【GB国家标准】 金属材料 蠕变-疲劳试验方法

ICS77.040.10
H22
中华人民共和国国家标准
GB/T38822—2020
金属材料
蠕变-疲劳试验方法
Metallic materials-Creep-fatigue test method2020-06-02发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
发布
2020-12-01实施
GB/T38822—2020
前言
引言
范围
规范性引用文件
术语和定义
符号和说明
试验原理
设备
试样
试验程序
试验报告，
附录A（资料性附录）
参考文献
目
蠕变-疲劳寿命函数关系式
次
SAC
前
言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。GB/T38822—2020
本标准起草单位：中国科学院上海应用物理研究所、华东理工大学、中国科学院金属研究所、上海发电设备成套设计研究院有限责任公司、冶金工业信息标准研究院、上海海关工业品与原材料检测技术中心、上海交通大学、上海航空材料结构检测股份有限公司。本标准主要起草人：周伯谋、王润梓、陆燕玲、邱建科、侍克献、董莉、周冶东、吴益文、田根起、张显程、李德辉、董安平、涂善东、侯慧宁。I
GB/T388222020
引
言
高温环境下工作的机械构件有可能同时产生蠕变损伤和疲劳损伤，在设计服役期内存在蠕变和疲劳损伤的构件应该考虑两种损伤的交互作用，即蠕变-疲劳交互作用。在某些工业领域（如核申、航空、机械工程），研究材料的长期蠕变-疲劳性能对工程研究和应用十分重要。为了明确不同实验室试验数据的可靠性和一致性，需对遵从本标准某些关键点的试验数据进行收集。
1范围
金属材料
蠕变-疲劳试验方法
GB/T38822—2020
本标准规定了金属材料蠕变-疲劳试验方法的术语和定义、符号和说明、试验原理、试验设备、试样、试验步骤、试验记录和试验报告。本标准适用干光滑圆形截面试样恒定应力幅、恒定应变幅条件下的单轴蠕变-疲劳试验。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)适用干本文件。GB/T12160
金属材料单轴试验用引伸计系统的标定GB/T16825.1
校准
GB/T22315
GB/T25917.1
GB/T26077
GB/T34104
JJF1637
JJG141
JJG556
JJG617
静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或)压力试验机1测力系统的检验与
金属材料弹性模量和泊松比试验方法单轴疲劳试验系统第1部分：动杰力校准金属材料疲劳试验轴向应变控制方法金属材料试验机加载同轴度的检验廉金属热申偶校准规范
工作用贵金属热电偶免费标准bzxz.net
轴向加力疲劳试验机
数字温度指示调节仪
术语和定义
SZG
GB/T26077界定的以及下列术语和定义适用干本文件。3.1
保载时间
holdtime
蠕变-疲劳试验中，试验控制变量（力、应变)在一个循环中保持不变的时间。保载时间通常位于拉伸和/或压缩的力或应变峰值处，但也可位于循环内的其他位置。3.2
总循环周期
total cyclic period
完成一个试验循环的时间。
注：T，是保载时间（t）)和非保载时间（ta）（即稳态和动态)之和。3.3
crackformation
裂纹形成
裂纹在试样中萌生并扩展的过程。1
GB/T38822—2020
3.4
初始弹性模量
initialmodulusofelasticity
E。
在第一个循环周次期间内的弹性模量。3.5
第N周次的弹性模量
modulusofelasticityatcycleN
第N个循环滞后迥线中，峰值拉伸应力后的卸载模量（见图1中的E）和峰值压缩应力后的卸载模量（见图1中的Ec)的平均值。3.6
应力范围
stress range
最大应力与最小应力之间的差值。注：对于蠕变-疲劳试验，最大和最小应力之间的差值称为“峰值应力范围”。对干应变控制下的蠕变-疲劳试验，保载时间前后应力下降的范用称为“松弛应力范用”[见图1b)]，3.7
inelastic strain range
非弹性应变范围
循环期间塑性应变范围和保载时间内变应变范围的总和。也是在拉伸和压缩卸载过程中，应变轴交叉点与滞后迥线的外推线性区域之间在应变轴上的距离，见图1。4
符号和说明
本文件所使用的符号和说明见表1。表1符号和说明
符号
E。
圆柱试样标距段直径
夹持端直径
弹性模量
初始弹性模量
第N周次的弹性模量
拉伸模量
压缩模量
平行标距段长度
初始平行标距段长度
说明
刚性装夹系统中上下夹具的垂直距离循环周次
试样失效的循环周次
理想刚性系统中加力装置或夹具的侧向偏差由夹具的角度偏差所造成的侧向间隙单位
