 series.
— For the purpose of this document, the terms “fracture” and “rupture” are interchangeable.
— The term “indicated temperature”, T , has been replaced by “corrected measured temperature”,
i
T , with errors from all sources being taken into account and any systematic errors having been
c
corrected. The terms “elongation” and “extension” have been clarified and aligned with the terms
used in the ISO 6892 series. Elongation refers to the test piece deformation measured manually
either during deliberate test interruptions or after fracture, whilst extension is determined by
continuous measurement using an extensometer.
— Some information relating to the calibration of thermocouples has been transferred from an
informative annex into the main body of the document.
— Some changes have been made to Table 1 and formulae have been amended using reference length, L .
r
— Equation E.1 (now Formula C.1) has been corrected.
— A new informative annex relating to computer compatible representation of standards has been added.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 204:2018(E)
Introduction
Creep is the phenomenon exhibited by materials which slowly deform when subjected to loading at
elevated temperature. This document is concerned with the method used to measure such material
behaviour.
Annexes are included concerning temperature measurement using thermocouples and their
calibration, creep testing test pieces with circumferential V and blunt (Bridgman) notches, estimation
of measurement uncertainty, methods of extrapolation of creep rupture life and information about
computer compatible representation of standards.
NOTE 1 Information is still sought relating to the influence of off-axis loading or bending on the creep
properties of various materials. Based on the future availability of quantitative data, consideration might be given
as to whether the maximum amount of bending should be specified and an appropriate calibration procedure be
[43]
recommended. The decision will need to be based on the availability of quantitative data .
NOTE 2 Information concerning the benefit of standards being produced in a computer compatible format is
given in Annex F.
This document incorporates many recommendations developed through the European Creep
Collaborative Committee (ECCC).
NOTE 3 Several different gauge lengths and reference lengths are specified in this document. These lengths
reflect custom and practice used in different laboratories throughout the world. In some cases, the lengths are
physically marked on the test piece as lines or ridges; in other cases, the length can be a virtual length based
upon calculations to determine an appropriate length to be used for the determination of creep elongation. For
some test pieces, L , L and L are the same length (see 3.1, 3.2 and 3.3). “Extension” is used for uninterrupted
r o e
creep test with continuous measurement of the increase of the length of the test piece by using an extensometer.
“Elongation” is mainly used for interrupted creep test with the manual measurement of the increase of the length
of the test piece.
NOTE 4 For many applications, the term “strain” is synonymous with extension.
© ISO 2018 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 204:2018(E)
Metallic materials — Uniaxial creep testing in tension —
Method of test
1 Scope
This document specifies the methods for
a) uninterrupted creep tests with continuous monitoring of extension,
b) interrupted creep tests with periodic measurement of elongation,
c) stress rupture tests where normally only the time to fracture is measured,
d) a test to verify that a predetermined time can be exceeded under a given force, with the elongation
or extension not necessarily being reported.
NOTE A creep test can be continued until fracture has occurred or it can be stopped before fracture.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 6892-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature
ISO 6892-2, Metallic materials — Tensile testing — Part 2: Method of test at elevated temperature
ISO 7500-2, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 2: Tension creep
testing machines — Verification of the applied force
ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
3.1
reference length
L
r
base length used for the calculation of either percentage elongation or percentage extension
Note 1 to entry: A method to calculate this value is given in 7.5.
3.2
original gauge length
L
o
length between gauge length marks on the test piece measured at ambient temperature before the test
Note 1 to entry: In general, L ≥ 5D.
o
© ISO 2018 – All rights reserved 1
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ISO 204:2018(E)
3.3
extensometer gauge length
L
e
distance between the measuring points of the extensometer
3.4
parallel length
L
c
length of the parallel reduced section of the test piece
3.5
final gauge length after fracture
L
u
length between gauge length marks on the test piece measured after fracture, at ambient temperature,
with the pieces carefully fitted back together with their axes in a straight line
3.6
original cross-sectional area
S
o
cross-sectional area of the parallel length as determined at ambient temperature prior to testing
3.7
minimum cross-sectional area after fracture
S
u
minimum cross-sectional area of the parallel length as determined at ambient temperature after
fracture, with the pieces carefully fitted back together with their axes in a straight line
3.8
initial stress
R
o
applied force divided by the original cross-section area, S , of the test piece
o
3.9
extension
ΔL
e
increase of extensometer gauge length, L , at time t and at test temperature
e
Note 1 to entry: For further information, see 6.2.
