HB 5295-1984 高强度合金悬臂弯曲预裂纹试样的Kiscc试验方法.pdf

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1、申华人民共和国航空工业部部标准HB 5295-84 高强度合金试样的K1SCC曲本标准适用于厚度B注6毫米的预裂纹试样，用悬臂弯曲试验方法测定高强度钢、高强度认合金，在腐蚀介质条件下的平面应变应力腐蚀汗裂门槛值(K町c) ，为容限损伤安全设计有lj在材提供依据.所测得的K，-T，曲线可供比较不同K，Ii下的断裂快慢l 原理牛二jft幸的基本原理是在恒载下，以一生且预l裂纹试样，在腐蚀介质作用下，用悬臂弯曲法)JO载。在初始应力场强度因fKi低于K，c下，以高K，逐点逼近法或低K，逐点逼近法试验，直至Kli达到规定的Krscc截取条件，测出Krscc高K，逐点逼近lt可测出K，一Tf曲线(见|引

2、1) , 同#哇飞hx工运F幸断裂KlSCC -主均曹蚀4厅王是时局丁乎国古)图10.)j腐蚀K，-Tr曲线示意图航空工业部发布9& 1985-01-01 实施HB 5295-84 2 术语、定义及符号2. I 应力场强度因子K，线弹性体中I型理想裂纹尖端的应力场强度因子.2.2 初始应力场强度因子K1i一一应力腐蚀试验开始时，试样预裂纹尖端的应力场强度因子。2.3 平面应变断裂韧度K，c线弹性体中I型理想裂纹尖端在平面应变状态下的裂纹扩展阻力。2.4 应力腐蚀开裂门槛值Krscc纷走材料在特定腐蚀介质中受I型载荷，在平l副主变条件下，在规定的K1SCC截取条件下的应力腐蚀裂纹扩展阻力.若应力

3、场强度因子K，高于K1SCC材料就一定会发生应力腐蚀裂纹扩展;若低于K1sc口，则无应力腐蚀裂纹扩展，或应力腐蚀开裂能力的一个指标。2.5 本方法中采用的符号及单位w-一一试样宽度，毫米;B 试样厚度，毫米;L一一试样沃度，毫米;a(l一一试样线切割缺口长度，毫米;as 试样两表面的缺口长度和疲劳裂纹长度之手!l的平均值，毫米;a一一试样厚度的1/4、2/4、3/4处的缺口长度和疲劳裂纹l主度之和的平均值，毫米嘈M-一-悬臂梁试验机加在预裂纹试样裂纹面上的纯弯矩，公斤力米.0:-一-材料的条件屈服强度，公斤力/毫米2;K一一材料的平面应变断裂韧度，公斤力/毫米3尼，K1x一-用非标准方法测得的

4、平面应变断裂韧度，公斤力/毫米弛T一一-应力腐蚀断裂时间。分、小时或夭;一一估算欲加载荷时，l旦旦，:试样断裂后计算KIi时，。1一旦。飞毛3 试验装置3.1 本方法采用悬臂梁试验机。试验机应有足够的刚怕和稳定性，其力值精度达士1.0%。3.2 试验机的装夹部份，要求试样中心裂纹面到装夹端的距离大于w.3.3 本方法采用的试验机应附有控温和记时的自动装置。4 试样制备99 HB 5295-84 4.1 试样形状(见图2) 试样厚度B注2.5(Krcl02)2，宽度W=2B，预制裂纹i主(线切割缺口和疲劳裂纹之和)a=0.5W在满足上述条件下，可根据不同型号悬臂弯曲试验机机夹具尺寸选定试样的厚度

5、B，宽度W和长度L( L ;. 8B ) 2 试样几何尺寸图4.2 试样加工要求4.2.1 槽口。16+ 0.02在热处理后用细丝线切割加工。4.2.2 精磨时顺着L方向。(.+角揭.一4.2.3 要求试样两端加工-光洁度V4，但有的试验机并不要求光洁度.4.3 开疲劳裂纹4.3.1 开疲劳裂纹前必须用汽油将线切割槽内清洗干净。4.3 .2 开疲劳裂纹长度为2.5毫米。先在试样一侧表面自缺口端部0.5W处划线，卅疲劳裂纹时应注意控制开至划线处，总裂纹t主度a应尽量控制在O.5W-05mm围内，当W25毫米时，a应为05WGmw.当无法准确控制试样的疲劳裂纹氏度时，如果应力腐蚀试验结果因预制裂纹

