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

ICS77.040.10

H22

中华人民共和国国家标准

/—

GBT387692020

金属材料预裂纹夏比试样冲击

加载断裂韧性的测定

—

MetallicmaterialsMeasurementoffracturetouhnessatimact

gp

loadinratesusinrecrackedChar-tetestieces

ggppyypp

(:,)

ISO268432015MOD

2020-04-28发布

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

/—

GBT387692020

目次

前言…………………………Ⅰ

引言…………………………Ⅱ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3符号和说明………………1

4原理………………………3

5试样………………………5

6试验机……………………6

7试验程序和测量…………………………6

8断裂力学参数的计算……………………7

9试验报告…………………8

()…………………

附录规范性附录适用于各类试验程序的试验机

A11

()……………………

附录资料性附录估算应变速率

B12

()………………

附录规范性附录动态断裂韧性评价

C13

()…………………

附录规范性附录用多试样法测定冲击加载速率下的阻力曲线

D17

()阻力曲线……………

附录规范性附录用归一化方法评定-Δ

EJa18

d

()……………………

附录规范性附录测定断裂韧性特征值

FJ0.2Bd20

()………………………

附录规范性附录有效性判据

G21

()…………

附录规范性附录测定积分断裂韧性

HJ23

()……………………

附录资料性附录试验报告示例

I25

参考文献……………………29

/—

GBT387692020

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准使用重新起草法修改采用:《金属材料用预制裂纹夏比型试样测定冲击加

ISO268432015

载速率下的断裂韧度》。

:,

本标准与ISO268432015相比存在技术性差异这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位

(),:

置用垂直单线|进行了标识这些差异及其原因如下

———“”“”,

将国际标准范围中有关技术背景介绍增加至引言中使标准使用者更易理解标准的技术

(,:);

内容和相关背景见第章的第章

1ISO2684320151

———,,,

关于规范性引用文件本标准做了具有技术性差异的调整以适应我国的技术条件调整的情

“”,:

况集中反映在第章规范性引用文件中具体调整如下

2

●/(、、、、、);

用修改采用国际标准的代替见第章第章

GBT229ISO148-1349.4.5

●/(、、);

用修改采用国际标准的代替见

GBT3808ISO148-26.1A.4C.2.5

●/(、、、、、

用修改采用国际标准的代替见引言第章第章

GBT19748ISO14556346.27.1

、、);

9.4.5A.2D.2.2

●/(、、、、、、

用修改采用国际标准的代替见第章

GBT21143ISO121353D.1D.2.2

、、);

F.1F.2G.2

●/(、)。

用修改采用国际标准的代替见

GBT30069.2ISO26203-28.6F.2

———修改了、与,,(

ΔaJt的定义明确符号的名称定义使后续的图例和公式计算更清晰见

maxgf

第章);

3

———,,

规定了在预制疲劳裂纹过程中最小与最大力比应控制在0~0.1之间符合我国国情以及与

/();

GBT21143保持一致见5.4

———“”“”,

将国际标准与九点初始裂纹平均值之差修改为与九点最终裂纹平均值之差使上下文一

,/();

致并与及保持一致见

ISO12135GBT211439.4.5

———“”,,();

增加总则与三类不同试验机的分类更符合我国国情并便于标准使用者理解见附录A

———()(),();

将原表中t″=t'修改为t'保持上下文一致见表C.1

ff

———,();

将国际标准中的符号修改为与附录上下文一致见

UtotWsHD.2.2

()()

修改了式E5提高数据的准确度见E2

Ⅰ

/—

GBT387692020

引言

/。

本标准与GBT19748关系密切利用仪器化冲击可获得金属材料预制裂纹夏比试样在冲击加载

、,,

速率条件下力位移与能量的关系当满足相应的有效性判据时使用本标准所测得的材料动态断裂韧

。,

性结果与常规大尺寸试样的断裂韧性结果具有可比性由于夏比试样的尺寸较小有效性判据一般较

。,、

难达到然而试验得到的性能结果可用于材料的研发质量控制以及建立冲击加载速率条件下材料性

能与试验温度的相关性。

。,

使用本标准测得的材料断裂韧性与在准静态加载条件下测得的结果存在差异事实上在脆性区

,,

间或韧脆区间开展试验时材料的断裂韧性将随着加载速率的提高而降低而在全韧区间结果恰相反

()。()[]。,

即断裂韧性同时提高有关加载速率或应变速率对断裂韧性的影响请参阅参考文献1此外断

。,。

裂韧性通常也受试验温度影响因此试验者需给出每次试验实际的试验温度与加载速率

,()

当铁素体钢在韧脆转变区间发生解理脆断时由于结果分散性差异性较大而无法通过简单的统

。

计充分表征材料的性能此时需进行额外的试验并采用适用于此类型试验相关的统计方法开展性能评

,[]。

价参见参考文献2

Ⅱ

/—

GBT387692020

金属材料预裂纹夏比试样冲击

加载断裂韧性的测定

1范围

本标准规定了用断裂力学方法对金属材料预制裂纹夏比试样进行仪器化冲击并评价其断裂韧性的

、、、、。

原理试样试验机试验程序和测量断裂力学参数的计算和试验报告

本标准适用于金属材料预制裂纹的夏比试样冲击断裂韧性的测定。

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/金属材料夏比摆锤冲击试验方法(/—,:,)

