Method for evaluation of tensile properties of metallic superplastic materials

ISO 20032:2006 specifies a method for evaluating the tensile properties of metallic superplastic materials which exhibit fine-grained superplasticity, without significant work-hardening or dynamic microstructure evolution, by means of a tensile test at constant cross-head velocity, for flat-form test pieces, without an extensometer attached.

Méthode de détermination des caractéristiques de traction des matériaux métalliques superplastiques

L'ISO 20032:2007 spécifie une méthode d'évaluation des caractéristiques de traction des matériaux métalliques superplastiques qui présentent une superplasticité due à des grains fins, sans écrouissage significatif ou une évolution dynamique de la microstructure, au moyen d'un essai de traction avec une vitesse constante des traverses, pour des éprouvettes de forme plate, sans extensomètre fixé aux éprouvettes.

General Information

Status
Replaced
Publication Date
05-Feb-2007
Withdrawal Date
05-Feb-2007
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
27-Dec-2006
Completion Date
06-Feb-2007
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ISO 20032:2007 - Method for evaluation of tensile properties of metallic superplastic materials
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ISO 20032:2007 - Méthode de détermination des caractéristiques de traction des matériaux métalliques superplastiques
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20032
First edition
2007-02-15
Method for evaluation of tensile
properties of metallic superplastic
materials
Méthode de détermination des caractéristiques de traction des
matériaux métalliques superplastiques
Reference number
ISO 20032:2007(E)
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 20032:2007(E)
PDF disclaimer

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Published in Switzerland
ii © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 20032:2007(E)
Contents Page

Foreword............................................................................................................................................................ iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Scope ..................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ........................................................................................................................... 1

3 Symbols, terms and definitions .......................................................................................................... 1

4 Principle................................................................................................................................................. 3

5 Test piece .............................................................................................................................................. 4

6 Apparatus .............................................................................................................................................. 5

7 Procedure .............................................................................................................................................. 6

8 Test report ........................................................................................................................................... 10

© ISO 2007 – All rights reserved iii
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ISO 20032:2007(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.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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.

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.

ISO 20032 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee

SC 2, Ductility testing.
iv © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 20032:2007(E)
Introduction

Superplastic forming requires the characterization of metallic superplastic materials. The tensile test specified

in this International Standard permits the evaluation of superplastic properties, such as superplastic elongation,

flow stress, strain-rate sensitivity exponent (m-value), stress-strain relation and flow stress-strain-rate relation.

© ISO 2007 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 20032:2007(E)
Method for evaluation of tensile properties of metallic
superplastic materials
1 Scope

This International Standard specifies a method for evaluating the tensile properties of metallic superplastic

materials which exhibit fine-grained superplasticity, without significant work-hardening or dynamic

microstructure evolution, by means of a tensile test at constant cross-head velocity, for flat-form test pieces,

without an extensometer attached.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application 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 31-0, Quantities and units — Part 0: General principles
ISO 783, Metallic materials — Tensile testing at elevated temperature
ISO 6892, Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature

ISO 7500-1, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression

testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system
IEC 60584-1, Thermocouples — Part 1: Reference tables
IEC 60584-2, Thermocouples — Part 2: Tolerances
3 Symbols, terms and definitions

For the purposes of this document, the symbols, terms and definitions given in Table 1 apply.

© ISO 2007 – All rights reserved 1
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ISO 20032:2007(E)
Table 1 — Symbols, terms and definitions
Symbol Term Definition Unit
Superplasticity
— Superplastic state Deformation conditions on onset of superplasticity and —
its continuation
Test piece
— R-type test piece Test piece that has the shape of a conventional tensile —
test piece without its parallel portion
— R portion Principal portion of the R-type test piece to be elongated, —
which has an arc-like shape between grips

b Width of parallel-sided portion Original width of parallel-sided portion of the S-type test mm

or minimum width of the R piece or original minimum width of the R portion of the

portion R-type test piece

b [i] Original width in division, i, of Original width in a specific division, i, of the R portion mm

the R portion

b[i] Width in division, i, of the R Width in a specific division, i, of the R portion after the mm

portion interrupted test
A Superplastic elongation Elongation at fracture in a superplastic state %
B Grip portion width Width of grip portion of the S- or R-type test piece mm
L Original gauge length Original distance between gauge marks measured by mm
appropriate apparatus with an accuracy of at least 1 %
of the distance or 0,01 mm, whichever is greater
L Final gauge length after Final distance between gauge marks measured after mm
fracture fracture with fracture surfaces placed together with care,
so that the centre line of either fracture surface is on a
single straight line

