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1、中华人民共和国国家标准 高强度合金悬臂弯曲 ( C A N T)预裂纹 试样应力腐蚀试验方法 G1 3 1 2 4 4 5. 2- 9 0 Hi g h s t r e n g t h a l l o y s -Me t h o d o f s t r e s s c o r r o s io n t e s t f o r p r e c r a c k e d c a n t i l e v e r ( CANT) h e a d s p e c i me n s 本标准参照采用国际标准I SO / D I S 7 5 3 9 -8 8金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验i 1 ,的第 一 部分:
2、 “ 试验方祛的总则”和第六部分:“ 顶裂纹试样，o 1 主题内容与适用范围 本标准规定了高强度合金悬臂弯曲预裂纹试样应力腐蚀试验方法的术l ii ,定义及符号、原理,试 样、试验没备和用具、试验条件、试验程序、试验结果处理、试验的有效性检验和试验报告 本标准适用于测试高强度钢、钦合金材料的板材、棒材、锻件及焊接件的预裂纹试样在腐蚀环境 中的平面应变应力腐蚀开裂界限值K, s , ，用1 一 评定材料的应力腐蚀开裂敏感性和用干J 程设日。 2 术语、定义及符号 2 . 1 术语及定义 2 . 1 . 1 应力强度因子 尤【 线弹性体巾 工 4?( 张开fO 理想裂纹尖端区域的应力场强度。己是外
3、加载荷、裂纹长度和试样形 状的函数 2 . 1 . 2 初始应力强度因 升 K 应力腐蚀试验开始时，试样原始裂纹尖端的应力强度因子 2 . 1 . 3 平面应变断裂韧性K, K 的临界值。在严格约束塑性变形即平面应变占 1. 导的清况下，增加应力强度时，产生的裂纹 扩展与环境无关。 2 . 1 . 4 K的暂定值Ko 用非标准的方法测定的K, , 。当满足平面应变为1 的有效判据时，K,等丁K。 2 . 1 .5 应力腐蚀开裂界限应力强度因 f K, s c c 材料在李 定腐蚀环境巾，承受工型载荷，在平面应变条件 ，应力腐蚀裂纹扩展的阻力。应力强 度高于该值时，金属材料中的裂纹就会扩展， 低
4、于该值时， 应力腐蚀裂纹不扩展，或扩展的速率很低 2 . 1 . 6 K, s c (的暂定值Ko s c c 用非标准方法测定的K- :。当满足平面应变为主的有效判据时，Ke s c c等于K、。 2 . 1 . 7 疲劳应力弼 度因子K, 与fifi 劳循环的最大应力相应的乎面应变应力强度 2 . 1 . 8 疲劳应力比R 疲劳循环中，最小应力与最大应力的代数比值 2 . 1 . 9 试样取向标记 用三个轴X, Y, I ,( 或l . 、7 、S)巾的两个或 二 个轴表示试样断面的方向。在知形截面中， 尤纵向 ( 品粒流动方向) ;Y长横向;Z-短横向。例如X 7 .( 或/ . S)
5、，第个让 国家技术监督局1 9 9 0- 07 - 21 批准 1 9 9 1 O 7 - 0 1 实旅 G B 1 2 1 / 5. 2 一 T 表小加应力的方向，第二个字母表示裂纹扩展的方向，见图1。 lc!* / ,e 洁 I , 流向 a ， 矩 形截面 的攀本 断 裂平面 b)非丛 本 断裂 平A c c ) 径向 晶粒 流向轴向加 工 ( d 轴向晶 粒流向径向加 工 图 1 试样在各种形式的材料中的取向 2 符号及羊位 W- 试样 宽度，m m, B-试样厚度，m m, L- 一 试样长度，m m, 口一一裂纹总民度，mm, 0试样线切割缺Q长度，mm, GB 1 2 4 4 5