3.10
elongation
ΔL
o
increase of original gauge length, L , at time t
o
Note 1 to entry: For further information, see 6.2.
3.11
percentage extension
e
extension at test temperature expressed as a percentage of the reference length, L , as given in Formula (1)
r
ΔL
e
e =×100 (1)
L
r
Note 1 to entry: See Figure 1.
2 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 204:2018(E)
3.12
percentage elongation
A
elongation expressed as a percentage of the reference length, L , as given in Formula (2)
r
ΔL
o
A =×100 (2)
L
r
3.13
percentage elastic extension
e
e
extension at test temperature expressed as a percentage of the reference length, L , which is proportional
r
to the initial stress, R
o
Note 1 to entry: This value can be calculated from the stress/percentage extension values during loading. See 8.4.2.
Note 2 to entry: See Figure 1.
3.14
percentage initial total extension
e
ti
extension at test temperature expressed as a percentage of the reference length, L , at end of loading
r
with the initial stress, R
o
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.15
percentage initial plastic extension
e
i
extension at end of loading and at test temperature with the initial stress, R , expressed as a percentage
o
of the reference length, L , and determined as the difference between the percentage initial total
r
extension, e , and the percentage elastic extension, e , as given in Formula (3)
ti e
e = e − e (3)
i ti e
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: This value represents the plastic extension during the loading phase.
3.16
percentage total extension
e
t
extension at the test force at time t and at test temperature, expressed as a percentage of the reference
length, L
r
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.17
percentage plastic extension
e
p
extension at time t and at test temperature determined as the difference between the percentage total
extension, e , and the percentage elastic extension, e , expressed as a percentage of the reference length,
t e
L , as given in Formula (4)
r
e = e − e (4)
p t e
Note 1 to entry: See Figure 1.
© ISO 2018 – All rights reserved 3
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ISO 204:2018(E)
3.18
percentage total ultimate extension
e
u
total extension at rupture and at test temperature, expressed as a percentage of the reference length, L
r
3.19
percentage creep extension
e
f
extension at loading determined and at test temperature as the difference between the percentage
plastic extension, e , and the percentage initial plastic extension, e , expressed as a percentage of the
p i
reference length, L , as given in Formula (5)
r
e = e − e (5)
f p i
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: Suffix f originates from “fluage”, “creep” in French.
3.20
percentage anelastic extension
e
k
negative extension at end of unloading at test temperature, expressed as a percentage of the reference
length, L
r
Note 1 to entry: See Figure 1 and 8.4.
3.21
percentage permanent extension
e
per
extension at end of unloading and at test temperature determined as the difference between the
percentage total extension, e , and the sum of percentage elastic extension, e , plus the percentage
t e
anelastic extension, e , expressed as a percentage of the reference length, L , as given in Formula (6)
k r
e = e – (e + e) (6)
per t e k
Note 1 to entry: In the case of e ≈ 0, the following relationship may be used: e ≈ e .
k per p
Note 2 to entry: See Figure 1.
3.22
percentage permanent elongation
A
per
elongation expressed as a percentage of the reference length, L , at end of unloading and at room
r
temperature
3.23
percentage elongation after creep fracture
A
u
permanent elongation after fracture, L − L , expressed as a percentage of the reference length, L , as
u o r
given in Formula (7)
LL−
uo
A = ×100 (7)
u
L
r
Note 1 to entry: A may have the specified temperature, T, in degrees Celsius as superscript and the initial stress,
u
R , in megapascals as subscript; see the example in Table 1.
o
4 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 204:2018(E)
3.24
percentage reduction of area after creep fracture
Z
u
maximum change in cross-sectional area measured after fracture, S − S , expressed as a percentage of
o u
the original cross-sectional area, S , as given in Formula (8)
o
SS−
ou
Z = ×100 (8)
u
S
o
Note 1 to entry: Z may have the specified temperature, T, in degrees Celsius as superscript and the initial stress,
u
R , in megapascals as subscript; see the example in Table 1.