L Parallel length Original length of parallel portion of the S-type test piece mm

L Total length of test piece Original total length of test piece mm
L Grip portion length Length of grip portion of test piece mm
L R portion length Original length of the R portion mm

∆L Elongation of the R portion Increase in the R portion length at any moment during mm

the test

R Radius of fillet or R portion Original radius of fillet of the S-type test pieces or mm

radius original R portion radius of the R-type test piece

S Original cross-sectional area Original cross-sectional area of a test piece measured mm

of test piece in the reduced by an appropriate apparatus with an accuracy not more

section than 2 %

S [i] Original cross-sectional area Original cross-sectional area in a specific division, i, of mm

in division, i, of the R portion the R portion

S[i] Cross-sectional area in Cross-sectional area in a specific division, i, of the R mm

division, i, of the R portion portion after the interrupted test
t Thickness of test piece Thickness of the S- or R-type test piece mm

t [i] Original thickness in division, Original thickness in a specific division, i, of the R mm

i, of the R portion portion

t[i] Thickness in division, i, of the Thickness in a specific division, i, of the R portion after mm

R portion the interrupted test
2 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 20032:2007(E)
Table 1 (continued)
Symbol Term Definition Unit
Force
F 10 % deformation force Force at 10 % nominal strain N
Stress
K K value A constant-with-stress dimension, which is defined by MPa
Equation (1)
σ 10 % flow stress True stress when 10 % nominal strain is achieved MPa
σ Flow stress True stress during superplastic deformation MPa
σ Nominal stress A load during deformation divided by the minimum area MPa
of the original cross-section in the R portion, which is
defined for the R-type test piece
σ[i] True stress A load during deformation divided by the cross-sectional MPa
area in a specific division, i, of the R portion, which is
defined for the R-type test piece
Strain
ε[]i True strain True strain given by deformation in a specific division, i, s
of the R portion
Period

τ Period required for interrupted Period required from the time when the axial force starts s

inter
test to increase linearly against strain in the elastic
deformation stage, until elongation of the R portion, ∆L ,
reaches 3 mm
Strain rate and m-value

ε Nominal strain rate Crosshead velocity divided by the original parallel length, s

L for the S-type test piece, and divided by the original
gauge length, L for the R-type test piece
ε True strain rate Increment of true strain per unit time s
 −1

ε[]i True strain rate during True strain rate during deformation in a specific division, s

deformation i, of the R portion
m m-value Index representing the strain-rate sensitivity of flow —
stress in superplastic materials
4 Principle

The test consists of straining a test piece by a tensile force, for the purpose of determining the superplastic

properties, such as superplastic elongation (A), flow stress and strain-rate sensitivity exponent (m-value).

The tensile testing is carried out at elevated temperatures and strain rates.

An S-type test piece is employed to evaluate mechanical properties for general superplastic materials, or at an

early stage of deformation.

Due to the limitation of furnace length, S-type test pieces are more suitable for lower-strain superplastic

testing. R-type test pieces are more suitable for higher-strain superplastic testing, as most of the strain is

developed in a small section at the centre of the specimen.
© ISO 2007 – All rights reserved 3
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ISO 20032:2007(E)
5 Test piece

The shape and dimensions are given in Figures 1 and 2, and Tables 2 and 3, respectively. The thickness of a

test piece shall be the same as the sheet thickness of the material. The dimensional tolerance of a test piece

shall be in accordance with ISO 6892.
Figure 1 — Shape of flat form test piece (S-type)
Table 2 — Dimensions of S-type test piece
Dimensions in millimetres
Gauge length Parallel length
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 20032
Première édition
2007-02-15
Méthode de détermination des
caractéristiques de traction des
matériaux métalliques superplastiques
Method for evaluation of tensile properties of metallic superplastic
materials
Numéro de référence
ISO 20032:2007(F)
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 20032:2007(F)
PDF – Exonération de responsabilité

Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier

peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence

autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées

acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute

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du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir

l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,

veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2007

Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous

quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit

de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax. + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 20032:2007(F)
Sommaire Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Domaine d'application.......................................................................................................................... 1

2 Références normatives ........................................................................................................................ 1

3 Symboles, termes et définitions.......................................................................................................... 1

4 Principe.................................................................................................................................................. 4

5 Éprouvette ............................................................................................................................................. 4

6 Appareillage .......................................................................................................................................... 5

7 Mode opératoire .................................................................................................................................... 6

8 Rapport d'essai ................................................................................................................................... 11

© ISO 2007 – Tous droits réservés iii
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ISO 20032:2007(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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.

