【国家标准(GB)】 热作模具钢热疲劳试验方法

中华人民共和国国家标准
热作模具钢热疲劳试验方法
Thermal fatigue testing method for hot die steel主题内容与适用范围
GB/T15824--1995
本标准规定了热作模具钢热疲劳试验方法中的符号和术语、试样及其制备、试验设备、试验程序、热疲劳级别图谱及数据处理、试验报告内容。本标准适用于测定热作模具钢的冷热疲劳性能。材料研制、机械设计、工艺和质量控制、产品性能和失效分析可参照使用本标准。
2引用标准
镍铬-镍硅热电偶丝及分度表
GB2614
GB3772铂10-铂热电偶丝及分度表符号术语
符号、术语、定义及单位见表1。表1
Tmax(T,)
Tmin(T)
上限温度
下限温度
表面温度
心部温度
真实总应变范围
真实塑性应变范围
线膨胀系数
Tmin下的届服强度
Tmx下的屈服强度
Trmin下的弹性模量
Tmax下的弹性模量
Tmin下的泊松比
Tmax下的泊松比
加热时间
国家技术监督局1995-12-13批准104
试验的最高温度
试验的最低温度
试样的表面温度
试样的心部温度
在一次循环中，最大与最小真实应变的代数差△e一αTmaxTmin）
总应变范围与弹性应变范围之差试验材料在温度为 T ain下的屈服强度试验材料在温度为 Tmx下的屈服强度试验材料在下限溢度Tain下的弹性模量试验材料在上限温度Tmx下的弹性模量试验材料在下限温度Tmain下的泊松比试验材料在上限温度Tm下的泊松比C
1996-08-01实施
表面功率
试样半径
与试样轴心的距离免费标准下载网bzxz
试样密度
比热容
热导率
径向应力
切向应力
轴向应力
温度差
GB/T 15824-1995
续表1
高频加热设备给试样加热时的表面功率试样内某一点距试样轴心的距离试验材料的比热容
试样材料的热导率
试样内某点在径向上的应力
试样内某点在切向上的应力
试样内某点在轴向上的应力
表面温度和心部温度之差AT=T,-T义
冷热疲劳是指材料在交变温度下，由于热应力使材料损伤以致开裂的现象。3.2
4试样及制备
J/(kg * K)
W/(m -K)
4.1热疲劳试样的形状及尺寸见图1。图中有两个轴向平行平面，粗糙度为R.0.32um的面为观察面，另一面焊热电偶。
图1试样尺寸
其余3
4.2试样按材料或零件技术规范所规定的部位和方向切取。试样的切取不应改变材料的力学性能。4.3试样观察面的表面粗糙度R。的最大允许值为0.32μm。5试验设备
5.1试验原理及试验设备方框图
试验原理主要参照瑞典Uddeholm热疲劳实验法，其原理是利用高频感应快速加热，达到试验上限温度（Tmx）后用压缩空气或压缩空气加水（喷雾）或水急速冷却至下限温度（Tmn）。试样由于内约束而产生热应力，在热应力作用下，循环一定次数后试样表面产生损伤程度不同的热疲劳龟裂。这种龟裂和失效模具上的龟裂形貌相似。
试验设备方框图见图2。
5.2主机及淬火变压器
GB/T 15824---1995
-y记录仪
感应围外围
感应圈内围
电磁阀
温度控制仪
高颜率火变压器
冷却介质
图2试验设备方框图
高频感应
加热装量
热疲劳试验法的主机为高频感应加热设备（推荐型号为GP10-CW5），经淬火变压器转换后联结复合感应圈使试样加热。
5.3感应圈
为达到不同的冷却速度及感应圈本身冷却的需要，感应圈需作成复合式的，其外圈通过循环水冷却感应圈自身，其内圈是通过冷却介质冷却试样的。根据实验条件对冷却速度的要求，可以喷水、喷雾或喷压缩空气，这部分由电磁阀控制，停电时开启，通电加热则自动关闭。感应圈结构简图见图3。感应圈内径为15mm，高度为12mm。内部喷孔孔径为1mm，间距为3mm，均勾分布。15
图3感应圈简图
6 试验程序
6.1开启主机，使其预热30min至60min。6.2准备好冷却介质，如开启空气压缩机以便喷雾或喷压缩空气。6.3将试样置入试验台支座。试样与感应圈同心。6.4温度测量
热电偶焊在试样上直接测量。
6.4.1热电偶
6.4.1.1一般试验温度在850℃以下。具体要求参见GB2614及GB3772。6.4.1.2热电偶的直径根据两个因素选择，第一，在高温下不变质；第二，测温的灵敏度高。作热疲劳试验需选用0.1~~0.3mm直径的热电偶，温度低选用0.1mm，温度高选用0.3mm。温度误差应控制在士io℃以内。
6.4.1.3热电偶焊接时应将热电偶的端部分别焊在试样表面，两个焊点间距保持约1mm。为防止虚焊，焊点需用100倍的显微镜检查。6.5记录装置
对循环温度的变化及循环次数需作记录，温度记录装置的误差不应超过士10℃。106
7热疲劳级别图谱及数据处理
GB/T 158241995
7.1试验完后试样经缓蚀液清洗，去掉试样表面的水垢后，选择试样上感应加热带的中心位置在80倍读数显微镜下观察或照相后与标准图谱比较，从龟裂网的严重程度、主裂纹尺寸方面按统计方法各评个级别，然后将这两种级别相加便得到此试样的热疲劳级别。热疲劳级别图谱见图4。网状裂纹
主裂纹
图4热疲劳级别图谱×80
网状裂纹
GB/T 15824
生裂纹
网状裂纹
GB/T15824—1995
续图4
7.2因冷热疲劳试验数据有一定的分散性·故每一组工艺需准备二根试样，以便进行重复性验证。7.3如儿种材料进行热疲劳性能对比，循环次数通常为1000次（或根据用广要求）。热疲劳级别高则热疲劳性能差，试验结果用图5的形式表示。图中B材料冷热疲劳性能最好，A材料热疲劳性能最差。109
8实验报告及其内容
GB/T 15824--1995
循环1000次
图5A、B、C三种材料的热疲劳级别8.1材料的牌号、名称、炉号、热处理工艺参数。8.2试验条件：试验机型号、试验上下限温度、循环次数、冷却介质。8.3评定级别。
8.4试验时间。
附加说明：
本标由中华人民共和国机械工业部提出。本标准由全国模具标准化技术委员会归口。本标准由北京机电研究所、华中理工大学负责起草。本标准主要起草人汤继跃、李熙章、李亚兰、施占华。110
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