【其他行业标准】 硬质合金刀具基体材料断裂韧性检测方法

中华人民共和国机械行业标准 JB/T12616—2016 硬质合金刀具基体材料断裂韧性检测方法 前言 本标准按照 GB/T 1.1—2009 给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国刀具标准化技术委员会 (SAC/TC91) 归口。本标准起草单位：成都工具研究所有限公司、江苏大学、上海交通大学、株洲钻石切削刀具股份有限公司、上海工具厂有限公司。本标准主要起草人：彭前飞、周红翠、王树林、励政伟、陈明。本标准为首次发布。 1 范围 本标准规定了在室温环境下硬质合金刀具基体材料断裂韧性的检测方法。本标准适用于整体硬质合金刀具基体材料断裂韧性的检测。 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/T 3489 硬质合金孔隙度和非化合碳的金相测定 GB/T 4340.2 金属材料维氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验与校准 GB/T 7997 硬质合金维氏硬度试验方法 3 符号 下列符号适用于本文件： A —— 系数，0.0028； d —— 压痕对角线长度平均值，单位为毫米 (mm)； d1, d2 —— 单条压痕对角线长度值，单位为毫米 (mm)； HV —— 维氏硬度，单位为牛每平方毫米 (N·mm⁻²)； l —— 压痕尖角处的裂纹长度，单位为毫米 (mm)； P —— 维氏硬度加载载荷，单位为牛 (N)； T —— 裂纹总长，单位为毫米 (mm)； Kic —— 断裂韧性，单位为兆牛每二分之三次方米 (MN·m⁻³/²) 4 方法原理 先测量材料的维氏硬度以及压痕尖角处产生的裂纹总长，再通过维氏硬度和裂纹总长与材料断裂韧性之间建立的量化关系式，计算出材料的断裂韧性。 5 试样的制备 试样表面磨去的厚度应大于 0.2 mm，试样表面应按 GB/T 3489 规定的制样方法进行制备。在试样的制备过程中，应尽量避免受热、冷加工等对试样表面硬度的影响。试样的测试面和与之对应的支撑面应为相互平行的平面，平行度误差不大于 0.01 mm。制备后的试样厚度不小于 1 mm。 为保证断裂韧性检测结果的稳定性和可靠性，应尽量减小试样表面残余应力的影响。 6 检测设备 6.1 维氏硬度计 本标准中使用的维氏硬度计应符合 GB/T 4340.2 的规定。 6.2 裂纹长度测量装置 压痕裂纹长度使用光学显微镜测量。显微镜的放大倍率不低于 500 倍，测量精度高于 0.1 μm。 7 检测方法 7.1 制作压痕以及维氏硬度的检测按照 GB/T 7997 的规定进行。推荐加载载荷为 294.2 N (30 kgf)。在个试样上至少进行三次压痕测试。 7.2 测量压痕两条对角线的长度，并以这两个读数的算术平均值来计算维氏硬度值。 7.3 制作出压痕以后应尽快进行压痕尖角处裂纹长度的测量。 7.4 先测量每条从压痕尖角到裂纹尖端的裂纹长度，再将测得的四条裂纹长度值相加得到裂纹的总长值。若裂纹的起始端没有与压痕尖角重合，则从裂纹开始的压痕边线处开始测量。若从压痕边角产生的裂纹数量超过一条，则重新进行测试。裂纹总长 T = l1 + l2 + l3 + l4。 8 数据处理 8.1 维氏硬度 硬质合金的维氏硬度值按公式 (1) 计算： HV = 0.1891 * P / d² (1) 8.2 断裂韧性 断裂韧性按公式 (2) 计算： Kic = A * HV * (P / T²) (2) 8.3 检测结果的不确定性 用压痕法来区分不同材料断裂韧性的能力还取决于材料的硬度。硬度在 2000 HV 左右时的不确定性 (P/T) 为 ±10 N·mm⁻³/², 1500 HV 左右时的不确定性 (P/T) 为 ±110 N·mm⁻³/²。硬度较低的硬质合金 (< 1300 HV) 因检测结果不确定性较大，不适用本标准推荐的检测方法。