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.

L'ISO 20032 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,

sous-comité SC 2, Essais de ductilité.
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 20032:2007(F)
Introduction

Le formage superplastique nécessite la caractérisation des matériaux métalliques superplastiques. L’essai de

traction spécifié dans la présente Norme internationale permet d'évaluer les caractéristiques de

superplasticité telles que l'allongement superplastique, la contrainte d'écoulement, l'exposant de sensibilité à

la vitesse de déformation (valeur m), la relation contrainte-déformation et la relation entre la vitesse de

déformation et la contrainte d'écoulement.
© ISO 2007 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 20032:2007(F)
Méthode de détermination des caractéristiques de traction des
matériaux métalliques superplastiques
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale spécifie une méthode d'évaluation des caractéristiques de traction des

matériaux métalliques superplastiques qui présentent une superplasticité due à des grains fins, sans

écrouissage significatif ou une évolution dynamique de la microstructure, au moyen d'un essai de traction

avec une vitesse constante des traverses, pour des éprouvettes de forme plate, sans extensomètre fixé aux

éprouvettes.
2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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 31-0, Grandeurs et unités — Partie 0: Principes généraux, Annexe B (Informative) (Guide pour arrondir

les nombres)
ISO 783, Matériaux métalliques — Essai de traction à température élevée
ISO 6892, Matériaux métalliques — Essai de traction à température ambiante

ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux — Partie 1:

Machines d'essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de force

CEI 60584-1, Thermocouples — Partie 1: Tableaux de référence
CEI 60584-2, Thermocouples — Partie 2: Tolérances
3 Symboles, termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les symboles, termes et définitions donnés dans le Tableau 1

s'appliquent.
© ISO 2007 – Tous droits réservés 1
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ISO 20032:2007(F)
Tableau 1 — Symboles, termes et définitions
Symbole Terme Définition Unité
Superplasticité
— État superplastique Conditions de déformation lors de l'apparition de la —
superplasticité et de sa poursuite
Éprouvette
— Éprouvette de type R Éprouvette qui présente la forme d'une éprouvette —
conventionnelle de traction sans partie calibrée
— Partie R Partie principale à soumettre à allongement de —
l'éprouvette de type R, qui présente une forme en arc
entre les mâchoires

b Largeur de la partie à faces Largeur initiale de la partie à faces parallèles de mm

parallèles ou largeur minimale l'éprouvette de type S ou largeur minimale initiale de la

de la partie R partie R de l'éprouvette de type R

b [i] Largeur initiale de la division i Largeur initiale d'une division spécifique, i, de la partie R mm

de la partie R

b[i] Largeur de la division i de la Largeur d'une division spécifique, i, de la partie R après mm

partie R l'essai interrompu

A Allongement superplastique Allongement à la rupture dans un état superplastique %

B Largeur de la partie Largeur de la partie d'amarrage de l'éprouvette de mm
d'amarrage type S ou R

L Longueur initiale entre Distance initiale entre repères, mesurée au moyen d'un mm

repères appareillage approprié d'une exactitude d'au moins 1 %
de la distance ou de 0,01 mm, la plus grande valeur
étant retenue

L Longueur ultime entre repères Distance ultime entre repères, mesurée après rupture, mm

après rupture avec surfaces de rupture rapprochées avec soin de
façon que les axes des surfaces de rupture soient
alignés

L Longueur calibrée Longueur initiale de la partie calibrée de l'éprouvette de mm

type S
L Longueur totale de Longueur totale initiale de l'éprouvette mm
l'éprouvette
L Longueur de la zone Longueur de la zone d'amarrage de l'éprouvette mm
d'amarrage
L Longueur de la partie R Longueur initiale de la partie R mm

∆L Allongement de la partie R Accroissement de la longueur de la partie R à tout mm

instant de l'essai

R Rayon du raccordement ou Rayon initial du raccordement de l'éprouvette de type S mm

rayon de la partie R ou rayon initial de la partie R de l'éprouvette de type R

S Aire initiale de la section Aire initiale de la section transversale de l'éprouvette mm

transversale de l'éprouvette mesurée au moyen d'un appareillage approprié, d'une
dans la zone de section exactitude non supérieure à 2 %
réduite