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
符号
Emax
Aee
Aei
G ai
Ao,
试验原理
表1（续）
说明
非刚性系统中试样链的装配偏差或作动器在轴承间的侧向间隙过渡段圆弧半径（从试样平行段到夹持端）时间
试验温度
显示的试样温度
循环的频率
应变
循环内的最大应变
循环内的最小应变
螨变应变范用(见图1)
弹性应变范围
塑性应变范用（见图1）
总应变范用（见图1)
非弹性应变范用（见图1)
应力
循环内的最大应力（见图1)
循环内的最小应力（见图1)
应力范用（见图1)
应力松弛范用（见图1）
夹具的角度偏差
GB/T38822—2020
单位
℃
℃
MPa
MPa
MPa
MPa
MPa
(°)
采用足够慢的循环频率[见图1a)]或采用带保载的波形[见图1b)、c)]，在高温下对试样施加单轴需要考虑氧化对蠕变-疲劳性能的影响，也可补充相应的循环载荷的方法，获得材料的螨变-疲劳性能。疲劳和蜻变试验，以进一步获得蠕变对疲劳的影响或者疲劳对蠕变的影响a
Cmin
Aem
a）无保载时间
Omax
b）有保载时间（应变控制）
图1
应力-应变滞后迥线示意图
c）有保载时间（力控制）
GB/T38822—2020
6设备
6.1
一般要求
蠕变-疲劳试验设备一般包括试验机、引伸计、加热和温度测量系统以及循环计数器。6.2试验机
6.2.1概述
6.2.1.1蟠变-疲劳试验机应符合GB/T16825.1和JJG556的要求。试验机可以是液压伺服式或电子式。试验机应能够平稳启动，且当试验力过零时试样不能发生过冲。试验机应有足够的侧向刚度及对中。
6.2.1.2
试验机应能够在应变或力控制下执行图2所规定的一个或多个循环试验。对于无法实现保载试验的试验机，一般加载/卸载速率不高于0.001 s-1。试验机的控制稳定性应保证控制变量的最大值和最小值的波动保持在应变（或应力)范围的1%以内。或8
6或。
6.2.2测力系统
e或8
a或e
图2变-疲劳循环波形示意图
g或e
a或e
6.2.2.1测力系统应适用于拉-压疲劳试验且具有足够的轴向和侧向刚度，其承载能力应满足试验需要，且测量准确度优于1%。
6.2.2.2测力系统应能够进行温度补偿，漂移量不超过满量程的0.002%℃-1。在试验过程中，测力系统的温度应保持在制造商规定的温度范内。6.2.3夹具及对中检查
6.2.3.1夹具应能够将循环力平稳传递至试样轴线上。上下夹具间的距离应尽可能小，以避免侧向失稳。设备的几何尺寸应能够良好对中。因此，应限制夹具组件的数量并尽可能减少机械配合面的数量。夹具应能保证试样在安装过程中的可重复性。夹具应具有确认试样对中用的表面以及保证在6.2.3.2
GB/T38822—2020
试验过程中能够平稳传递拉-压力的表面，其材料的选择应考虑试验温度的影响，如在高温下应有足够的强度。
6.2.3.3在刚性装夹系统中出现的不对称弯曲通常由以下一条或几条原因引起（见图3）：a)
夹具的角度偏差；
b）在理想刚性系统中加力装置的侧向偏差；在非刚性系统中试样链的装配偏差或作动器在轴承间的侧向间隙。c
+6/2
6/2
a）角度偏差
b）侧向偏差
c）非刚性系统中试样链的偏差
图3疲劳试验系统中错位引起的不对称弯曲6.2.3.4应至少每年对试验系统的对中性进行一次检查。在最大应变点和最小应变点处弯曲应变应小于轴向应变的5%。建议采用GB/T34104或JJG556进行对中检查。6.3引伸计
6.3.1对于圆柱形试样应采用轴向引伸计测量试样上的应变。6.3.2对干沙漏形试样，可采用测量径向变形的引伸计。引伸计尖端应在试样直径最小处接触试样。6.3.3平衡支撑引伸计，并对引伸计进行调整，使其施加在试样上的接触力尽可能小，避免试样表面产生刻痕。
6.3.4引伸计应适合长期测量动态应变量并最大限度地降低信号漂移、滑动和机械滞后。它应能直接测量试样上的轴向应变。
6.3.5引伸计应能够避免由干温度波动而引起的信号漂移。6.3.6引伸计应满足GB/T12160中规定的1级引伸计系统级别要求。6.4加热与温度测量系统
6.4.1加热系统
可采用的加热方法包括：申阻炉加热、辐射炉加热、申磁感应加热、惜性气体或液体加热。建议优先采用三段独立控温的申阻炉加热。加热装置应使试样能够均匀地加热到规定的温度，在整个试验期间，标距段的温度梯度不大于2℃或标称试验温度的1%两者中的较大值。6.4.2、温度测量系统
6.4.2.1通常采用热申偶或其他测温仪对试样标距两端及中间各一点进行试样温度的测量。对干缺口试样，需在缺口处固定一支热申偶。如选用非接触式温度测量装置，应事先验证其测温精度在试验温度点不低于热申偶。
6.4.2.2在不影响试验结果的前提下（例如，应避免裂纹的萌生出现在热电偶与试样的连接处），试样应5
SAG
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