o
3.25
creep extension time
t
fx
time required for a strained test piece to obtain a specified percentage creep extension, x, at the
specified temperature, T, and the initial stress, R
o
EXAMPLE t
f0,2
3.26
plastic extension time
t
px
time required to obtain a specified percentage plastic extension, x, at the specified temperature, T, and
the initial stress, R
o
Note 1 to entry: An example for t is given in Figure E.2 a) (t = 100 000 h corresponds to e = 1 % at
p1 p1 p
R = 120 MPa).
o
3.27
creep rupture time
t
u
time to rupture for a test piece maintained at the specified temperature, T, and the initial stress, R
o
Note 1 to entry: The symbol t can have as superscript the specified temperature, T, in degrees Celsius and as
u
subscript the initial stress, R , in megapascals; see the example in Table 1.
o
3.28
single test piece machine
testing machine that permits straining of a single test piece
3.29
multiple test piece machine
testing machine that permits straining of more than one test piece simultaneously at the same
temperature
© ISO 2018 – All rights reserved 5
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ISO 204:2018(E)
4 Symbols and designations
The symbols and corresponding designations are given in Table 1.
Table 1 — Symbols and designations
a
Symbol Unit Designation
D mm Diameter of gauge length of a cylindrical test piece
D mm Diameter of gauge length containing a notch
n
d mm Diameter of gauge length without a notch in a combined notched/unnotched
test piece (see Figure C.1)
d mm Diameter across root of circumferential notch
n
For a combined notched/unnotched test piece d = d
n
b mm Width of the cross-section of the parallel length of a test piece of square or rec-
tangular cross-section
L mm Reference length
r
a mm Thickness of a test piece of square or rectangular cross-section [see Figure 2 b)]
ΔL Increase of extensometer gauge length at time t
et
ΔL mm Increase of original gauge length at time t
ot
L mm Original gauge length
o
L mm Parallel gauge length containing a notch
n
L mm Final gauge length after fracture
u
L mm Parallel length
c
L mm Extensometer gauge length
e
r mm Transition radius
t
r mm Notch root radius
n
2
S mm Original cross-sectional area of the parallel length
o
2
S mm Minimum cross-sectional area after fracture
u
R MPa Initial stress
o
e % Percentage extension
e % Percentage elastic extension
e
e % Percentage creep extension:
f
ΔL
ot
e =×100
f
L
r
NOTE As an example, the symbol can be completed as follows:
375
e : percentage creep extension with an initial stress of 50 MPa after
f550/ 000
5 000 h at the specified temperature of 375 °C.
e % Percentage creep extension at creep rupture time
fu
e % Percentage initial plastic extension
i
e % Percentage anelastic extension
k
a
The main subscripts (r, o and u) of the symbols are used as follows:
r corresponds to reference;
o corresponds to original;
u corresponds to ultimate (after rupture).
NOTE For the purposes of creep testing in this document, the terms “fracture” and “rupture” are interchangeable and are
used to describe when a test piece breaks.
6 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 204:2018(E)
Table 1 (continued)
a
Symbol Unit Designation
e % Percentage plastic extension
p
e % Percentage permanent extension
per
e % Percentage plastic extension at creep rupture time
pu
e % Percentage total extension
t
e % Percentage total extension at creep rupture time
u
A % Percentage permanent elongation
per
NOTE As an example, the symbol can be completed as follows:
375
A : percentage permanent elongation with an initial stress of 50 MPa
per550/ 000
after 5 000 h at the specified temperature of 375 °C.
A % Percentage elongation after creep fracture:
u
LL−
uo
A = ×100
u
L
r
NOTE As an example, the symbol can be completed as follows:
375
A : percentage elongation after creep fracture with an initial stress of
u 50
50 MPa at the specified temperature of 375 °C.
Z % Percentage reduction of area after creep fracture:
u
SS−
ou
Z = ×100
u
S
o
NOTE As an example, the symbol can be completed as follows:
375
Z : percentage reduction of area after creep fracture with an initial stress of
u 50
50 MPa at the specified temperature of 375 °C.
t h Elapsed time from end of loading
t h Creep extension time
fx
t h Plastic extension time
px
t h Creep rupture time
u
NOTE As an example, the symbol can be completed as follows:
375
t : creep rupture time with an initial stress of 50 MPa at the specified
u 50
temperature of 375 °C.
t h Creep rupture time of a notched test piece
un
T °C Specified temperature
T °C Corrected measured temperature
c
x % Specified percentage creep or plastic extension
n Norton creep exponent
a
The main subscripts (r, o and u) of the symbols are used as follows:
r corresponds to reference;
o corresponds to original;
u corresponds to ultimate (after rupture).