6、. 2 - 9 0 不一 一 试样两表面的缺口长度和疲劳预制裂纹长度之和的平均值，m mo 百 - 一 试样断口上在厚度B的2 5 %, 5 0 %及7 5 %处缺口氏度和疲劳裂纹长度之和的平均值，mm, o f -疲劳裂纹长度，mmo M-悬臂弯曲试验机的载荷作用于试样表而上的纯弯知，MP a m2 . m ( MN“ m) a : 材料的条件屈服强度，MPa K一 材料的平面应变断裂韧性，MPa “ m K , ， 一 试样的 初始应力强度因几 MP a , / - m K f - - - 疲劳应力强度因7 - , MPa ,- 下 a R- 一 疲劳应力比 K Q - K,的暂定 值，M
7、 P a v m 。 K, 5一 一 材料的应力腐蚀斗裂界限应夕 J 强度因子，MP a , / i n Ko s c -K, s一 。的暂定值，MPa , m E-材料的弹性模量，GPa。 Tf 应力腐蚀断裂时一司，mi n , h 或d , K,，-一有应力腐蚀裂纹扩展的试样的最低K,，MP a K 。 一 一 无应力腐蚀裂纹扩展的试样的最高K 。 ，MP a a - a“一 令 估 算 欲 加 载 荷 时 ， 。 二 一 命 试 样 结 束 后 计 W K 时 ， 。 ! 一 aW 0 3原 理 在加工制造和使用中，结构内不可避免地产生裂纹和类裂纹缺陷。而结构在环境中使用时一1 1 发
8、生应力rat，结构内的裂纹和类裂纹缺陷将决定着结构的使用寿命。此外，有些材料只有在裂纹和类 裂纹缺陷存在时才显示应力腐蚀开裂的敏感性。为了 模拟和反映结构发生应力腐蚀开裂过程的上 述客 观状况，本标准采用预制疲劳裂纹试样。根据线弹性断裂力学的理论，预制疲劳裂纹试构裂纹尖端的 应力强度因子应处于平面应变状态。试望 董 F 寸 ，试样置十特定腐蚀环境中，承受 I t j 恒定载荷，通过数 个预裂纹试样在不同的K,值，便可确定K, 。 一T， 曲线 ( 图2) ，并求得应力腐蚀开裂界限应力强 度因子K, s。， 从而用以进行损伤容限le i 卜 评价材料和寿命估算 . 未 断 义 _ 0心 幻回 陋
9、勺队芝)狱内盆划琐只健碧习 r a 力 腐 蚀 破 断 时 臼 州 1州 图 2 应力腐蚀K 一了 ” ， 曲线示意图 GB 1 2 4 4 5. 2 一 9 0 4. 1 试样 试 样 尺 寸 及形 状 见 图 3) 。 图 3 悬臂弯曲试牟 圳酬 4 . 1 . 1 试样厚度H 大于或等十2 . 5 ( K, r- J u) “( 为 了 节省材料，有终验的 I 咋 者，可以fi 定情汉 下用大十K_ c c谊代R K, )。 4 . 1 . 2 试样宽度牙等于2H 4 . 1 . 3 在试样民度的 ， 心加 f 切口，然后预制疲劳裂纹，两部分的总长度为。 , 5 W,其寸 1 匆 女 劳
10、裂纹 氏 度为2 . 5 - -. 4 . 1 . 4 在满足上述条件的基础上，可根据所用的试验机的试样尖具选取试样的厚度B、宽度和长 度 L . 2 试样数量 试验时，用高KI 、 逐点逼近法侧定Kt s c ，约需 6一1 0 个试样。用低K， ， 逐点逼近法， 约需4 -5 个 试 样 4 . 3 试样加工 4 . 3 . 1 0 . 1 6 10 . 0 2 -的槽口， 在试样热处理后， 用铂丝切割。 在满足切口顶端直径为。1 6 1 0 . 0 2 m m 的条件下也可采用其他加工方法。 4 . 3 . 2 精磨的方向为L方向 ( 图3) 4 . 4 试样清洗 试样机械加工完毕后，立
11、即用汽油、酒精 ( 无水)等溶剂将试样表面及线切口清洗 于 净 4 . 5 预制疲劳裂纹 4 . 5 . 1 预制疲劳裂纹前，必须用汽油等溶剂将试样表面及线切口内清洗 厂 净，吹干 后放人卜 燥器中。 4 . 5 . 2 用于预制疲劳裂纹的试验机，对试F%加载时，应做到使切口附近应力分布对称， 并!1 载荷误k 不超过士25 % 东与 . 3 预制疲劳裂纹 长度2 . 5 mm ,首先在试样的侧面上从有切口的边缘起0 . 5 w处划线， 顶制裂纹1 s ? 制 到划 线 处， 总裂纹长 度a 应当 控制 在0 . 5 W- l -l . . 范 围 ， 若 宽度W大P 2 5 - - ， 则
