HB 5293-1984 楔型加载的WoL预裂纹试样Kiscc试验方法.pdf

1、中华人民共和国航空工业部部标准的WOL预裂纹试样K1SCC试验方法HB 5293-84 标准运用于评定高强度钢、铁合金材料抗应力腐蚀开裂性能。提供材料的应力腐t虫开裂丁槛应力场强度因子KISCC及裂纹扩展速度da/dt数据El 原理采用恒位移WOL试样测定K1SCC的原理是试样加载后位移保将恒定。在应)J腐蚀试验过程中随着裂纹扩展，裂纹尖端应力场强度因子K下降，直到裂纹扩展速率da/dt降到某一给定值，裂纹尖端应力场强度因子K降到KISCC即等于该材料在特定环境中的应力场强度J;JF门槛值。本方法运用千分表作裂纹张开位移指示器对试样进行加载，于分表指爪的位移(I引1) 即给定的螺钉加载的恒定位

2、移V，然后将加载好的试样放人试验环境中，并用读数显微镜跟踪测量裂纹氏度，从而作出at曲线，并依此求得裂纹扩展速率咔t一与应力1场茹础础j强由虽卸J川的关系曲线即也(号?)KLI曲线。航空工业部发布;f旨主支载荷线 (去)v C 1三28.9罔l千分表测量裂纹开口处张开位移V的位置和V-(关系1985-01-01 实施91 HB 5293-84 2 术语、定义及符号2.1 应力场强度因子K1一-线弹性体中I型理想裂纹尖端应力场的强度.2.2 平面应变断裂韧度K1C一一裂纹尖端平面应变状态下的裂纹扩展阻力。2.3 应力腐蚀开裂门槛值K1SCC一一指在特定介质作用下裂纹尖端平面应变状态下的裂纹扩展阻

3、力。92 2.4 裂纹扩展速率da/dt一一应力腐蚀过程中，单位时间内裂纹扩展的量，2.5 疲劳应力强度因子Kf-一-由疲劳载荷在裂纹尖端附近区域引起的应力强度因子。2.6 本标准中采用的符号及单位w-一由载荷中心线到试牛羊末端的距离，毫米;B一一试样厚度，毫米，aN一一缺口长度，毫米-af一一疲劳裂纹长度，毫米咱a。一一初始裂纹长度，毫米;a一一表现裂纹沃度，毫米;ascc 应力腐蚀裂纹长度，毫米，a, 止裂时裂纹长度，毫米;ac一一试样断面中心处的裂纹长度，毫米，aI、aR一一分别为试样断面左右两边处的裂纹长度，毫米咱K1一一裂纹尖端应力场强度因子，公斤力/毫米3心;K1C一一平面应变断裂

4、韧度，公斤力/毫米35;Kri 初始应力场强度因子，公斤力/毫米32Kfmnx一一最大疲劳应力强度因子，公斤力/毫米口，0_2一一材料的屈服强度，公斤力/毫米2咱E一一材料的弹性模量，公斤力/毫米;V一一加载后裂纹开口处千分表指示的张开位移，毫米;8一一载荷中心线处张开位移，毫米;t 裂纹扩展速率，米砂，(专)11区裂纹扩展速卒，树，y (主)一-WOL度样应力强度因子K1的标定系数.3 试样制备3.1 推荐的试样尺寸，见图2。HB 5293-84 4主图2括主荐的WOL试样尺寸3.2 试样加工技术要求3.2.1 表面A，对岛的不垂直度允差。1，其他各丽的不垂直度0.06。3.2.2 MI6中