NOTE For the purposes of creep testing in this document, the terms “fracture” and “rupture” are interchangeable and are
used to describe when a test piece breaks.
© ISO 2018 – All rights reserved 7
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ISO 204:2018(E)
5 Principle
The test consists of heating a test piece to the specified temperature and of straining it by means of
a constant tensile force or constant tensile stress (see Note) applied along its longitudinal axis for a
period of time to obtain any of the following:
— a specified creep extension (uninterrupted test) with continuous extension measurement;
— values of permanent elongation at suitable intervals throughout the test (interrupted test);
— the creep rupture time (uninterrupted and interrupted test).
NOTE “Constant stress” or ”true stress” means that the ratio of the force to the instantaneous cross-section
remains constant throughout the test. The results obtained with constant stress are generally different from
[47]
those obtained with constant force .
6 Apparatus
6.1 Testing machine.
The testing machine shall apply a force along the axis of the test piece while keeping inadvertent bending
or torsion of the test piece to a minimum. Prior to test, the machine should be visually examined to
ensure that loading bars, grips, universal joints and associated equipment are in a good state of repair.
The force shall be applied to the test piece without shock.
The machine should be isolated from external vibration and shock. The machine should be equipped
with a device which minimizes shock when the test piece fractures.
NOTE At present, there appears to be insufficient quantitative data in the literature demonstrating the
influence of bending upon creep and stress rupture life. Any organization with such information is encouraged to
[43]
forward it to ISO/TC 164 .
The machine shall be verified and shall meet the requirements of at least class 1 in ISO 7500-2.
6.2 Extension and elongation measuring devices.
6.2.1 Extension measuring device.
In uninterrupted tests, the extension shall be measured using an extensometer which meets the
performance requirements of class 1 or better of ISO 9513 or by other means which ensure the same
accuracy without interruption of the test. The extensometer can either be directly attached to the test
piece or be non-contacting (e.g. a non-contacting optical or laser extensometer).
It is recommended that the extensometer be calibrated over an appropriate range based upon the
expected creep strain.
The extensometer shall be calibrated at intervals not exceeding 3 years, unless the t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 204
Troisième édition
2018-08
Matériaux métalliques — Essai
de fluage uniaxial en traction —
Méthode d'essai
Metallic materials — Uniaxial creep testing in tension — Method of test
Numéro de référence
ISO 204:2018(F)
©
ISO 2018
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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ISO 204:2018(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et désignations . 6