6、较长，致使断裂时间比低Kr，的还长:或者反之因预制裂纹较短，致使断裂时间比高KJi的还矩，则该试样无效。4.3.3 在疲劳裂纹扩展的最后阶段，18疲劳载荷引起的应力场强度因子最大值Kfm趴与杨氏模量E之比应符合下式要求Kfmax尼=0.01毫米1尼4.3.4 疲劳载荷应力比R应满足。R 0.1 4.3 .5 疲劳裂纹面与缺口中心面的最大偏差应小于100 4.3 .6 开好疲劳裂纹的试样应放置在F燥器中以备试验.4.3 .7 用高Kr逐点逼近法，试样8-10个电以低Kr逐点逼近法，试样3-4个。5 试验条件5.1 由于腐蚀介质是决定材料的Krscc值的重要因素之，因此必须根据试验目的选择腐蚀介质

7、，最好是模拟使用环境。对于航空结构材料，通常选用3.5%NaC1水溶液(用去离()() HB 5295-84 子水和化学纯的氯化纳配和tl)作为腐蚀介质V!rJ基本数据。5.2 试验温度为35+ 1 C。5.3 必要时，除预制裂纹面外，其它与腐蚀介质接触的表团均以透明涤纶胶带贴封，以免腐蚀产物影响观察试样表团裂纹。5.4 所配制的3.5%NaCI水溶液，共pH值为6706 试验过程及结果处理6.1 测量并记录试样一厚度B和宽度W，测量值精确到0.01o!l;)征。6.2 测量试样两表面预制裂纹长度，并计算其平均直气。6.3 按欲加的K粗略计算应加的弯矩M，即:式中二1-旦且飞毛3/2 KT;

8、, B , W M= (公斤米)3 .3 ,1/2 4.12 () 6.4 若用高Kr值逐点逼近法，可先以一个试样O.6Krc试验，然后根据断裂情况确定下个和其它试样的Kri进行试验，直到满足Krscc截取条件为11:若用低Kr值逐点逼近法，可先以个试样逐级递增K，进行试验，直至断裂.但在断裂FFr-级的Kr值下的持续时间必须大T100小时。然后再用其它试样在此Kr值附近进行试验，直到满足Krscc截取条件为止。6.5 用酒精棉球擦净试样表面并吹干，但要防止酒精选人疲劳裂纹表面。6.6 将恒温用的加热器放人溶液盒内，再将试样插人溶液盒套孔中，然后再装有试验机上。注意试样裂纹面应垂直于悬梁的中心

9、线，以使裂纹田受到纯弯曲，防止扭矩J，.t。6.7 用真空封泥将溶液盒的试样套子L封严，使不漏j商溶液。6.8 4守预先配制好的3.5%NaC1水溶液IJO人溶液盒中，使液jm略高T试样，试验中斐求保恃液面高度(加入去离子水保持液面), 6.9 控制溶疲温度至35士1c, 6.10 l安计算的弯矩加载，加载时要平稳、缓慢，防止冲击载荷。6.11 记录试验加载开始和断裂(或截止)的时间(记录表见附录1)。6.12 测量断口的预制裂纹民度回用读数显微镜测量试样厚的1/4、2/4、3/4处的线切割缺口和疲劳裂纹沃度的和，测量值精确到0.01毫米然后求出平均裂纹民度a。6.13 用各试样所加的弯矩计算

