【航空工业行业标准(HB)】 慢应变速率应力腐蚀试验方法

中华人民共和国航空工业标准
HB 7235--95
慢应变速率应力腐蚀试验方法
1995—12-13发布
中国航空工业总公司
1996—0101实施
让你推
慢应变速率应力腐蚀试验方法
1主题内容及适用范围
HB7235--95
本标准规定了慢应变速率应力腐蚀试验方法的术语、定义、原理、试样、试验设备及仪器、试验条件、试验程序、试验结果处理和试验报告。本标准适用于铝合金、钛合金和各种钢铁材料的板、棒、型材、锻件以及能加工成相应试样的半成品或零件的应力腐蚀断裂敏感性测定。其它合金亦可参照使用。2引用标准
GB 1922
HB5472
3术语
金属拉伸试验方法
溶济油
金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范3. 1慢应变速率试验 slow strain rate testing(简称 SSRT）对处于一定环境下的试样，以缓慢的拉伸速率施加应力，直至试样断裂，以测定材料应力蚀断裂敏感性。
3.2断裂能break energy
断裂能是指试样断裂过程中吸收的能量，以B表示，单位J/rmm。4原理
试样在动态拉伸变形过程中，会产生活性区，在应力和环境的共同作用下，活性区可发展成为裂纹源，导致材料产生应力腐蚀而失效。试验时，试样可处于环境、惰性介质或真空状态下，在缓慢应变速率（一般在10-4～10-7s-）下拉伸，直至断裂。通过得到的一系列拉伸和腐蚀性能数据，评定材料应力腐蚀断裂敏感性。
5试样
5.1试样尺寸
材料%≤1000MPa的试样的形状和尺寸，见图1和图2。中国航空工业总公司1995一12一13发布1996—01—01实施
$3. 57±0. 02
@0. 02A -
2—R1
注：①表面糖度其余Ra=6.3μtm②尖边倒圆R0.1mm
HB 7235-95
@40.02A —
2-1× 45*
图1棒形试样
qgixorw
2--B2/5 √
GB 145—90
HB 7235—95
E0. 04 a-- B
2二,8+g*3
图2板形试样
注：①表面粗糙度其余Ra=6.3μum②尖边修光滑
③试样厚度和试样工作表面的粗糖度，根据材料种类和试验要求而定。5.2试样数量
每组平行试样为3～5个。
5.3取样方向
5.3.1薄板
厚度≤3mm的薄板，取长横向(L一T)或纵向(L)的板形试样。5.3.2厚板
厚度?≥60mm时，取短横向（S一L）棒形试样，必须使试样标距中点与板厚的中心线重合;<60mm时，可在L--T或L方向取棒形或板形试样。5.3.3棒材
直径d≥60mm，取径向试样;d<60mm取纵向试样。5.3.4型材
高向截面尺寸?≥60mm时，在S一L方向取棒形试样，使试样标距中点与型材高向截面的中心线重合;<60mm时，取L一T或L向棒形或板形试样。5.4试样的热处理和加工
HB 7235 -- 95
试样一般在热处理后加工，但对高强度钢和钛合金可在退火状态下粗加工成试样半成品，留有因热处理时表面氧化、变形和精加工时所需的余量。热处理后再按图样要求加工成试样。5.5试样标记
根据试验材料的品种、规格、热处理和取样方向等，对试样进行编号，并在试样两端的非工作面上做标识。
5.6试样清洗
加工好的试样，应及时用符合GB1922规定的120*溶剂汽油和工业酒精或丙酮（化学纯）等溶剂清洗，并置于干燥器内备用。6试验设备和仪器
6.1主要设备
SSRT拉伸试验机，在整个试验过程中应保持试样应变速率恒定，依材料和环境不同，所需的应变速率在10-4～10-7s\1之间，试验机应具有力和位移传感器。图3是一种SSRT试验机的外观图，它的最大负荷Pmax为20kN，应变速率在2.10X10-6~9.72×10-s1之间。