5 Principe . 7
6 Appareillage . 8
6.1 Machine d’essai . 8
6.2 Dispositif de mesure d’extension et d’allongement . 8
6.2.1 Dispositif de mesure d’extension . 8
6.2.2 Dispositif de mesure d’allongement . 9
6.3 Dispositif de chauffage, équipement de mesure de la température et étalonnage . 9
6.3.1 Écarts de température admissibles . 9
6.3.2 Mesurage de la température .10
6.3.3 Thermocouples .11
6.3.4 Étalonnage des thermocouples .12
7 Éprouvettes .12
7.1 Forme et dimensions .12
7.1.1 Forme et dimensions des éprouvettes lisses .12
7.1.2 Forme et dimensions des éprouvettes entaillées .13
7.2 Préparation .13
7.3 Détermination de l’aire initiale de la section transversale .14
7.4 Marquage de la longueur initiale entre repères, L .
o 14
7.5 Détermination de la longueur de référence, L .
r 14
8 Mode opératoire.16
8.1 Chauffage de l’éprouvette .16
8.2 Application de la force d’essai .16
8.3 Interruptions de l’essai .16
8.3.1 Interruptions planifiées de l’essai .16
8.3.2 Machine à éprouvettes multiples avec plusieurs éprouvettes en ligne .16
8.3.3 Essai combiné .16
8.3.4 Interruption accidentelle de l’essai .17
8.4 Relevé de température et d’allongement ou d’extension .17
8.4.1 Température .17
8.4.2 Allongement et extension.17
8.4.3 Diagramme d’allongement ou d’extension en fonction du temps .18
9 Détermination des résultats .18
10 Validité d’essai .18
11 Exactitude des résultats .18
11.1 Expression des résultats .18
11.2 Incertitude finale .18
12 Rapport d’essai .19
Annexe A (informative) Informations relatives à la dérive des thermocouples .24
Annexe B (informative) Informations relatives aux méthodes d’étalonnage des thermocouples .28
Annexe C (normative) Essais de fluage sur éprouvettes avec entaille en V ou entaille
circonférentielle émoussée .29
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ISO 204:2018(F)
Annexe D (informative) Méthode d’estimation de l’incertitude de mesure conformément au
Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure (GUM) .33
Annexe E (informative) Présentation des résultats et extrapolation graphique .40
Annexe F (informative) Représentation des normes sous une forme exploitable par ordinateur .50
Bibliographie .51
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 204:2018(F)
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, de la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC) voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/foreword .html.
Le présent document a été préparé par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 1, Essais uniaxiaux.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 204:2009), qui a fait l’objet d’une
révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— Certains symboles ont été modifiés pour accomplir l’harmonisation avec la série ISO 6892.
— Pour les besoins du présent document, les termes «Fracture» et «Rupture» sont interchangeables.
— L’expression «Température indiquée», T a été remplacée par «Température mesurée corrigée» T ,
i c
avec les erreurs provenant de toutes les sources qui ont été prises en compte et toutes les erreurs
systématiques ont été corrigées. L’allongement se réfère à la déformation de l’éprouvette mesurée
manuellement soit pendant des interruptions délibérées de l’essai ou après la rupture finale, tandis
que l’extension est déterminée par mesurage continu utilisant un extensomètre.
— Certaines informations traitant de l’étalonnage des thermocouples ont été transférées d’une annexe
informative dans le corps du document.
— Des changements ont été effectués dans le Tableau 1 et les formules ont été modifiées en utilisant la
longueur de référence, L .
r
— L’équation E.1 (nouvelle Formule C.1) a été corrigée.
— Une nouvelle annexe informative traitant de la représentation des normes compatible avec l’usage
de l’ordinateur a été ajoutée.
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ISO 204:2018(F)
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
vi © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 204:2018(F)
Introduction
Le fluage est le phénomène présenté par les matériaux qui se déforment lentement lorsqu’ils sont
soumis à un chargement à température élevée. Le présent document traite de la méthode utilisée pour
mesurer ce comportement.
Des annexes sont incluses pour le mesurage de la température au moyen de thermocouples et leur
étalonnage, les éprouvettes pour essais de fluage avec des entailles circonférentielles en V ou des
entailles émoussées (Bridgman), l’estimation de l’incertitude de mesure, les méthodes d’extrapolation
de la durée de vie jusqu’à rupture par fluage et les informations sur la représentation des normes
compatible avec l’ordinateur.
NOTE 1 Des informations sont toujours recherchées en ce qui concerne l’influence d’un chargement non axial
ou d’une flexion sur les caractéristiques de fluage de différents matériaux. En fonction de la disponibilité future
de données quantitatives, on pourrait examiner la question de savoir s’il convient de spécifier la flexion maximale
et de recommander un mode opératoire d’étalonnage approprié. Il sera nécessaire de fonder la décision sur des
[43]
données quantitatives disponibles .
NOTE 2 Les informations concernant l’avantage des Normes produites dans un format compatible avec l’usage
de l’ordinateur sont données dans l’annexe informative F.
Le présent document intègre de nombreuses recommandations élaborées par European Creep
Collaborative Committee (ECCC).
NOTE 3 Plusieurs longueurs entre repères et longueurs de référence différentes sont spécifiées dans le présent
document. Ces longueurs reflètent les habitudes et les pratiques de différents laboratoires du monde entier. Dans
certains cas, les longueurs sont physiquement marquées sur l’éprouvette sous forme de traits ou de collerettes;
dans d’autres cas, la longueur peut être une longueur virtuelle basée sur des calculs pour déterminer une
longueur appropriée à utiliser pour déterminer l’allongement par fluage. Pour certaines éprouvettes, L , L et L
r o e
sont la même longueur (voir 3.1, 3.2 et 3.3). Le terme «extension» est employé pour l’essai de fluage ininterrompu
avec le mesurage continu de l’accroissement de la longueur de l’éprouvette à l’aide d’un extensomètre. Le terme
«allongement» est utilisé pour l’essai de fluage interrompu avec le mesurage manuel de l’accroissement de la
longueur de l’éprouvette.
