1、G/T 15970.6-1998 前言本标准等同采用国际标准ISO7539-6，1989(金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第6部分顶裂纹试样的制备和应用。GB/T 15970在金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验总标题下，包括以下部分第1部分(GB/T15970.1-1995)，试验方法总则;第2部分弯梁试样的制备和应用;第3部分(GB/T1G970. 3-1995) , U型弯曲试样的制备和用用，第4部分单铀hn载拉伸试样的制备和应用;第5部分(GB/T15970.5-1998) ，C型环试样的制备和应用z第6部分(GB/T15970.6-1998)，顶裂纹试样的制备和应用，第7部分慢应变速率试验;第8
2、部分焊接试样的制备和所用。第2、4、7、8部分标准将陆续制定。本标准的附录A是标准的附录。本标准自实施之日起，代替GB/T12445.1-1990mJ 主C制FhN问w C A 60仕睹J咽钉匾蛐半在12.5-50半高H厚度/l2H净宽W10H麟小且宽Cc-wt d 螺钉直怪dO.75 H，、缺口宽度N-.O.14H最大有效缺口长度12H 注I 俨商互栩平行和垂直.偏差在0川2H范围内(H为读数值)。2 1节每个面上日白、与表面的顶部和底部等距离，偏差在0.001H范围内(H为读数值)0 3 螺钉中心线垂直于试样中心线，偏差l 生螺钉的材料与试样的材料相同p细螺齿为正方形或六角形头。图2c)双
3、悬臂试样的比例尺寸和公差7拭叫GB/T 15970. 6-1998 号/全部mm H士Q.8%B/2 l 出盯OU节60士2b 1. 2 二三的N787 y-y 厚度=B净宽度W=2.55 B 总宽度C=3.20 B 半高H=1.24B孔直径D=0.718B士0.003B 有改缺口长度1=0.77B 缺口宽度N=O.06 B 螺钉直径1=0.625徨表面互相平行和垂直，偏差在0.002H范围内(H为读数值)。螺钉中4、线垂直于试样中心线，偏差10。蝶钉的材制与试样的材料相间P细螺齿为正方形或六角形头B图2d)T形模形张开加载试样的尺寸比例和公差l 2 3 GB!T 15970. 6-1998
4、。呈y-y 净宽W厚度BO.50 W千七0.01W 孔轴线到内径切线XO.50 W土0.005W 缺口宽度N1.5最小mm(O.1W最大)缺口深度1-0.3W fL轴线到试样面Z0.25W士0.01W 孔轴线到外表面TO.25W士。町01W 孔的直径DO.25 W土0.005W E ll1n、L z 注:全部表面都平行和垂直，偏差在0.002W范围内(W为读数值吧表面垂直yY面，偏差在().02日范围内(W为读数值)。图2e)C形试样的尺寸比例和公差5.2.6 如果需要的话，例如，在难以准确地控制疲劳裂纹的萌生和(或)扩展的情况f，不妨采用如网3所示的人字形切口试祥。必要时，此缺口的角度可以从
5、900增加重IJ12000 5. 2. 7 在需要测定裂纹张开位移的场合，如在对恒位移试样施加挠度时.安装引伸11的切口可以加f.成如同4a)所示的切口，切口可以分别用螺钉拧紧或者粘到试样切口的相对的两侧.如图4b)f可，i2.5:-;-;-1 .-二iRH2j .( I ) 斗最终/W的比值处在范围。.15 ,._. O. 55时条件最传(W-a)无影响试样除外。6. 5 为了避免分别由切口和裂纹产生的应力场的互相作用，裂纹用限制在图7所尽的包络线内。6.6 )了确保应力强度分析的有效性，应废检查试样两个侧面k疲劳裂纹，以保证疲劳裂纹而不得偏离切门半而10。以上，长度差值不得超过5%W。试验
