【国家标准(GB)】 金属材料 表面裂纹拉伸试样断裂韧度试验方法

ICs 77, 040. 10
百华人民共和国国家标准bzxZ.net
GB/T 77322008
代GB/T7732—-1987
金属材料
表面裂纹拉伸试样断裂
韧度试验方法
Metallic malerials--Fracture toughness testing method witlsurface crack tension specimens2008-05-13发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2008-11-01实施
GB/T 7732—2008
本标准与ASTMF740C3么表面慰纹拉伴试样的断裂韧度试验方法8—致性程度为非等效。本标准代替GB/T7732—19876金属表面裂纹断裂韧度试验方法\，并对GR/T7732—1987在以下方面的内容逃行了惨改和补充：修改了标准的名称；
“在“规范性引用文件”中，删去了原引用标准GG397《金刷拉伸试验试样，诺加了规范性引用立件GB/T228~金展材料室温拉伸试验方法》GB/T12160单轴试验,引作计的标定\、GB/T二0623《念属力学性能试验术语.GB/T16825.1静力单纳试验机的检验第1部分：拉力和或>压力试验机测力系统的检验与校准和GB/T20832《金硼材料试样轴相对于产品织构的标识
--增加了第3章“原现”；
修改了预制整劳裂纹的具体要求；一修改了武验机的具体要求；
修改了引何计的类型，增加了裂纹火端张开位称典型的测敏装骨示就图修改了试验程序中的试验速度：-将原标准中的附录A标题改为“疲劳裂较尺寸和形状的控制技术”将原标准中的附录B标题改为“表面裂纹斯裂韧度试验的应力强严因子方极”。本标视的附录A和附录B为规范性附录，附录为资料性附录本标准中中国钢铁工业协会提出本标准由全国钢铁标准化技术委员会归口本标准起草单位：钢默研究总院，武汉钢铁集团)公司。本标准起草人：高怡斐、周峰峦、王春旭，李荣锋、邱保文。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-GB/T 7732—1987.
1范围
GB/T 7732--2008
金属材料表面裂纹拉伸试样断裂韧度试验方法本标准规定了在连续缓慢增加的拉伸裁荷下测定断裂彻度试验方法的原理、术谢、定义及等号、试样、试验设备及试验程序、试验结果处理和试验报告。本标准适用于具有半椭圆或部分页表面裂纹的金届材料矩形横秘面拉伸试样。2规范性引用文件
与列文件中的条款通过本标准的用闻成为本标祖的案款。凡是注印期的引用文任，其随后所有的偿改单（不包拆勘误的内容）或修订版均不适用于本标难，然而，效励根据本标达成必议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其故新版冰适旧下本标准。GT228金海材料室温拉伸试验方法（心B/228—2002@V1S06892:1998)GB/T10623企属材料力学性能试验术语（GB/I1063—2008,IS23718：2C07.M0D)GB/T12160单轴试验用号[伸计的标定（GB/T12160-2002,ISO9513:1999.1DT）GB/T16825，1静力单轴试验机的检监第二部分：拉力和或)E力试验机测力系统的检验与校雅(GB/T 16825. 1—2002,1SO 7500-1 :1995,IDT)属材料试偿轴线相对于产品织构的标（GB/T20832—2057ISO3785：2002，GB/T 20832
3原理