S [i] Aire initiale de la section Aire initiale de la section transversale d'une division mm

transversale de la division i de spécifique, i, de la partie R
la partie R

S[i] Aire de la section transversale Aire de la section transversale d'une division spécifique, i, mm

de la division i de la partie R de la partie R après l'essai interrompu
2 © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 20032:2007(F)
Tableau 1 (suite)
Symbole Terme Définition Unité
t Épaisseur de l'éprouvette Épaisseur de l'éprouvette de type S ou R mm

t [i] Épaisseur initiale de la Épaisseur initiale d'une division spécifique, i, de la mm

division i de la partie R partie R

t[i] Épaisseur de la division i de la Épaisseur d'une division spécifique, i, de la partie R mm

partie R après l'essai interrompu
Force

F Force à une déformation de Force pour une déformation nominale de 10 pourcent N

10 pourcent
Contrainte
K Valeur K Constante ayant la dimension d'une contrainte, qui est MPa
définie par l'Équation (1)

σ Contrainte d'écoulement à Contrainte vraie lorsqu'une déformation nominale de MPa

10 pourcent 10 pourcent est atteinte

σ Contrainte d'écoulement Contrainte vraie pendant la déformation superplastique MPa

σ Contrainte nominale Force pendant la déformation divisée par l'aire minimale MPa

de la section transversale initiale de la partie R, qui est
définie pour l'éprouvette de type R

σ[i] Contrainte vraie Force pendant la déformation divisée par l'aire minimale MPa

de la section transversale d'une division spécifique, i, de
la partie R, qui est définie pour l'éprouvette de type R
Déformation
ε[i] Déformation vraie Déformation vraie donnée par la déformation d'une s
division spécifique, i, de la partie R
Temps

τ Temps nécessaire pour l'essai Temps nécessaire entre le moment où la force axiale s

inter
interrompu commence à croître linéairement en fonction de la
déformation dans le domaine des déformations
élastiques jusqu'à ce l'allongement de la partie R, ∆L ,
atteigne 3 mm
Vitesse de déformation et valeur m
ε Vitesse nominale de Vitesse des traverses divisée par la longueur calibrée s
déformation initiale, L , pour l'éprouvette de type S, et divisée par la
longueur initiale entre repères, L , pour l'éprouvette de
type R

ε Vitesse de déformation vraie Augmentation de la déformation vraie par unité de temps s

ε i Vitesse de déformation vraie Vitesse de déformation vraie pendant la déformation s

d'une division spécifique, i, de la partie R
m Valeur m Indice représentant la sensibilité à la vitesse de —
déformation de la contrainte d'écoulement dans les
matériaux superplastiques
© ISO 2007 – Tous droits réservés 3
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ISO 20032:2007(F)
4 Principe

L'essai consiste à soumettre une éprouvette à une déformation résultant d'une force de traction afin de

déterminer les caractéristiques de superplasticité telles que l'allongement superplastique, A, la contrainte

d'écoulement et l'exposant de sensibilité à la vitesse de déformation (valeur m).

L'essai de traction est réalisé à des températures et des vitesses de déformation élevées.

Une éprouvette de type S est utilisée pour évaluer les caractéristiques mécaniques pour des matériaux

superplastiques sur un plan général ou à un stade antérieur de déformation.

Du fait de la limitation de la longueur du four, les éprouvettes de type S conviennent mieux pour les essais

avec de faibles déformations superplastiques. Les éprouvettes de type R conviennent mieux pour les essais

avec de plus grandes déformations superplastiques, car la majeure partie de la déformation se développe

dans une petite section au centre de l'éprouvette.
5 Éprouvette

La forme et les dimensions sont données aux Figures 1 et 2 et dans les Tableaux 2 et 3, respectivement.

L'épaisseur d'une éprouvette doit être la même que l'épaisseur de la tôle du matériau. La tolérance sur les

dimensions de l'éprouvette doit être conforme à l'ISO 6892.
Figure 1 — Forme de l'éprouvette de type S
Tableau 2 — Dimensions de l'éprouvette de type S
Dimensions en millimètres
Longueur entre Longueur calibrée Largeur de la partie Rayon de
repères à faces parallèles raccordement
L L b R
o c
18 24 6 Pas plus de 3
4 © ISO 2007 – Tous droits
...

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