GB/T 38769-2020 金属材料 预裂纹夏比试样冲击加载断裂韧性的测定

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GB/T 38769-2020 金属材料 预裂纹夏比试样冲击加载断裂韧性的测定

6.1可采用附录A规定的试验机进行试验。无论采用何种类型试验机,其冲击锤刃与砧座的尺寸应 符合GB/T3808要求。 5.2试验机的仪器化与校准程序应符合GB/T19748的规定。 6.3对于能够记录完整力信号(即力信号返回至测量基准线)的试验,冲击吸收总能量KV与仪器化积 分总能量W,的差值应小于KV值的土15%或土1J,取两者较大值。如无法满足上述要求且偏差未超 过KV值的土25%或土2J,取两者较大值,则可以通过修正力测量值的方式达到KV=W,,见参考文 献L3」。若偏差超过KV值的土25%或土2J,则试验无效,并需对仪器化冲击锤刃进行校准后方能按 需重新试验。如试验中无法记录完整的力信号(如试样在试验中飞出而非全部打断),则需采用相同的 式验装置和至少5个具有近似冲击吸收能量的夏比试样(预裂试样、无预裂试样或两者混合)开展验证 式验,验证试验应能记录完整的力信号,且KV与W.的偏差应小于KV值的士15%或土1J,取两者较 大值

立移曲线,并以此测定关键结果参数Fm、F。d,、W.和W.。除GB/T19748规定的程序外,本标准也给 出了测定冲击速度、能量与裂纹长度的特定方法。通过这些基本数据可用于评测断裂韧性参数,见附录 D附录F。

本标准所实施的试验冲击速度V。高于GB/T21143所规定的试验速度,通常所采用的冲击速度范 围为1m/s~5.5m/s 注1:通过调节冲击锤刃的释放角度(高度),可以改变摆锤式或落锤式冲击试验机的冲击速度。 注2:可以通过以下方式降低冲击速度至V:在砧座无试样状态下将摆锤降低至合适角度(高度)释放。通过摆锤 指针(或角度编码器等模拟标尺)的方式读出空摆能量KV。(单位为J)。如摆锤式冲击试验机标称能量为300J 的话,则降低后的冲击速度按式(3)计算得到

.............3

中,V是摆捶式试验机最大势能(以 的摆锤试验机实际最大势能JB/T 12868-2016 畜类屠宰加工机械 液压柔性刨毛机,替代式(3)中的300,计算冲击速度v。降低后较小的速度(如1m/s~2m/s)更 有利于试验,特别是针对脆断行为,这是因为较小的冲击速度降低了打击试样产生的振荡幅,并且增加了试样 受载至起裂时长t内的有效载波数(见8.2)。

GB/T387692020

7.6试验后的裂纹长度测量

试样在试验后应被打断,进行断口检查测定原始裂纹长度α。及在试验过程中发生的稳定裂纹扩展 量△a(若可行)。测量原始裂纹长度与稳定或不稳定裂纹扩展量(如适用)时,应采用GB/T21143规定 的方法(即9点平均法)。无论何种情形,均应在报告中记录不规则裂纹前缘的情况 注1:对于某些试验,有必要在试样打断之前标记出稳定裂纹扩展的范围。稳定裂纹扩展量可以通过加热着色(氧 化发蓝)或试验后二次疲劳的方法标记。注意尽量减小试验后试样的变形。对于具有韧脆转变特性的材料可 以预先冷却试样,有助于确保打断试样时发生脆断而减小变形。 注2:若加热着色(氧化发蓝)后试样断口上疲劳裂纹、稳定扩展裂纹与脆性裂纹间反差较小,使用显微镜测定裂纹 长度时宜采用暗场照明或滤镜。对断口进行数码拍摄,并随后借助数字化图像分析软件更有助于获得可靠的 结果。

8.4附录F提供了从动态裂纹扩展阻力曲线上测定特征断裂韧性结果参数[J0.2Ba或J。.2Bl(10)]的方法, 同样需根据附录G评价结果的有效性。 8.5给出断裂韧性结果的同时应在括号中注明相应的加载速率,估测加载速率的方法见式(4)~ 式(6)。 工型曲线