6.2辅助设备、仪器
常用的辅助设备的规格和精度如下：a.X一Y函数记录仪精度0.5级；
b.数字电压表精度0.05级：
C．恒电位移精度2级；
d.温度计0～100±1℃,0～200±1℃;e.求积仪精度0.5%，
f．量具
游标卡尺0~150mm2精度士0.02mm千分尺20~25mm2精度±0.01mm
工具显微镜150×50mm精度士0.01mm；g.金相显微镜100~~500×。
7 试验条件
7.1环境介质
环境介质根据材料的实际使用要求和试验目的来确定。腐蚀溶液一律采用化学纯试剂、用符合HB5472规定的蒸馏水或去离子水配制。每1mm的试样表面积的溶液体积不少于0.5ml。
常用的腐蚀介质有：
a.铝合金、钛合金和高强度钢采用3.5%NaCI溶液；铝合金还可采用2%NaCl十0.5%Na2CrO4溶液，pH为3士0.2，以便于观察宏观裂纹形成和发展；b.奥氏体不锈钢采用42%MgClz沸腾溶液。4
7.2情性介质
HB 7235—95
图3SSRT试验机外观图
a。高氯酸镁：将它在220～230℃下真空于燥处理8h脱水，冷至60℃时装至瓶内封存备用。试验时用无水的颗粒状Mg(CIO,)2将试样包埋；b.分子筛（A5型）：将它在360℃下烘干8h，冷至60℃时装入瓶内封存备用。试验时用其将试样包埋；
c。其它：如硅油等。
7.3真空
真空度为10-3-10-4Pa。
7.4环境漏度
除7.1b规定外，其余腐蚀介质均为35士1℃。8试验程序
8. 1 尺寸测量
棒形试样测量直径和标距长度；板形试样测量工作部位的宽度、厚度和标距长度（标距长度为等截面部分的长度），在不同部位测量3~~5次取其平均值。8.2试样清洗
试样清洗按5.6规定进行。
8.3试样装挂
HB 7235 -- 95
a：装挂试样时，环境室用橡皮塞塞紧，检查溶液是否泄漏：b．将装置好试样的环境室安装于试验机上。8.4调校仪器
接通试验机和辅助设备的电源，按设备和仪器的使用说明书调校标推和选档。8.5加初始载荷
在试样上施加约150N的初始载荷，以消除试验机和夹具螺纹间隙引起的不稳定因素。8.6加初始位移bzxZ.net
调整位移传感器，记录初始读数，并计算初始位移量。8.7测置电化学参数
如需进行电化学测试，将参比电极和辅助电极的线路接上并测量。8.8选应变速率
按试验要求的应变速率，将试验机调到相应的“档”上。8.9环境选定
按第7.1条的要求，选用所需的环境介质。若要求腐蚀介质循环时，应接通相应的循环装置。
按第7.2或7.3条的要求，选用惰性介质或真空作对比试验。8.10记录试验象数
用记录仪记录载荷一伸长曲线及其它参数。8.11记录试验时间
开启试验机，记录试验开始和断裂时间。试验进行中，不得中断，否则，试样报废。8.12断后试样处理
关闭主机和各种控制仪器的电源开关，用水冲洗试样和环境室，拆卸试样和夹具，将试样吹干，并测量试样断裂两边断口端面的尺寸。8.13断口分析
对宏观断口外观照相；选择试样进行金相和断口形貌的扫描电镜分析(SEM）。9试验结果处理和应力麻蚀断裂敏感性判断9.1力学性能
本标准中.有关力学性能的符号、术语、定义见GB228。9.1.1根据记录的载荷一伸长曲线，按图4和图5用作图法可以得到和o.2等数据。9.1.2断面收缩率
对试样断裂两边断口的端面分别进行尺寸测量，为保护断口形貌，不允许将试样断裂两边断口的端面对合。如棒材试样必须在不同方向测量3～5次，按下式计算面积：A = (d+de+.+d)
并求出两边断口端面的面积的平均值A。6
HB7235—95
根据8.1的测量，可以计算出试样试验前的工作段横截面面积A。，按照断面收缩率的定义，可以分别求出在环境和惰性条件下的断面收缩率：中环境
