【GB国家标准】 弹簧残余应力的X射线衍射测试方法

中华人民共和国国家标准 GB/T39520—2020 弹簧残余应力的X射线衍射测试方法 Test method for determination the residual stress of spring by X-ray diffraction 2020-11-19 发布 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 2021-06-01 实施 前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准由全国弹簧标准化技术委员会（SAC/TC235）提出并归口。 本标准起草单位：浙江美力科技股份有限公司、中机生产力促进中心、上海交通大学材料学院、上海中国弹簧制造有限公司、杭州兴发弹簧有限公司、东风汽车悬架弹簧有限公司、富奥辽宁汽车弹簧有限公司、广州华德汽车弹簧有限公司、邯郸市爱斯特应力技术有限公司、浙江金昌弹簧有限公司、华纬科技股份有限公司、浙江伏牛钢板弹簧有限公司、山东联美弹簧科技股份有限公司、中车贵阳车辆有限公司、江西长力方大汽车零部件有限公司、山东汽车弹簧厂淄博有限公司、江苏东方众联工业技术有限公司、无锡泽根弹簧有限公司、台州永正汽车零部件有限公司。 本标准主要起草人：轰轮、程鹏、姜传海、周春涛、姜国焱、陈卫锋、刘富强、卢伟、吕克茂、费庆民、方舟、吴坚铭、穆波、马永涛、吴辉明、张云山、王垭栋、吴亮亮、李松火、惠恩栋。 1 范围 本标准规定了采用X射线衍射原理检测弹簧（螺旋弹簧、钢板弹簧和稳定杆，以下简称“弹簧”）试样残余应力的方法，内容包括弹簧残余应力的来源及分类、X射线应力测试原理及方法、仪器、步骤、数据处理、测试不确定度和试验报告。本标准适用于由铁素体类、珠光体类、贝氏体类、马氏体类及奥氏体钢制造的弹簧残余应力测试，其他弹簧可参照使用。 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。 GB/T1805 弹簧术语 GB/T7704 无损检测X射线应力测定方法 JB/T9394 无损检测仪器X射线应力测定仪技术条件 3 术语和定义 GB/T1805和GB/T7704界定的术语和定义适用于本文件。 4 符号 下列符号适用于本文件： A：吸收因子 d₀：材料无应力状态的晶面间距 d：法线处于和亚角定义方向上的晶面间距 (hkl)：晶面指数为(hkl)的晶面族 (L1, L2, L3)：实验室坐标系 LP：洛伦兹偏振因子 (S1, S2, S3)：试样坐标系 (hkl)：晶面的X射线弹性常数 Z：X射线穿透深度 β：积分宽度，即衍射峰去除与布拉格衍射无关的背底以后积分面积与最大强度之比 E：中和亚角定义的方向上的应变 θ：布拉格角，衍射角2θ的1/2，亦即入射X射线或衍射线与衍射晶面之夹角 α：角方向的正应力 σᵢ：正应力分量（i=1, 2, 3） τᵢ：切应力分量（i=1, 2, 3） φ：衍射晶面法线在试样平面的投影与试样平面上某一指定方向之夹角 X：扫描平面相对于试样表面法线的夹角 ψ：入射角，即入射射线与试样表面法线之夹角 ω：在ψ=0，即扫描平面垂直于试样表面的条件下，入射X射线与试样表面之间的夹角 5 弹簧残余应力来源及分类 5.1 残余应力来源 弹簧残余应力有物理和化学两类来源，其中： a）物理变化：弹簧冷热成形和表面强化等引起的不均匀变形及热处理相变； b）化学变化：弹簧氧化、渗氮和电镀等化学处理。 5.2 残余应力分类 5.2.1 宏观残余应力 宏观残余应力指在较大的材料区域（众多晶粒范围）内存在，并保持平衡的内应力。弹簧的成形、加工和热处理都会产生宏观残余应力。 5.2.2 微观残余应力 微观残余应力指在较小的材料区域内（单个晶粒或个原子范围内）存在，并保持平衡的内应力。引起弹簧微观组织结构改变（亚晶块细化和显微畸变增大）的操作都会产生微观残余应力。 6 X射线应力测定原理及方法 6.1 X射线应力测定基本原理 弹簧材料都是多晶体结构，宏观应力所对应的应变是相应区域里各个晶粒晶格应变的统计结果，依据X射线衍射原理测定的晶格应变可计算出应力。对于多晶材料上某点，随着衍射晶面法线方向的改变，衍射峰发生的位移反映了宏观残余应力的大小，而衍射峰的半高宽和强度则与微观残余应力相关。测定基本原理参见附录A。 6.2 X射线测定方法 按现有不同种类衍射装置的几何布置，采用以下两类基本应力测试方法： a）同倾法：应力方向平面...