12、应控 制在。 . 5 W ， 0 z w m m 4 . 5 . 4 为保证裂纹分析的有效性，应检查试样两侧面上的疲劳裂纹， 使与疲劳裂纹中心面偏离均不大 十 1 0 。 4 . 5 . 5 预制疲劳裂纹时，最大疲劳强度因子Kf 不超过o . 6 K 4 . 5 . 6 疲劳载荷应力比R应满足 。 (R0 . 1 , 4 . 5 . 7 预制疲劳裂纹的平均速率为0 . 2 5 . .! .i ., 4 . 5 . 8 预制完疲劳裂纹的试样应放在千燥器中以备试验 GB 1 2 1 1 5. 2一 ， 0 5 试验设备和用具 5 . 1 试验机 本标准采用悬臂弯曲试验机，试验机应具有足够的刚性和稳
13、定性，外加载荷精确度为1%。新试 验机投人使用前必须迸行柔度和力值标定，合格后方可使用。根据不同的试验机，决定定期和不定期 标 定 。 5 . 2 试验机的装夹试样部分 装夹试样时，试样中心裂纹面到试样的固定端为2 W，到载荷端的跃离不小F1 . 5 I f , 5 . 3 其他装置和用具 符合要求的自动控温装 置、记时装置和放大倍数大犷2 0 倍的测量显微镜。扳手、榔头、 注射针等 5 . 1 试验容器 有机玻漓、玻璃等的制品。 6试验 条 件 6 . 1 试脸环境 试验环境 一 般应该模拟使用环境，通常采用具有代表性的3 . 5化钠水浪液( 用去离了水或蒸馏水 及化学纯的氯化钠配制)进行试
14、验。配制的3 . 5 氯化钠溶液，p H值为6一7e 试验温度为3 5 1 1。 . 2封 样 为了清楚地观察裂纹，可进行封样 . 3 试验溶液i11 , 整 试验溶液必须始终超过试样的上表面，试验过程中，用去离子水 ( 或蒸馏水)调整。 6 . 试验溶液的更换 一般是根据试验材料的种类决定更换溶液次数，也可每周更换 1一2 次 了 试验程序 测徽井记录试洋厚度B和宽度W，测量值精确到0 . 0 1 mm a 测量试样两表面的裂纹总长度，并计算其平均值瓦 。 根据欲加的应力强度K, ， 用公式 ( 1)计算所用的弯矩M 71砚加 K,. BW 3 , 二 一 4 . 1 2 ( a - 一 Q
15、 3 ) 1 s 刻 。 二 一 令 公式 (1 )计算时的量纲为 K, ; MP a , , m ( MN- m一 3 / 2 ) 。 13-m ; 牙 m ， 月 MY a mI m ( M N “ m ) 。 7 . 4 用酒精棉球擦净试样表面并吹于，但要避免酒精进人疲劳裂纹内 了5 将加热器和控温元件放人盛溶液的容器巾，并将试样插人容器 ( 注意裂纹的方向) ，然后将试样 装 夹 在试 验 机上 。 ff f : 裂 纹 面 应 垂 直 于 悬 臂 梁 中 心 线， 以 保 证 试 样为 纯 弯 曲 ， 防 . 卜 扭 知 产 土， 另 外 ， 悬臂梁应保持水平。 7 .6 用真空封泥
16、或其他密封材料将容器与试样之间缝隙封严，以防溶液漏泄。 G B 1 2 4 4 5. 2 一 s o 7 . 了 将预先调制好的试验介质X1 1 入容器中，使液面高十试m的上 表面 7 . 8 控制溶液温度到3 5 1 1 C 7 . ， 按估算的弯矩加载，加载时要缓慢平稳，防止冲击载荷 7 . 1 0 用注射针或金属薄膜片将试样预裂纹内的空气排除。 7 . 1 1 记录试验开始加载和断裂( 或截止试验) 的时间。若用高K, 逐点逼近法 ( 或插人法) ，可先将 个试 样用0 . 5 K , c 的K, ;试 验，然后相 据断裂的情况确 定下一 个试 样所 取的K ,值，直到满k K , ,