5、心线与厚度的中心线相雹合。3.2.3 MI6中心线与中18孔中心线相重合.3.3 加载螺栓3.3. 1 加载螺栓为正方蝶、头，具体尺、t，见图3, 图3加载螺栓尺寸3.3 .2 加载螺栓采用硬度HRC 61的轴承钢.3.4 加载垫块3.4 .1 加载垫块尺寸，见图4 -一咱b图4加载垫块尺寸 :t 9飞HB 5293-84 3.4.2 加载垫块采用硬度HRC 61的轴承钢。3.5 试样尺寸的选择在满足平面应变条件B，30注2.5(K1C/02) c的情况下，当试样尺寸按比例变化时，于分表中，心线到试样端面的距离亦要按同样比例变化。3.6 试样取向3.6.1 当材料为矩形截面时的取样方向为短横向

6、S-L或长横向T- L (图5)。/ C为Iml3li 矩形截面取向3.6.2 当材料为扁圆形截面时的取样方向为C-R方向(I到6) ，图中R为径向，周切线方向。5 r r 草韭且(1J占-R _J 1._ 扁自l形截面取问3.7 试样数量有效平行试验样品不少于5个.3.8 试样清洗试样机械加工完后应立即用汽油，酒精仔细清洗干净，特别是线切割沟槽内要认真清洗干净，然后置于干燥器中.3.9 预制疲劳裂纹3.9.1 疲劳裂纹沃度af在2.0-2.5毫米左右.94 图6HB 5293-84 预制疲劳裂纹时采用的最大疲劳强度因子K阳眠不超过60%K1C疲劳裂纹面与缺口中心面的最大偏差应小于100为了测

7、定裂纹开口处的张开位移，推荐采用测量范围为。一l毫米的千分表。千分表架，尺寸见图7 试验设备3.9.2 3.9.3 4 4.1 4.2 EM !自lt 一1试验条件试验程序5 5.1 5.2 6 HB 5293-84 6. 1.2 酋先确定初始应力场强度因子KIj值，然后计算初始张开位移v.6. 1.3 为防止试样表面产生锈蚀，使试验溶液保持干净，不影响裂纹的观察:防止i式样表面对裂纹内表面电化学体系的影响，本方法推荐采用H06-2坏氧漆对试样、螺栓及垫块作保护，试样两表团裂纹扩展区用透明聚酶胶带封样。6. 1. 4 用丙酣将千分表架及试样端面擦拭F净，然后用502胶将千分表架粘贴在试一样端部

8、并保证表架垂直平行，千分表架夹块与千分表顶针垫块间的距离3-5毫米为宜。6.15 将千分表装入表架上并用紧回螺钉固定，如图8所示。y 图8装有千分表的WOL试样6.2 加载6.2.1 试样加载前在试样的螺纹处及加载螺栓，垫块上涂层薄的凡士林。6.2.2 将试样置于台钳二夹紧，用扳手匀速加载至到千分表指针达到计算的位移V为6.2.3 从试样上取下千分表及千分表架，待作环境试验6.3 环境试验6.3. 1 用注射针往加载好的试样沟槽裂纹处注射试验溶液，并尽快投人到预先准备好的试验环境中作试验，加载螺栓及垫块要露出液面.6.3.2 试样开始环境试验后，用读数显微镜单面跟踪测定起裂前的孕育期及裂纹扩展

9、民度。当裂纹扩展速率超出平台区后，测量裂纹的时间可适当长些，亦可不定期测量，百到裂纹扩展速率da/dt 10-9米秒(0.086毫米/天)为止。6.3 .3 试验结束后取出试样，用吹风机吹干后将试样夹在台钊上用扳手继续拧紧加载螺栓直到试样断开，然后将断开的两块匹配断口充分冲洗干净并吹干。6.4 终止裂纹的讪呈试样断开后，在断面上测量几个位置上的裂纹长度(如图9) .有效裂纹长度由下雨关系式计算96 Y HB 5293-84 aL +4aC +aR ac =一6一一8 u u 6 图9测量断面裂纹长度示意图7 KISCC及da/dt计算7.1 K1SCC值的计算7. 1.1 应力场强度因子也计算