空试验景用来评价具有表面裂纹的板材或类似板状的结构件在服役过程中的承载能力。当服役案件和实验条件相同时，表面裂纹拉伸试验的结果可以在设计中直接用，4术语、定义和符号
4.1术语及定文
CB/T10623规定的以及下列术语及定文用于本标准.4. 1. 1
裂纹深度erack depth
表面裂纹前缘最深点到试样前表面的距离。裂纹深度是试样厚度的一部分。4. 1.2
纹长度crack length
表面裂纹前缘与试样前表面相交的两点间的距离。4.1.3
residual strength
剩余强度
最大拉仲裁荷与试样横截面面积之比。4.2符号
符号、尊位和名列于表1。
GB/T 7732—2008
(—a)
5试样
试样厚度
试择测试部分长度
裂纹深变
加工激致源深延
凝效长斑
加工教纹源长质
试样以能尺
1险度因子
符号及名称
表而教教挖仲试群的紊件断致间崖装与纹控件试样的断型韧度
试标后表低总以糖正系数
第长类完企航两积分
上社地方
避预制裂纹时·储坏力的盛大值我齿顶制型纹时，坏力的最小位豫
面裂纹试样中心处的裂绞嘴张升位毯制染强度
纹过程中最人应强内
的性模量
5.1试样形我和尺寸
MPa Vsh
MPa ym
典退的表面裂纹拉外试样见图1，试样实部形状和民守应适应试验机炎头夹持。试样比例尺寸：W/B=6~-10，L/W2。当这些章度和长度尺寸超过实际应用尽寸时，必须用实际应用尺寸，5.2试样制备
S.2.1试样取向
试样取向标记应满足G1/T20832的娶求，装面裂纹拉仲试样断裂切皮度与裂纹取向和致效展方向有关试样应以两个字母标记其取向，第一个字母表示裂纹面的法线方向，第二个字母表示裂纹深度的预想扩展方向，例如X-夜示裂纹面的法线方向为纵向，预期的裂纹扩展方向为板厚方向。标记方法如图3所示。5.2.2试样裹面要求
对于轨制板材试样，应保壁原究制表面，试样工作部分长度的表面不得有划伤、锈極穿缺陷。如有特殊要求需要加工试样时，应保-·侧原轧制表面，并在该面预制裂致，加工面的表面粗糙度R&的最人充许值为3.2m
TiKAoNiKAca=
5.2.3髮纹源
GB/T 7732—2008
为了便于症劳项制裂纹，一般在试样进行最然热处理之前，用薄片的金刚石圆锯或似的刀具和电火花机床在试样表面中部制造：个人造製纹源。裂纹源的加工方法不跟，推荐αs/B≤1/8.2cg/B≤1/2.并应使裂纹根部半径不大于0.25mm。裂纹源平面应与试样表面中心綫垂直，偏差不大于[C”。5.2.4预制疲劳裂纹
试样应尽可能在热处理之前预制疲劳裂纹。预制疲劳裂纹的深度应不小于0,2B或1.0mm,取其较小考;并且疫劳邀纹的扩展册应不小于最终裂纹长度的5归。在劳预制裂纹前缘各点的祛平面上，裂及其加工裂纹源应位于裂纹施缘为所点的30\换形区域内.见图3。
最小与最大循环应力之比双，应不大于0.1。至少在最终总裂纹深度的2.5%时，Kmx/E的值应不大于030032m1/2，Krx应根据附录B给出的公式进行计算，取表面和最深点K品的最大值。A糖面
图1典型表面裂纹试样示意图
长度方向【纵向)：
觉期方向(向)
板厚方向。
图2表面裂纹试样的取间标记
GB/T7732—2008
试验设
6.1试验机
旺工税纹所
预创效
加工暴及疲劳预制数效的包链形状6.1.1试验机应接G形T 16825.1进行段验：准确度等级应不低了1级。6.1.2试验机应配黏动、位移的制动记录装置，并能够绘制线、6.1.3放势裂绒的报制可采用神尚拉何三点，四点或恶强变曲等几种方式100 Hzn
6.1.4试验来典减保证纹扩展对称.纹保持与试择半面动拉力方向垂直。6,2引伸计
6.2.1引伸计放抵球工12160进行检验，准确度等级应不低于1级。循环频率成低于