NOTE 4 Pour bon nombre d’applications, le terme «déformation» est synonyme d’extension.
© ISO 2018 – Tous droits réservés vii
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NORME INTERNATIONALE ISO 204:2018(F)
Matériaux métalliques — Essai de fluage uniaxial en
traction — Méthode d'essai
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les méthodes pour:
a) les essais de fluage ininterrompu avec surveillance continue de l’extension,
b) les essais de fluage interrompus avec mesurage périodique de l’allongement,
c) les essais de rupture sous contrainte lorsque seul le temps jusqu’à la rupture est normalement mesuré,
d) un essai pour vérifier qu’un temps prédéterminé peut être dépassé sous une force donnée, sans que
l’allongement ou l’extension n’ait été nécessairement rapporté.
NOTE Une essai de fluage peut se poursuivre jusqu’à la rupture effective ou peut être arrêté avant la rupture.
2 Références normatives
Les documents suivants sont référencés dans le texte de sorte qu'une partie ou la totalité de leur
contenu constitue les exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée
s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 6892-1, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1: Méthode d'essai à température ambiante
ISO 6892-2, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 2: Méthode d'essai à température élevée
ISO 7500-2, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux — Partie 2:
Machines d'essai de fluage en traction — Vérification de la force appliquée
ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques utilisées lors d'essais
uniaxiaux
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC maintiennent des bases de données terminologiques pour utilisation dans le domaine de la
normalisation aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à http: //www .iso .org/obp
3.1
longueur de référence
L
r
longueur de base utilisée pour les calculs du pourcentage d’allongement ou du pourcentage d’extension
Note 1 à l'article: Une méthode de calcul de cette valeur est indiquée en 7.5.
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ISO 204:2018(F)
3.2
longueur initiale entre repères
L
o
longueur entre des repères portés sur l’éprouvette, mesurée à la température ambiante avant l’essai
Note 1 à l'article: En général, L ≥ 5D.
o
3.3
longueur de base de l’extensomètre
L
e
distance entre les points de mesure de l’extensomètre
3.4
longueur calibrée
L
c
longueur de la partie calibrée de section réduite de l’éprouvette
3.5
longueur ultime entre repères après rupture
L
u
longueur entre des repères portés sur l’éprouvette, mesurée à la température ambiante après rupture, les
fragments étant soigneusement rapprochés pour que leurs axes soient dans le prolongement l’un de l’autre
3.6
aire initiale de la section transversale
S
o
aire de la section transversale de la longueur calibrée déterminée à la température ambiante avant essai
3.7
aire minimale de la section transversale après rupture
S
u
aire minimale de la section transversale de la longueur calibrée déterminée à la température ambiante
après rupture, les fragments étant soigneusement rapprochés pour que leurs axes soient dans le
prolongement l’un de l’autre
3.8
contrainte initiale
R
o
force appliquée divisée par l’aire initiale de la section transversale (S ) de l’éprouvette
o
3.9
extension
ΔL
e
accroissement de la longueur de base de l’extensomètre (L ) à l’instant t et à la température d’essai
e
Note 1 à l'article: Pour obtenir des informations complémentaires, voir 6.2.
3.10
allongement
ΔL
o
accroissement de la longueur initiale entre repères (L ) à l’instant t
o
Note 1 à l'article: Pour obtenir des informations complémentaires, voir 6.2.
3.11
pourcentage d’extension
e
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 204:2018(F)
extension à la température d’essai, exprimée en pourcentage de la longueur de référence (L ), comme
r
exprimé dans la Formule (1)
ΔL
e
e=×100 (1)
L
r
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.12
pourcentage d’allongement
A
allongement exprimé en pourcentage de la longueur de référence (L ),), comme exprimé dans la
r
Formule (2)
ΔL
o
A=×100 (2)
L
r
3.13
pourcentage d’extension élastique
e
e
extension à la température d’essai, exprimée en pourcentage de la longueur de référence (L ) qui est
r
proportionnelle à la contrainte initiale R
o
Note 1 à l'article: Cette valeur peut être calculée à partir des valeurs de contrainte/pourcentage d’extension
pendant le chargement (voir 8.4.2).