6、段边缘斗L 飞飞、 飞-3D I J -J -t r- 时弯曲试验段试验段1m载结-一一一一一一一一一-飞一-一_J一-一一-一一一-Q bl 1伸试验段因7切口和疲劳裂纹的包络线极限尺寸和形式GB/T 15970. 6 1998 气、=骂, J l d 弯曲或者拉伸试验试样的例子在疲劳裂纹尖端位于包络线顶端，整个机械切口将位于所耶包络线以内)图7(完)、川FJ/-、0/-一1气。一的中心裂纹桓l) ;在fI.i 11 L .川r( 1、li二L飞二-1UJ L 饵_.J。c)三点弯曲。r- -., ，-一-，L_一、-一dJ盖骨梁e)模%张开加载试样(WOL民18 介质榕在断裂力学试样的位置
7、7Q8 7 试验步骤7. 1 综述GB/T 15970.6-1998 7. 1. 1 试验之前测定试样厚度或宽度W或(W-al无影响试样的半自II咽精确到O.1 给出的关系来t算在特定的裂纹长度比a/W下，产生给定应力强度值所需的挠度。光滑的和侧面?什曹的丁WOL试样的典型柔度定标曲线如图10所示。加载之后应该去掉引伸计。800 :. ! 1 SO 140 110 100 60 50 10 飞, 0.3 GB/T 15970. 6-1998 载伯V -￥E -C, -_ :- r二-卢一a Vy=(-2二，)Va+C1 厂军是组尖墙三h图9V和V，之间的关系和测量位置5%面缺口的经瞌值。a w
8、 。光滑噩噩值图10T型模形张开加载试样在中心加载线k的柔度比较G/T 15970. 6-1998 7.2.4 H试佯与介质接触，就开始盹测裂纹长度随时间的变化关系，可以采用光学法直接测定或背面应变法间接测定。当发生裂纹扩展时，!世力强度因子F降。裂纹t主度随时间变化曲线的斜二年决定裂纹扩展速率。后者通常是对裂纹长度随时间变化曲线进行罔解微分来m得的。裂纹可以最后终止，终I后的K值即为K.盯。然而，通常裂纹以G种极低的速率扩展，而K，盯却是按照一个任意选择的裂纹扩展速率测定的。最恰当的终止扩展速率值取决于具体考虑的金属与环挽体系，并且各个部门之间的意见必须一致。对于高强度合金，速率约为lO-m
9、m/s0但是实际经验表明.应力腐蚀裂纹能够在速率低于10-mm/s的速度下扩展。如果K缩短裂纹终止时间07.2.5 当认为裂纹已经停止扩展时，测定裂纹长度并计算应力强度，得到一个暂定的KISC(值。这个值可以通过更换引伸计和记录的挠度确定。然后将试样卸载并接着在拉伸试验机t重新加载，测定相院的载荷，最后将试样断开并测定最终应力腐蚀裂纹长度的最大值和最小值，测量误差不大于口.5%lr。同时还在25%8、50%B和75%B兰个位置上进行测定。应该以后三个测定值的千均值竹为计算K盯的有效裂纹1:度。如遇到下面的情况，则认为试验无效za)这三个测定值中的任意两个之间的差超过2.5%W; bl最大和最小
10、裂纹长度相差大于s%W;c)裂纹面的任一部分所处的平面偏离切口平面大于100; d)因子2.S(K，町/Rro.，)2大于试样的厚度和裂纹长度。7.3 用裂纹初始法测定K，缸C7- 3. 1 恒载荷或恒位移试样都可以采用初始法测定Krscc 0 7. 3. 2 用裂纹初始法测定KISCC值时，需要-组试样.7.3.2.1和7.3. 2. 2所述的两种方法都可以采用。7.3.2.1 在时间紧迫而试样和试验设备较多的情况下，最合适的方法是同时暴露-组力u载到不同K值的试样，预计的K，scc值应处在这个K【i范围以内。7.3.2.2 在时间允许的情况下，用折半查找法测定KTSCC值，该方法不仅准确度