A。- Ar值 × 100%
A。-Ar丝
×100%
中环境/中博性95%时就可认为材料没有应力腐蚀断裂敏感性。3
曲线1源始数据：
曲线2曲线1弹性范内的线性段平移到坐标原点的试验线：曲线3试验机分载荷一神长特性
曲线4消除机器伸长后的载荷一伸长曲线。tt
图4载荷伸长数据处理
—抗拉强度（=P/A）
do.2—届服强度（o0.2—Po.2/Ao）f—断裂强度（f=Pt/Ao）；
Ea一均均应变；
e断裂应变；
HB7235--95
Ap一曲线上标注的0，0.2，%，，，0.2%和0各点间形成的回路所包含的面积，为式4中计算塑性部分断裂能时的面积，mm\；
At一曲线上标注的，，，e和各点间形成的回路所包含的面积，为式4中计算局部断裂能时的面积mm*；A。一曲线上标注的，EtsEr和三点间形成的回路所包含的面积，为式4中计算弹性部分断裂能时的面积，mm\；A1一曲线上标注的0，a2，%，，，，u0.2%和0各点间形成的回路所包含的面积，为式4中计算全部断裂能时的面积，mm2。
图5评定拉伸试验结果和断裂能计算式中求A的简图9.2断裂时间
由试样开始拉伸到试样拉断所持续的时间，用tt表示，单位h。9.3断裂能的计算和应力腐蚀断裂敏感性判据9.3.1断裂能的计算
B 0.000l X Fpm X F X F,% X F,N/mm2 X Amm2 .....式中：Fnm-一记录仪上应变在X轴挡上的量程，mV/mm；Fim一一记录仪上载荷在Y轴挡上的量程，mV/mm；F%一1mv对应的8%值，%·（mV）-；F,N/mm2一ImV对应的应力值，MPa·（mV)-l....
Amm2一由求积仪测出的应力一应变曲线上某-一部分的面积，见曲线5及标注说明。取相应的面积（ApALAe、Ar）代入式（4）就可求出塑性部分断裂能（Bp）、局部断裂能（BL）、弹性部分断裂能（B.）和全部断裂能（Br）。8
9.3.2相对断裂能
HB 7235—95
材料在环境介质中的断裂能与惰性介质或真空中的断裂能的比值称为相对断裂能，即K = B环境/B情性 × 100%
如果相对断裂能(塑性部分)比值Kp<75%，则表示材料有应力腐蚀断裂敏感性。9.4断口分析
9.4.1断口宏观特征
塑断有明显的缩颈，脆断一般为平断口，无缩颈，断口尺寸变化小。9.4.2金相分析
通过断口金相分析，可以看出有无沿晶或穿晶等腐蚀特征。9.4.3断口的扫描电镜分析
通过对断口形貌的扫描电镜分析，可以看到裂纹源区、二次裂纹的数量和分布、沿晶或穿晶的脆断特征，或以韧窝为特征的塑断等。9.5应力麻蚀指数
将 SSRT获得的各项力学性能指标加以处理,得到的 IssRT指数,较单项力学性能指数能更好地反映应力腐蚀断裂敏感性，常作为判据。Sfu:(1 +f)
IsSRT = 1 -
S - (1 + SFA)
式中：fa—在环境介质中的断裂强度,MPa;fA ——在情性介质中的断裂强度,MPa;f—在环境介质中的断裂伸长率，%f—一在惰性介质中的断裂伸长率，%。IsSRT从0→1，表示应力腐蚀断裂敏感性增。10试验报告
试验报告包括下述内容：
a。材料牌号、规格、批号、热处理状态及来源，b，材料化学成分和常规力学性能C.切取试样的原始材料的截面厚度、部位与取样方向；d试验介质、温度、应变速率、电化学参数；e。试验开始和结束日期：
f．试样断口分析;
g．试验结果分析与结论。
附加说明：
HB 7235-95
本标准由中国航空工业总公司材料热工艺标准化技术归口单位提出并归口。本标由中国航空工业总公商621所、北京航空航天大学和西北工业大学负责起草（参加单位以单位首学笔划为序）。
本标准主要起草人：王若涛、刘永辉、金石、袁昌言（参加人以姓氏笔划为序）。10