Note 2 à l'article: Voir Figure 1.
3.14
pourcentage d’extension totale initiale
e
ti
extension à la température d’essai, exprimée en pourcentage de la longueur de référence (L ) à la fin du
r
chargement avec la contrainte initiale R
o
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.15
pourcentage d’extension plastique initiale
e
i
extension à la fin du chargement et à la température d’essai avec la contrainte initiale R , exprimée
o
en pourcentage de la longueur de référence (L ), et correspondant à la différence entre le pourcentage
r
d’extension totale initiale e et le pourcentage d’extension élastique e , comme exprimé dans la
ti e
Formule (3)
e = e − e (3)
i ti e
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
Note 2 à l'article: Cette valeur représente l’extension plastique pendant la phase de chargement.
3.16
pourcentage d’extension totale
e
t
extension à la force d’essai exercée à l’instant t et à la température d’essai, exprimée en pourcentage de
la longueur de référence (L )
r
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
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ISO 204:2018(F)
3.17
pourcentage d’extension plastique
e
p
extension à l’instant t et à la température d’essai, correspondant à la différence entre le pourcentage
d’extension totale e et le pourcentage d’extension élastique e , exprimée en pourcentage de la longueur
t e
de référence (L ), comme exprimé dans la Formule (4)
r
e = e - e (4)
p t e
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
3.18
pourcentage d’extension ultime totale par fluage
e
u
extension totale à la rupture et à la température d’essai, exprimée en pourcentage de la longueur de
référence (L )
r
3.19
pourcentage d’extension par fluage
e
f
extension à un chargement déterminé et à la température d’essai, correspondant à la différence entre
le pourcentage d’extension plastique e et le pourcentage d’extension plastique initiale e , exprimée en
p i
pourcentage de la longueur de référence (L ), comme exprimé dans la Formule (5)
r
e = e - e (5)
f p i
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
Note 2 à l'article: L’indice f correspond à l’initiale de «fluage».
3.20
pourcentage d’extension anélastique
e
k
extension négative à la fin du déchargement et à la température d’essai, exprimée en pourcentage de la
longueur de référence (L )
r
Note 1 à l'article: Voir Figure 1 et 8.4.
3.21
pourcentage d’extension rémanente
e
per
extension à la fin du déchargement et à la température d’essai, correspondant à la différence entre le
pourcentage d’extension totale e et la somme du pourcentage d’extension élastique e et du pourcentage
t e
d’extension anélastique e , exprimée en pourcentage de la longueur de référence (L ), comme exprimé
k r
dans la Formule (6)
e = e – (e + e) (6)
per t e k
Note 1 à l'article: Dans le cas où e ≈ 0, la relation suivante peut être utilisée: e ≈ e .
k per p
Note 2 à l'article: Voir Figure 1.
3.22
pourcentage d’allongement rémanent
A
per
allongement exprimé en pourcentage de la longueur de référence (L ) à la fin du déchargement et à la
r
température ambiante
4 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 204:2018(F)
3.23
pourcentage d’allongement après rupture par fluage
A
u
allongement rémanent après la rupture (L − L ), exprimé en pourcentage de la longueur de référence
u o
(L ), comme exprimé dans la Formule (7)
r
LL−
uo
A = ×100 (7)
u
L
r
Note 1 à l'article: A peut comporter en exposant la température spécifiée (T), en degrés Celsius, et en indice la
u
contrainte initiale (R ) en mégapascals. Voir l’exemple dans le Tableau 1.
o
3.24
coefficient de striction après rupture par fluage
Z
u
variation maximale de l’aire de la section transversale mesurée après rupture (S − S ), exprimée en
o u
pourcentage de l’aire initiale de la section transversale (S ), comme exprimé dans la Formule (8)
o
SS−
o u
Z = ×100 (8)
u
S
o
Note 1 à l'article: Z peut comporter en exposant la température spécifiée (T), en degrés Celsius, et en indice la
u
contrainte initiale (R ) en mégapascals. Voir l’exemple dans le Tableau 1.