材料的动态屈服强度,此时可根据 GB/T30069.2测定相应的参数, 测相关的应变速率

验环境都应按9.2注明。疲劳预裂见9.3,裂纹前缘的平直度和裂纹长度的数据都应符合9.4。试 的断裂参数应符合9.4的有效性要求。

9.2试样、材料和试验环境(参见附录1.1)

9.2.1试样描述包括:

试样编号; 裂纹面取向; 取样位置。 2.2试样尺寸包括: 厚度B和净厚度B,单位为毫米(mm); 宽度W,单位为毫米(mm); 初始相对裂纹长度,a。/W。 2.3 材料描述包括: 材料的成分和标识编号; 产品形状(板,锻造,铸造等)和状态; 在疲劳预裂温度下的拉伸性能,参考值或测量值; 在试验温度下的拉伸性能,参考值或测量值。 2.4试验环境包括: 温度,单位为摄氏度(℃); 锤刃冲击速度,单位为米每秒(m/s); 采用试验机的类型与特征

9.2.2试样尺寸包括:

9.2.3材料描述包括

9.2.4试验环境包括

9.3预制疲劳裂纹的条件

预制疲劳裂纹的条件包括:

9.4.2裂纹长度的测量

GB/T387692020

根据7.6在试样厚度方向上等间隔的九点位置上测量裂纹长度,在报告中应注明以下根据测量结 果计算得到的平均值: 机械加工缺口长度(am); (至疲劳预裂纹尖端的)初始裂纹长度(α。); 预制疲劳裂纹长度(a。一am); 最终裂纹长度(a); 平均裂纹扩展量(a三ai一a)

断口的形貌包括: 记录断口特殊形貌的信息; 记录不稳定裂纹扩展的信息,如解理

表1.2为试样试验阻力曲线的数据

9.4.5数据判定的检查表

的断裂参数: a)Kid,若适用: b) dKa/dt,若适用; c)Ja,Kisd Jm或 Jaam 若适用;

执行本标准规定程序的通用类型试验机要求如下

A.2摆锤式冲击试验机

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附录A (规范性附录) 适用于各类试验程序的试验机

A.3落锤式冲击试验机

A.4液压伺服型高速试验机

能够对试样施加力,系统处于开环模式,可通过模拟试验或预先试验进行系统优化,以获得恒定 移速率。必须注意是,作动器应当在锤刃打击试样前达到所需的速率。锤刃、砧座与支座应满 /T3808的要求,

附录B (资料性附录) 估算应变速率 断裂力学试验中的加载速率以断裂特征量随时间的变化率来表征,如dJ。/dt。通常,裂纹尖端的 应变速率是未知的。特定温度断裂力学试验所需的强度值R须通过与此相适应的特定应变速率拉伸 试验来确定。因此,Rβ可能与静态拉伸试验结果R,存在显著差异。通过式(B.1)可近似估算断裂力学 试验所对应的等效应变速率[12~13],式(B.1)通常可用于估算与试样断裂相关的应变速率。

断裂力学试验中的加载速率以断裂特征量随时间的变化率来表征,如dJ。/dt。通常,裂纹尖端 变速率是未知的。特定温度断裂力学试验所需的强度值R须通过与此相适应的特定应变速率拉 来确定。因此,R可能与静态拉伸试验结果R,存在显著差异。通过式(B.1)可近似估算断裂力 险所对应的等效应变速率[12~13],式(B.1)通常可用于估算与试样断裂相关的应变速率

...........................B.

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附录C (规范性附录) 动态断裂韧性评价

.1冲击响应曲线法是一种全动态测量技术 它适用于任何试验条件,特别是较高的冲击 低温条件,并仅适用于钢。冲击响应法曲线示意图如图C.1所示。该方法适用于t≥25us情形

图C.1冲击响应曲线法示意图

冲击开始时刻t。由力信号前沿标识。裂纹扩展时刻t;由C.2.2所述的方法测定,试样受载至启裂 时长t等于t,与to之差,见图C.2所示。 C.2.2应变片粘贴在试样上,其中心距疲劳裂纹尖端1mm2mm且敏感栅垂直于裂缝方向,如图C.2 所示。此类应变片通常无须校准。 C.2.3应变片的敏感栅尺寸不应超过1.5mm×1.5mm,粘贴应变片应使用热固化溶剂稀释的环氧粘 合剂以获得足够薄的胶合线。使用三线四分之一桥接方式将应变片与高频响应放大器连接,推荐响应