6.2.2 引律计应能准确别量表征裂纹中心处的裂纹前端张开位移量 V。典型的测量装置知图 1 所示,在紧带近没纹处，利点热的方式物餐体月点烘促试样七。也可蚀用其做测量方法，如光学位移法。证：引伸计的标随会对最整试验缩难造破影谢,感议尽可然选取小标随引神计引伸计
图4裂纹尖端张开位移典型的测量装置TKAONIKAca
7试验程序
7. 1 试样测量
GB/T 7732-20J8
7.1.1试样厚度B的测量。在试样菲近裂致部位的宽度方向的两边各测量尽度一饮，帮确到0.m，取实评均值。
7.1.2减样宽度W的测量。在试栏靠近想绞部位测比克度三，精确到C.02mm，取其平均值。7.2断裂试验
7.2.1尽用拉伸连续加力方式进行断裂试验，应保证名义应力（F/W速率小乎B90MPa/mita7.2.2试样装夹引伸计后，应在约.3R品.2BW力以下反复证力一，二次，自动记录F-V线，谢整记录装置的放大倍数，使曲线线性部分的斜率在[-=3之间.R网.2的测定应按照GB/T228的规定执行。7.2. 3对试样连续加力龚断裂,同时记录 F-V 曲线和记录试验中达到的最大方Fx。7. 3 双纹尺对测量
测量裂纹深度a和数纹长度2C,精磁到0. 01 rmm7. 4试详数量
对同一数纹月何尺的试样建议至少测战5件，8
试验绩果处理
B.1试样的报废
有下列情说繁
的试样应予报废，
a）装面裂致明显不对称，不具备半圆特征或裂纹前绿明不光滑；14
h）半椭阀裂续短轴与试样毅前中心线问的偏差大于1%w或0.5 m,此两我中较大者；c）裂纹面;与试样被薇而的偏斜人于,10\d）疲劳强制經纹的深废小0.2B或,最两者中较小者。8.2 条件力 的定
名.2.1试验亏能出现图5所示的三种典型的F断线.r
图5三种典型的F-V曲线
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B.2.2Fe的确定左法：
在FV征线上，通过原点O作线OD，割线QD的斜率比初始切线OA的斜率降低15%，并与V线相交于点,与5点相对应的力为F1。当Fis以前线所对应的Fm（或Fi)大于或等于F5时图5中线1和），则F一Fm（或F1）当F1s以前的册线上任意一点所对应的均低于Fis时(图 5 中线),则 Fg=F:5
一般来说，F:对应于致纹的条件启裂，注：为了对初次试验的材料，提商测试结果精度，以砸切判断材料在F。时的条件启裂量检查试样加力系户时裂纹真实扩握盘品，然后作如下处现：a)如诞得 Aa=0. 05 mm~0. rrt+则取 Fg=F:s如测得&<0.05TD压，则在FV相线图上，低测线0的斜率比切线0A的斜率降保20%，并与F-V曲h)
线变于F 点,与 F点相对应的力为 F2 .划取 F一F ee）如测科a>0.1mm，在F-V所我图上，使制线OF的科率比切线0A的余-率降低10%。并与F-V曲线交乎F点,与 F点相对应的力为F,则取 Fα=F。8.3的测所
表面裂纹对称翁线及其两侧各0.1C处的三个位留1测量的裂纹扩展量的平均值，作为的值。8.4条作断裂扭度K的计算
由公武(1)计算K心：
Kis = (M/@)s 元a
武书：
-FQ/BW
M [1. 13 - 0. 39(n/C)+
-G.54+0.2+a/C)
I(a/R)*+ c.5
=1+1. 464(a/C)1.65
为低于计算，有关的M/@值参见降录C。8.5K(R)的确定
8.5.1K的有效性条件
当KD满足公(2)、公式(3)利公武(4)的婴求时,Ki(B)=KQFmx/Fα 1.2
20.50(Kia/do.2)2
(B -a) 2 0. 50(K/0.2>3
8.5.2K(B)值不少于3个。