10、公式KI (VElJa) Y (a/W) ( aIW ) exp10.5038一115.5966( aIW ) +408.3886 ( a/W ) 式中708.3414 ( aIW )3 +602.0491 (a/W)飞2008235(dwfV一一裂纹开口处张开位移;E一一弹性模量;Y (aIW)-一一应力场强度因子K，的标定系数;a一一裂纹长度，当计算初始KIiM裂纹长度a等于初始裂纹1:度酌，当计算K1S(飞、日才a等于试样断开后表面上测得的有效裂纹长度， 其值见附表。7.2 19 ( da/dt ) K，关系曲线7.2.1 根据应力腐蚀裂纹扩展试验数据绘制成裂纹氏度a与时间t的关系曲线。

11、7.2.2 根据a-t曲线用最小二乘法或中值法求得(da/dt ) ，然后将对应于某速率下的裂纹长度代人K，t十算公式，可以获得对应于某一速率下的应力场强度因子托，从而获得Ig ( da/dt ) -K，曲线。97 HB 5293-84 7.3 试验有效性检验有效平行试验样品不得少于5个并且还必须满足下面条件:W-a注2.5( Krc/02)? 7.4 试验报告7.4 .1 材料牌号、规格及来源。7.4 .2 试样的热处理状态.7.4.3 材料的机械性能b、0，2、Krc、礼7.4.4 试验条件:腐蚀介质的成分和浓度、温度.7.4.5 Krscc值。7.4.6 (da/dt)值。附表WOL预裂

12、纹试样应力场强度因子Kr标定系数Y( a/w )值a/w 0000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.rJ06 0.007 0.008 0.300 。1157。1151。1146。1140。1135。1130。1125。1120。11150.3 10 。1106。1101。10970.1092 1. 1088 。10840.1080 。10760.1072 0.320 。1065。1061。10570.1054 。10510.1047 。10440.1041 。1038。330。1032。1029。10260.1023 0.1021 。1018。1015。1013

13、。10100.3 40 。1006。1003。10010.0999 0.0997 0.0995 0.0993 0.0991 0.0989 0.350 。09850.0983 0.0981 0.0981 0.0978 0.0976 0.0975 0.0973 0.0972 0.3 60 0.0969 0.0967 0.0966 0.0965 0.0963 0.0962 0.0961 0.0960 。09580.370 。09560.0955 0.0954 0.0953 0.0952 0.0951 0.0950 0.0949 0.0948 0.3 80 。09470.0946 0.0945 0.0

14、944 0.0944 0.0943 0.0942 0.0941 0.0941 0.390 0.0940 0.0939 0.0938 0.0938 0.0937 0.0937 0.0936 0.0936 0.0935 0.400 。09340.0934 0.0934 0.0933 0.0933 0.0932 0.0932 0.0932 0.0931 0.4 10 0.0931 0.0930 0.0930 。0930。09290.0929 0.0929 0.0929 0.0928 0.420 0.0928 0.0928 0.0928 0.0927 0.0927 0.0927 0.0927 0.09

15、27 0.0927 0.430 。09260.0926 0.0926 0.0926 0.0926 0.0926 0.0925 0.0925 0.0925 0.440 0.0925 0.0925 0.0925 0.0925 0.0925 0.0924 0.0924 0.0924 0.0924 。4500.0924 0.0924 0.0924 0.0924 0.0924 0.0924 0.0924 0.0923 0.0923 0.460 。09230.0923 0.0923 0.0923 0.0923 0.0923 0.0923 0.0923 0.0923 0.470 0.rJ922 0.0922

16、 0.0922 0.0922 0.0922 0.0922 0.0922 0.0922 0.0922 0.480 。09210.0921 0.0921 0.0921 0.0921 0.0921 0.0921 0.0920 。09200.490 。09200.0920 0.0920 。09200.0919 0.0919 0.0919 0.0919 0.0919 0.500 。09180.0918 0.0918 0.0918 0.0918 0.0917 0.0917 0.0917 0.0917 0.510 0.0916 0.0916 0.0916 0.0916 0.0916 0.0915 0.091

17、5 0.0915 0.0915 0.520 。09140.0914 0.0913 0.0913 0.0913 0.0913 0.0912 0.0912 0.0912 98 0.009 。1110。1068。1035。10080.0987 0.0970 0.0958 0.0948 0.0940 0.0935 0.0931 0.0928 0.0926 0.0925 0.0924 0.0923 0.0922 0.0921 0.0920 0.0919 0.0917 0.0914 0.0912 HB 5293-84 续附表a/咽0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.