17、的截取条件为止若用低K, 值逐点逼近法，可先采用 一 个试样逐级递增K 、 迸行试验，直至断裂。 但在断裂前 级 的K, 值的持续时间必须符合8 . 1 条规定的截取条件。之后用其他试样在断裂的K 附近进行试脸，直到满足K, s C c截取条件为止。 7 . 1 2 试验按K, s 二 的截取条件进行完毕后，取下 试样，进行断C l 检查，确定是否有应力腐蚀裂纹扩 展 T . 1 8 在试梢的断门L用工具显微镜 ( 或其他仪器)测量2 5 %, 5 0 %, 7 5 %B处的总裂纹长度，测星 梢度为。 . 0 1 o然后求出平均裂纹长度瓦 8 试验结果处理 . 、 I K s “的截取条件 本
18、标准rz 要根据时间截取法，钦合金为l o h ,超高强度低合金钢为1 0 0 h ，较低强度马氏体时效高 合金钢为1 0 0 o h , 铝合金可适当缩短 a . 2 K, ， 的计算 用所加不同弯矩M的试样测得的a 值 ( 见7 . 1 2 条) ，代人公式 ( 2)计算 相应的Kn, K. . . . . . K, ; 值。 K, 4 . 1 2 M ( a a 一a ) 1 z R W3 尹 2 ( 2 ) 一Q一阿 一 一J a 电 式 公式 (2)中各参w的量纲见7 . 3 条。 作图 需要时，以K,为纵坐标，以相应的Tf 为横坐标，作Kl一 T， 曲线。 K i .s 。 的 确
19、 定 B.3曰 试验过榨中，裂纹未扩展的试抖的最高Kl . 须满足 卜 述1刹牛 ，试验方能结束。 KI 。 。 一K_, G 1 0 01 o 则凡 5 : 。即为: ( KJ 。只 )和裂纹扩展的A样的最低Kr ( K- )必 K, 。 : +K, 。 3 ) Ki s a 犬【 。 。 十K , 2 (4 ) 若不符合这一条件，则需用内插法继续试验，直至满足该条件为止。 9 试验的有效性检验 9 . 1 试样的厚度B必须满足4 . 1 条的要求 9 . 2 在试样断口上测量2 5 %, 5 0 %, 7 5 %B处的裂纹长度( 缺a 加预制疲劳裂纹长度)时，任何两当 之IH I 的差不应
20、大于2 . 5 % W, : : 试样断口上最大裂纹长度和最小裂纹长度之羌不大于 5%W 疲劳裂纹面与缺口中心面的最大偏差应小于1 0 - 0 GB ， 2 4 4 5. 2 一 . 0 9 . 5 疲劳裂纹必须符合断裂韧性的所有要求。 I Q 试验报告 试验报告应创po 下述内容 1 0 . 1 材料牌号、规格、批号，热处理状态及来源 1 0 . 2 材科成分、力学性能。 1 0 . 9 产品形式、切取试样的原始材料的截面厚度 1 0 . 4 试样取向。 1 0 . 5 试样厚度B、宽度W、长度L。 拍 5 试验环境的化学组成、电化学条件、温度、压力和试验方式 ( 如全浸、喷雾等) 。 1
21、0 . 7 疲劳裂纹 1 0 . 7 . 1 疲劳裂纹最终扩展时的疲劳应力强度Kf 。 1 0 . 7 . 2 疲劳应力比R, 1 0 . 7 . 9 预制疲劳裂纹的温度和环境。 1 0 . 7 . 4 疲劳预制裂纹的长度o f。 1 0 . 5 试验的开始时间和终止时间。 1 0 . 9 材料的Ki s c c。 1 0 . 1 0 必要时说明试样断口情倪。 1 0 . 1 1 试验日期。 附加说明: 本标准由中华人民共和国冶金工业部提出 本标准由航空航天工业部第6 2 1 研究所、 北京航个航天大学、冶金工业部钢铁研究总院负责起草。 本标准主要起草人张思九、徐福源、朱永昌、郭淑铭、张暄。
22、本标准水平等级标记GH 1 2 4 4 5 . 2 -9 0 *草庐一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 本人有各种国内外标准 20 余万个， 包括全系 列 GB 国标国标及国内行业行业及部门标准部门标准，全系列 BSI EN DIN JIS NF AS NZS GOST ASTM ISO ASME SSPC ANSI IEC IEEE ANSI UL AASHTO ABS ACI AREMA AWS ML NACE GM FAA TBR RCC 各国船级 社 船级 社 等大量其他国际标准。豆丁下载网址：豆丁下载网址： http:/