11、高，而且对试样和设备的利用都较经济。这要求先用个试样，按推荐的方法测定材料的断裂韧性K;C(如果无效.则为KQ), 该KIC值成为Krscc的上限。然后在KlC年半的初始应力强度下进行应力腐蚀试验，随后的试验依次按照如GB!T15970.1中的表所示的不同K，c分数加载，具体加裁量，应视原先试验，t，试样是再产生裂纹扩展而定。7. 3. 3 使用恒位移试样时，施加的挠度应同7.2.2和7.2. 3一致。对于恒载荷试样，为了产生某均力强度所需的载荷，可以按图5c)和图Sdl给出的关系式进行计算。加载用的试验机应只有+.1;y(:的加载精度，而加载卡具应尽量做得光滑，加载前将试样暴露到试验介质中去
12、。7.3.4 施加所需的载荷或位移后，立即开始计时。为了初步测定成力腐蚀界限值Kscc.可任王军选择试验持续时间。试验持续时间的长短取决于所研究的材料和环境，并且要得到供需双方的同意但是对r初步试验，铁合金的试验时间一般定为10h，低合金超高强度钢为100h，较低强度的马氏体时效类型的高合金钢为1000 ho铝合金的终止时间可以适当缩到最短。7.3.5 在试验期间，裂纹长度可用光学方法定期监测或通过电阻法、背面应变法或位移jl伸法进行连续监测。至于用哪一种监测方法，要根据实验的具体情况决定。这些方法可以方便地测出裂纹的萌生.并能够测定裂纹扩展速率随应力强度变化的函数关系。7.3.6 试验完成后
13、，检查试样是否有裂纹扩展。如果没有变化，则将试样断开并测定疲劳顶裂纹长度的最大和最小值，尽可能接近到0.5Wo并且进一步在25%B、50%B和75%B二个位青进行测定。最后三个测定值的平均值作为计算KQS凹的有效裂纹长度。当KQ臼配盯r阻-二K无效.a)后4个测定值中的任窟两个之间的差超过2.S%W号80 J GB/T 15970.6-1998 b)最大利最小裂纹长度之间的差超过5%W;c)疲劳裂纹面的任一部分所处的平面偏离切L1平面超过10。，d)疲劳裂纹不在个平面上，因存在多核效应，时因子2.S(K町仁/RpIJ.2)2大于试样的厚度或裂纹长度qf)疲劳裂纹长度拥l不准。事实表明.当K大于
14、K町时咱会产生J主力腐蚀裂纹扩展。所以在所元成的.gll试轮中，Kl旧是不发生应力腐蚀裂纹扩展的最高K值。7. 3. 7 如果时间允许，最初的KISC(值的可靠性可以通过进一步的应力腐蚀试验米核实u此i式验的应J强度需等于最初的K，盯债，11U试验时间却要增加一个数量级。如果该试验显示出裂纹扩展，则需范步试验。此外，关-K阳的时间相关性，也可通过绘制试样的破断时间曲线图得到。该图表明.破断产生在与Kr;成函数关系的暴露时间内，从1m证实是否存在如同11所示的沛rI-t K ISCC值的曲线。8 /KIC 一一一-一一一-一一|、| I 斟l气l;!Ii I - +i I - I 西l、l茸I气
15、|、二、l试验终业的ff.童时间r-破断时间的对数-图11用破断时间试验方法得到的应力腐蚀数据图示试验报告有关试验结果的报告，在8.18.6作了详细说明。_.-I. I ,- - 8. 1 详细描述试验材料包括化学成分，组织状态以及力学性能，产品类型和截面厚度。8. 2 试验环境，包括环境的化学组成、电化学条件、温度、压力和应用的方式(如全浸、喷雾气事), 8. 3 对于每个试样:a)试佯类型和加载方式pb)厚度B(如果有侧面槽则为Bn),mm; c)宽度，mm;d)半高仅用于(W-a)无影响试样JH, mm; 川疲劳预裂纹)裂纹扩展终止段的疲劳应力强度因子儿;B02 GB/T 15970.6
16、-1998 2)疲劳载荷比R，3)预制裂纹过程中的温度和环境。f)疲劳预裂纹的长度们g)初始应力强度Kj ,; h)暴露到介质中的起始时间和开始加载时间以此总的暴露时间30裂纹是否扩展对于恒位移试样为裂纹终止), j)是否产生断裂，如果产生，iG下破断时间;k)裂纹平面和扩展方向，按图6所示的标记表示。8.4 K值(如果不满足有效判据，则是KQ)0 8. 5 K .值(如果不满足有效判据，则是KQscc)要注明K，50:是用裂纹初始法还是用终止法得到的，以及所用的判据。8.6 能得到的裂纹扩展数据(平均值或作为应为强度的画数)。803 G/T 15970.6-1998 附录A(标准的附录)应力