8.6K的破定
-14(1. 0 -a/C)2 (a/B)4
用不同厚度的板材测定Kt(B),然后作 Kit(B)-B曲线,当所得的 KI-(B)不随板材厚度变化时,即为材料的 Rtr值。
8.7余强度6.按公式(5)计算：
d, = Frax/BW
8.8最终结果一般应保由三位有效数字。9试验报告
试验报告一般应至少包括以下内容：α>）标准编号；
YKAIKAca=
被测试样的届服强度和拉伸强度；试样的裂纹平面取向，
试验湿度和环境：
试样尺少;學度E、宽度、武样测武部分长度L裂敛的起始尺寸；
预制疲劳裂纹过程中的最大应力强度因子Kmx 疲劳裂纹深度和疲劳裂纹长度2c;试验过荐中的最天拉伸力和彩会强Ki或KB);
断口形貌。
GB/T 7732—-2008
GB/T 7732—2008
附录A
（规范性附录）
疲劳裂纹尺寸和形状的控制技术波装裂纹尺下和形状的控制有以下两种方法A.1方法—
方法…是过改变始数效源尺寸和形状或改变应力场，或者两者都变化，以达到满足最终外形的要求、在输拉伸试验中，裂纹从模拟点缺陷以近似半匹的形式扩展；在弯性试验中，裂纹以更高的国度彩式护感。两种传据路经近似为公式（A.1)（轴向拉伸试验）利公式（A.2>（弯曲试验）：?/c s 1 — 0. 2(a/B2
.( A.1)
a/r=1-(a/B)
-+---C A.
当社/B≤C.7时，裂纹将以上逆两种彩式路径扩展，那些不在扩履路径上的裂纹将随者进一步的循环加綫而趋近予上述踏径。
4,2方法二
力法二吴用一个很尖的初始裂纹，初始裂纹节接近最终期望尺寸，如果疫劳裂纹仅扩展，个非常小的矩离，裂纹形状改交不大。这种方法表面上着起来简单一些，但对试验员要求较多的经验。首先装间起始缺口应足够宽，但不应违反5.2的要求，以便能观察到裂纹根部。当在整个起始切口都能看卸波游数纹时，立即终让疫劳裂纹的预制，最终的疲劳裂纹通常能够满足5.2的变求，KAoNKAca-
附录B
（规范性附录）
表面裂纹断裂韧度试验的应力强度因子方程GB/T 7732—200B
到目前为止，对于有限尺寸板状试样上的半椭圆表面般纹尖端为应为强度因子仍没有猜潮。仙通过有限元计算拟合得到应力度因子的近似解，而且近假解在≤。和α0.3B条件下足够精确。在与勾拉伸应力下，裂纹达象最深点处的应力强度因于放满足公式（B.1）表前附近的应力强网予应满足公式（B.2)：
裂纹边缘最深点处：
K/otVra -- M/d
裂纹表面附近：
K/a:元a =(M/p)s
式中：
M=(1.13-,3s(a/c))+(-0.54+0.89[c.2—(a/).-1)(2/B)+(0. 5—L0. s5+(α/e)]-: -14(1-a/c)34 1(a/B)11-1-1.46(a/c)1.55
S-Velc
--( B. 1 )
- B, 2?
在名义弯曲虚方下，裂纹边缘最深点处的应力竭度固子满足公式（B.3)，表而附近的成力强度困子满足公式(B. 4) :
双纹边级最深点处：
K/a-/Aa -(M/)Hz
裂纹表面附近：
K/V元-(M/)SH
式中：
H2 =1—[=. 22+0. 12(a/c)](a/B)+[0. 55 --1. G5(a/e)0. 75 -+0. 47(α/e)1.5 J(α/B)3H1 =1 —[0. 84+0. 1-(a/e) 7(a/B).(B. 3)
- H. 小 )
图B.1中的由线描述了公式(B.1)与公式图, 1
在裂纹表面和最深点处应力强度因子相等时对应的a/c和a/H值KAoNIKAca-
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