GBT229GBT2292007ISO148-12006MOD

/摆锤式冲击试验机的检验(/—,:,)

GBT3808GBT38082018ISO148-22008MOD

/金属材料夏比型缺口摆锤冲击试验仪器化试验方法(/—,

GBT19748VGBT197482019

:,)

ISO145562015MOD

/金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法(/—,:

GBT21143GBT211432014ISO12135

,)

2002MOD

/:

金属材料高应变速率拉伸试验第部分液压伺服型与其他类型试验系统

GBT30069.22

(/—,:,)

GBT30069.22016ISO26203-22011MOD

3符号和说明

本标准使用的符号和说明见表1。

表1符号和说明

符号说明单位

(,)

a名义裂纹长度用于预制疲劳裂纹的目的该指定值小于amm

0

终止裂纹长度(+Δ)

aaamm

f0

a机械加工切口长度mm

m

a初始裂纹长度mm

0

裂纹扩展量()

Δaa-amm

0

ΔaJ值确定的裂纹扩展边界mm

max

Δa与位移对应的裂纹扩展量

ssmm

B试样厚度mm

,()

Be试样有效厚度见式E.7定义mm

BN两侧槽之间的试样净厚度mm

C试验机的柔度/

MmN

1

/—

GBT387692020

()

表续

1

符号说明单位

C试样的弹性柔度/

0mN

C试样的理论柔度/

SmN

E杨氏弹性模量GPa

/应变速率-1

dεdts

fg输出频率极限Hz

F施加的力N

F当出现图所示不稳定裂纹扩展时所施加的力

cd1N

Ff预制疲劳裂纹结束阶段的最大力N

,/

Fgy屈服力见GBT19748定义N

,/

Fm最大力见GBT19748定义N

Fs与位移s对应的力N

J动态积分/2

dJMJm

与/中()对应的动态值()/2

JcdGBT21143JcBJB=10mmMJm

JJ值确定的裂纹扩展的上边界/2

gMJm

J,本标准方法定义的J-R材料特性的极限值/2

dmaxdMJm

与/中()对应的动态值()/2

JudGBT21143JuBJB=10mmMJm

与/中()对应的动态值()/2

J0.2BdGBT21143J0.2BLBJB=10mmMJm

/d动态积分变化速率/2-1

dJtJMJms

d

0.5

K动态应力强度因子·

dMPam

0.5

K由积分计算得到的动态应力强度因子·

JdJMPam

dn0.5

y()冲击响应曲线法中的即时应力强度因子·

KtMPam

I

0.5

K平面应变动态断裂韧性·

IdMPam

0.5

K由解理脆断发生时刻J积分值计算得到的动态应力强度因子·

JcdMPam

/动态应力强度因子的变化速率·0.5-1

dKdtMPams

d

,/

KV冲击吸收能量见GBT229定义J

当摆锤降低冲击速度至时所对应的有效势能

KVvJ

00

M摆锤试验机打击锤的总质量kg

n应变硬化指数—

N有效试样数量—

,

Rfd动态流变应力定义为动态屈服强度与动态抗拉强度的平均值MPa

Rmd在断裂韧性试验相同应变速率下的动态抗拉强度MPa

Rpd在断裂韧性试验相同应变速率下的动态屈服强度MPa

Rp准静态应变速率下的屈服强度MPa

(/)

s试样位移根据GBT19748计算得到mm

2

/—

GBT387692020

()

表续

1

符号说明单位

sl试样位移中的塑性分量mm

p

S跨距mm

T温度℃

t时间s

t试样受载至启裂时长s

f

t裂纹启裂时刻s

i

t信号上升的时间s

r

()

t摆锤冲击试样的时刻试样开始变形的时刻s

o

τ力振荡的周期s

v锤刃初始冲击速度/

0ms

v与摆锤试验机最大有效能量对应的锤刃冲击速度/

0sms

W试样有效宽度mm

,/

Wm最大力时的能量见GBT19748定义J

W至位移时力位移曲线下面积的塑性分量

ps-J

W至位移时力位移曲线下面积所对应的总断裂能量

ss-J

(),/

力位移曲线下全部面积对应的积分能量积分至见定义

Wt-F=0.02FmGBT19748J

Wo有效冲击能量J

ν泊松比—

4原理

/,

采用GBT19748规定的仪器化冲击试验机对疲劳预制裂纹的夏比试样实施冲击试验采用断裂力学

,

的方法基于表和图所反映的力时间曲线评价材料的断裂韧性与其他动态断裂力学性能图给出了

21-2

。/

评价断裂性能和判断有效性的逻辑结构本标准扩展了所实施的针对型缺口试样的夏比冲

GBT229V

[]

2

。,“”()。

击试验当有效性条件满足时本标准也可以用来开展主曲线法MasterCurve参考温度点的评价

表2拟测定的断裂韧性

/

材料响应断裂行为相应类型R-曲线特征参数

线弹性