o
3.25
temps d’extension par fluage
t
fx
temps nécessaire pour qu’une éprouvette soumise à déformation atteigne un pourcentage d’extension
par fluage spécifié (x) à la température spécifiée (T) et pour la contrainte initiale (R )
o
EXEMPLE t
f0,2
3.26
temps d’extension plastique
t
px
temps nécessaire pour obtenir un pourcentage d’extension plastique spécifié (x) à la température
spécifiée (T) et pour la contrainte initiale (R )
o
Note 1 à l'article: Un exemple pour t est donné à la Figure E.2a (t 100 000 h correspond à e = 1 % à
p1 p1 = p
R = 120 MPa).
o
3.27
temps de rupture par fluage
t
u
temps jusqu’à la rupture d’une éprouvette maintenue à la température spécifiée (T) et à la contrainte
initiale (R )
o
Note 1 à l'article: Le symbole t peut comporter en exposant la température spécifiée (T), en degrés Celsius, et en
u
indice la contrainte initiale (R ) en mégapascals. Voir l’exemple dans le Tableau 1.
o
3.28
machine à éprouvette unique
machine d’essai permettant de solliciter une seule éprouvette
3.29
machine à éprouvettes multiples
machine d’essai permettant de solliciter simultanément plusieurs éprouvettes à la même température
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ISO 204:2018(F)
4 Symboles et désignations
Les symboles et les désignations correspondantes sont donnés dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et désignations
a
Symbole Unité
D mm Diamètre de la longueur calibrée d’une éprouvette cylindrique
D mm Diamètre de la longueur de base contenant une entaille
n
d mm Diamètre de la longueur de base sans entaille dans une éprouvette combinant une par-
tie entaillée et une partie non entaillée (voir Figure C.1)
d mm Diamètre à fond d’entaille pour une entaille circonférentielle
n
pour une éprouvette combinant une partie entaillée et une partie non entaillée, d = d
n
b mm Largeur de la section transversale de la longueur calibrée d’une éprouvette de section
transversale carrée ou rectangulaire
L mm Longueur de référence
r
a mm Épaisseur d’une éprouvette de section transversale carrée ou rectangulaire [voir Fi-
gure 2 b)]
ΔL Accroissement de la longueur de base de l’extensomètre à l’instant t
et
ΔL mm Accroissement de la longueur initiale entre repères à l’instant t
ot
L mm Longueur initiale entre repères
o
L mm Longueur calibrée de base contenant une entaille
n
L mm Longueur ultime entre repères après rupture
u
L mm Longueur calibrée
c
L mm Longueur de base de l’extensomètre
e
R mm Rayon de raccordement
r mm Rayon à fond d’entaille
n
2
S mm Aire initiale de la section transversale de la longueur calibrée
o
2
S mm Aire minimale de la section transversale après rupture
u
R MPa Contrainte initiale
o
e % Pourcentage d’extension
e % Pourcentage d’extension élastique
e
e % Pourcentage d’extension par fluage:
f
ΔL
ot
e =×100
f
L
r
NOTE À titre d’exemple, le symbole peut être complété comme suit:
375
e : pourcentage d’extension par fluage pour une contrainte initiale de 50 MPa
f550/ 000
après 5 000 h à la température spécifiée de 375 °C.
e % Pourcentage d’extension par fluage au temps de rupture par fluage
fu
e % Pourcentage d’extension plastique initiale
i
e % Pourcentage d’extension anélastique
k
e % Pourcentage d’extension plastique
p
e % Pourcentage d’extension rémanente
per
e % Pourcentage d’extension plastique au temps de rupture par fluage
pu
e % Poucentage d’extensioàn totale
t
e % Pourcentage d’extension totale au temps de rupture par fluage
u
6 © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 204:2018(F)
Tableau 1 (suite)
a
Symbole Unité
A % Pourcentage d’allongement rémanent
per
NOTE À titre d’exemple, le symbole peut être complété comme suit:
375
A pourcentage d’extension par fluage pour une contrainte initiale de 50 MPa
f50/5000
après 5 000 h à la température spécifiée de 375 °C.
A % Pourcentage d’allongement après rupture par fluage:
u
LL−
uo
A = ×100
u
L
r
NOTE À titre d’exemple, le symbole peut être complété comme s
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.