10、其真实的Kll、KI2 .值4.12M (-3_，3， 112 (),;.Jo,-*312 K Ji =一一一(-u) (公斤力/毫米) BW 3/2 式中=1立W 为了便于计算，将4. 12 (L勺112的计算值附表王后(见附录2)。6.14 以K为纵坐标，Tf为横坐标，用高Kr值逐点逼近法得到的Kll、KIO与所101 HB 5295-84 对应的Tn，T.做比一Tf曲线。7. KISCC的截取条件本方法截取KISCC的条件如下.( 1 )当Kr-Tf曲线出现斜率急剧变小的情况后，没有裂纹扩展条件下的Kr(令其为KJnCI: )的最小试验时间(t而)应当是试样的有效完全断裂的Kr(令其为K

11、rcg)所需的最大时间(t，)的1.5倍，即t不断It断;.1.5 ，并同时满足下述条件(2 )和(3 ) ;或对铁合金不少于100小时，开拧目不少于1000小时，取其不断的Kr作为K，sccQ J1J2 ( 2 ) Krscc的最大差值应当是小于或等于KInCg点和KICg点的平均值的10%，即(KICg +KInCg ) KICg-KIneg410%2 ( 3 ) Krscc值应当是KICg和Krnc窑的平均值，即，KT(， = KICg + KI向ISC =一一一一句一一一一8 试验报告试验报告应包括下述内容8.1 材料牌号、炉批号、规格和来源、;8.2 试样热处理状态;8.3 试样厚度

12、、宽度、长度、裂纹平面取向;8.4腐蚀介质成份、温度、pH值，8.5 材料的Krc、b、凹，8.6 !刷得的材料KlSCC值;8.7 必要时注明断口情况.HB 5295-84 附录l悬臂弯曲试样Krscc试验记录表试样序号|材料在西:，!t占.状态取自。D.2 i Gb 。KICkQ (罪)I(ks/mm;, 腐蚀试验士Kr Scc kB/mm/ ) 质.温应得计算公元一一.-式申a-j-hw 式thazl，aw K,.B.W J7. l，Ma-L-一-:;-074.12(.-a).t = 4. 12M 1.-_. 1 1 2.K1=B.W;(扩-a)/:表面预制裂纹试样1w 1 B 1最皮(

13、mm)编号I(mm) I(mm) 1. 也L 试验机号码矩l乍一卜牛一一十一一卜一卡-103 HB 5295-84 (附录2悬臂梁弯曲试样的F(主)值)w a/w 0.000 0.4 10 8.897 0.420 9.148 0.430 9.408 0.440 9.679 0.450 9.960 0.460 10.253 0.470 10.559 0.480 10.878 0.490 11.2 12 0.500 11.562 0.510 11.928 0.520 12.313 0.530 12.717 0.540 13.143 0.550 13.591 104 KI=生TF(主)BWJW w

14、3,112 F( .:c.) =4.1 21-(一)-J_(I_一)J 1 飞厅、V飞、0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 8.922 8.947 8.972 8.997 9.022 9.047 9.072 9.174 9.199 9.225 9.251 9.277 9.303 9.329 9.435 9.481 9.488 9.515 9.542 9.568 9.596 9.706 9.734 9.762 9.790 9.818 9.846 9.874 9.989 10.018 10.047 10.076 10.105 10.134 10.16

15、4 10.283 10.313 10.343 10.374 10.404 10.435 10.466 10.590 10.622 10.653 10.685 10.717 10.749 10.781 10.911 10.944 10.977 11. 010 11.043 11. 077 11. 110 11.246 11.281 11315 11350 11.485 11.420 11.455 11.598 11.634 11.670 11. 706 11.743 11.780 11.816 11.966 12004 12.042 12.080 12.118 12.157 12.196 12.

16、3 52 12.392 12.432 12.475 12.513 12.553 12.594 12.759 12.801 12.843 12. 855 12.927 12.970 13.013 13 .1 87 13.231 13.275 13 .3 20 13 .364 13.409 13.454 13.638 13.684 13.731 13.778 13.825 13.872 13.920 0.008 0.009 9.097 9.123 9.3 55 9.382 9.624 9.651 9.903 9.931 10.193 10.223 10.497 10.528 10.813 10.846 I Ll44 I Ll78 11.490 I L526 11.854 11.591 12 .234 12.274 12.635 12.676 13.056 13.099 13.500 13.546 13.968 14016