18、006 0.007 0.008 0.OIJ9 0.530 0.0911 0.0911 0.0911 0.0910 0.0910 0.0910 0.0909 0.0909 0.0909 0.0908 0.540 0.0908 0.0908 0.0907 0.0907 0.0907 0.0906 0.0906 0.0906 0.0905 0.0905 。5500.090当0.0904 0.0904 0.0903 0.0903 0.0903 0.0902 0.0902 0.0901 0.0901 0.560 0.0901 0.0900 0.0900 0.0899 0.0899 0.0899 0.08

19、98 0.0898 0.0897 0.0897 0.570 。08970.0896 0.0896 0.0895 0.0895 0.0894 0.0894 0.0894 0.0893 0.0893 0.580 0.0892 0.0892 0.0891 0.0891 0.0891 0.0890 。08900.0889 0.0889 0.0888 0.590 0.0888 0.0887 0.0887 0.0887 0.0886 0.0886 0.0885 0.0885 0.0884 0.0884 0.600 0.0883 0.0883 0.0883 0.0882 0.0882 0.0881 0.08

20、81 0.0880 。08800.0880 0.610 0.0879 0.0879 0.0878 0.0878 0.0877 0.0877 0.0876 0.0876 0.0876 0.0875 0.620 。087步0.0874 0.0874 0.0873 0.0873 0.0873 0.0872 0.0872 0.0871 0.0871 0.630 0.0871 0.0870 。0870。08690.0869 0.0869 0.0868 0.0868 0.0867 0.0867 0.640 0.0867 0.0866 0.0866 0.0866 (l.(1865 0.0865 0.0864

21、 0.0864 0.0864 0.0863 0.650 0.0863 0.0863 0.0862 0.0862 0.0862 0.0861 0.0861 0.0861 0.0860 0.0860 0.660 0.0860 0.0859 0.0859 0.0859 0.0858 0.0858 0.0858 0.0858 0.0857 0.0857 0.670 0.0857 0.0856 0.0856 0.0856 0.0856 0.0855 0.0855 0.0855 0.0855 0.0854 0.680 0.0854 0.0854 0.0854 0.01153 0.0853 0.0853 0

22、.0853 0.08853 0.0852 0.0852 0.690 。08520.0852 0.0852 0.0851 0.0851 0.0851 0.0851 0.0851 0.0850 0.0850 0.700 。0850。08500.0850 0.0850 0.0850 0.0849 0.0849 0.0849 0.0849 IJ.0849 。7100.0849 0.0849 0.0848 0.0848 0.0848 0.0848 0.0848 0.0848 0.0848 0.0848 。720。08480.0847 0.0847 0.0847 0.0847 0.0847 0.0847

23、0.0847 0.0847 0.0847 。730。08470.0847 0.0846 0.0846 0.0846 0.0846 0.0846 0.0846 0.0846 0.0846 0.740 0.0846 0.0846 0.0846 0.0846 0.0846 0.0846 0.0845 0.0845 0.0845 0.0845 0.750 0.0845 0.0845 0.0845 0.0845 0.0845 0.0845 0.0845 0.0845 0.0844 0.0844 。7600.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.0844 0.0843 0.0843 。7700.0843 0.0843 0.0843 0.0843 0.0843 0.0842 0.0842 0.0842 0.0842 0.0842 。7800.0841 0.0841 0.0841 0.0841 0.0841 0.0840 。08400.0840 0.0840 0.0839 0.790 0.0839 0.0839 0.0838 0.0838 0.0838 0.0838 0.0837 0.0837 0.0836 0.0836 99