17、腐蚀试验中切口试悍的采用A1 范围A 1.1 断裂力学试样可以在不带疲劳预裂纹的钝切JU条件下进行试验，这样的试验只是在要求评价构件戎部件的钝切口上能产生环境促进开裂条件的情况下进行。A 1.2 钝切口试样可用在1.2和1.3中所述的基本几M尺寸和力11载方法。A2 符号除在第3条巾定义预裂纹试样所用的符号外，还使用以r-符号.L，从切门根部到切口外边或到加载点轴的距离，具体取决F试样几何形状;n名义应力;阳:用弹性力学计算的最大切口应力;mll t用断裂力学方法计算的最大切口应力;丁h，切口表面应变的界限值。超过该值，在特定试验条件下将萌生和扩展环境促进开裂;川切口应力的界限值。超过此值，在
18、特定的试验条件F将萌生和扩展到:境促进开裂，r , 切口根部半径;K( :理论1的弹性应力集中因r.K :按切口深度和施加载荷计算的表现裂纹尖端应力强度因子;M弯矩;泊松比囚A3 原理A3. 1 试验涉及到带有机械切口的试样，暴露到他学腐蚀性环境巾时，在施力点受到tE3.载荷、tg优移或者是一种单调增加的载荷。其目的是从通过弹陀力学计算的最大切口应力时，计算界限表面所变fh 并且来定量表示能产生环境加速裂纹扩展的条件cA 3. 2 如果在钝切口试样k用弹性力学计算的最大应力得到的最大应变值，与在研究的结构件及部件上的最大应变间的相互关系经检验是有效的.则叮用经验数据来保证构件内的印力不会引起环
19、境促进开裂。A4 试样A4.1 综述其他与第5条所述的预裂纹试样相似的钝切口试样，除了没有疲劳裂纹外，都口以使用。A4.2 试样设计与预裂纹试样相似，试样尺寸应足以维持切口根部以平面应变状态为主，间为在此状态札切U根部的理性区受到约束，其总的切口应变，即弹性加理性眼变，将是某种特定材料的弹性计算最大切1I P 力的准值画数。应该规定理性区尺寸和切U根部半径比切口深度要小。因此推荐-U切口深度1.和厚度B不小于2.5(K1 /Rp).z)2，其中KL1是根据所加载荷和1切门深f! I引的;现应力强度;bl叨口根部半径r，应满足比值Fr/(lV lJ不超过0.208U4 GB/T 15970. 6
20、-1998 A4. 3应力A4. 3. 1 最大的切口应力能够用弹性力学方法由名义应力和弹性所力集中因于K飞的乘积计loA4. 3.2 弹性应力集中因于孔，能够用弹性有限元分析h沾一按照公布的表计算或用关系工:1(KI-mk ,/cY 来计算。公式中的mk=2K/Q应该指出，而种方法的准确度随切u半径的增加而减小门A4. 3. 3 名义所力吼，取决T试样的几何形状。对于弯曲试佯.风二日M/(W-L)B.公式中的MIL弯矩。对于紧凑拉伸试样.A4.4 试样ffilj备p ,3(W+L) 二l一一一一J一一一一+lJL(W_L)Jj JC W-L 也4.4. 1 在热处理后，采用类似于有关部件创造
21、的机加T条件，加上试样切口。A4 .4.2 鉴于缺口试样产生裂纹所需的载荷比预裂纹试样大，因此需要使用稍大的阳U深度约O.6 A4. 4. 3 在试验之前彻底除泊。A5 程序A5.1 界限表面hL力町、，大于此值，材料对环境促进开裂敏感，可用恒位移或者桓载荷试祥按7.3条提出的由裂纹初始法，测定K:SCl的分析方法进行测定。A5.2 相应的界限表面应变值Th大于此值，材料对于环境促进开裂敏感.可用以F关系式进行汁算自A6 试验报告(12)an E 除列于第8条的有关数据外，每个试样都要记录以下的内容zd切口半径r，b)切口深度L;c)切口的加士方法和所用的加工参数(因为这些可以影响切口的表面状恋，从而影响产牛环境促进开裂所要求的条件)。805