频率大于或等于1MHz。典型的应变片激励电压为1V~4V。

图C.2冲击过程中典型的锤刃力和裂纹尖端应变片信号示意图 应变片实测信号突降点定义为裂纹扩展开始时刻

Kd=Kdyn(t =tf) 持定冲击速度(u=2.0m/s.3.8m/s和5.0m/s.a/W=0.5)的冲击响应曲线,见图C.3

实际使用时可采用式(C.2)

.3三种特定速率下的冲击响应曲线.即K(t

Ky"=Ruof(t')

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式中,t是实际测得的时间物理量,t是对居于0.45110μs时,修正因子小于5%。由于f(t')修正函数的定义域限制t'≤110us(约 2t),当t>110μs时,f(t')=t。

当0.45≤a/W≤0.55时评测K所需的修正

C.3裂纹尖端应变片法

C.3.1裂纹尖端应变片法需使用粘贴不 侧应变片的输出信号,应变片的中心需与疲劳裂 尖端对齐,且应变片敏感栅的方向与裂纹扰 ,如图C.4所示。当a/W~0.5时,应变片的理想粘 贴位置与裂纹尖端距离5mm并与之对齐。见参考文献[17]与[19]

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附录D (规范性附录) 用多试样法测定冲击加载速率下的阻力曲线

当裂纹发生稳定扩展时,如图1中类型血与类型IV,采用一些试验方法可测定材料的断裂韧性参 。多试样方法涉及对一系列名义相同的试样加载至设定的位移水平,进而诱使裂纹发生稳定的扩展 量。每根试样在阻力曲线上提供一个点。根据GB/T21143的规定,一根阻力曲线要求至少包括6组 适宜的数据,方能确定靠近物理裂纹萌生处的断裂韧性。 注:将第一根试样加载至刚刚超出最大力点,有助于在后续试验中定位能量加载的水平。同时试验温度的选择需 远高于材料的韧脆转变温度,以避免脆断造成的试样无效。

D.2小角度冲击试验

D.2.2应采用以下程序

式中,对于三点弯曲试样的n值取1.9,试样的有效厚度B。定义见式(E.2):

中,ab)是钝化修正裂纹长度,按式(E.3)~式(E.5

.......E.3

式中,Ra是动态流变应力,即动态屈服强度[根据式(G.2)或(G.3)得到]与动态抗拉强度(实测得 到)的平均值,Ka)由式(E.6)得到。最大力前,计算Kd)与Jdnla)应采用试样初始裂纹长度a

其中w按(E.7)计算

K ai) FS /BBW1.s W

............................

W b

s pl(i)= S pl() W

纹长度ahi)的加载线弹性柔度系数,可由式(E.9)

式(E.10)所示的解析表达式求解

式(E.10)所示的解析表达式求解

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C+C2sp+C3s' FN= C +sal

附录F (规范性附录) 测定断裂韧性特征值J.2m

F.2评测Ja.2m的动态铝

采用GB/T21143对钝化线的定义,动态加载条件钝化线如式(F.1)所示: Ja(△a)=3.75X RmdX△a ..(F.1) 其中,Rm是材料的动态抗拉强度,可根据GB/T30069.2开展动态拉伸试验测得

采用GB/T21143对钝化线的定义,动态加载条件钝化线如式(F.1)所示: Ja(△a)=3.75XRmd X△a 其中QCSSC 3016-2013 军工单位安全生产标准化考评标准 舰船造修企业,R是材料的动态抗拉强度,可根据GB/T30069.2开展动态拉伸试验测得

GB/T387692020

根据本标准评测断裂韧性值,应满足0.30W≤a。≤0.70W及以下判据时方为有效。

G.2 J 与 Jm的判定

式(G.1)中,Ra表示当前试验应变速率与温度条件下的动态流变应力,即与GB/T21143采用的静 态流变应力所等效的动态指标。Ra通过动态屈服强度Rpd与动态抗拉强度Rmd的平均值计算得到。若 无法试验获得Rp与Rm时,Ra可根据式(G.2)和式(G.3)估算[22]。与此同时,Rmd应通过动态拉伸试验 实测。 对于2mm半径的锤刃

对于8mm半径的锤刃:

GB/T 39723-2020 北斗地基增强系统通信网络系统技术规范GB/T38769—2020

G.4 J n2m的判定

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