【国家标准(GB)】 金属和合金的腐蚀 腐蚀疲劳试验 第1部分：循环失效试验

ICS 77.060
中华人民共和国国家标准
GB/T20120.1—2006/IS011782-1:1998标准分享网
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金属和合金的腐蚀
腐蚀疲劳试验
第1部分：循环失效试验
Corrosion of metals and alloys-Corrosion fatigue testing-Part 1.Cycles to failure testing(ISO11782-1:1998,IDT)
2006-03-02发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2006-09-01实施
GB/T20120.1—2006/IS011782-1:1998GB/T20120—2006在“金国和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验”总标题下包括以下部分GB/T 20120,1—2006
6金属和合金的腐链腐蚀藏劳试验第1部分：循环失效试验GB/T20120.2—2006
金属和合金的腐蚀
展蚀疲劳试验第2部分：预裂纹试样裂纹扩展试验。
本部分等同采用国际标准1S011782-1：1998金属和合金的腐蚀第1部分，循环
旗触疲劳试验
失效试验》。
本部分作了下列缩辑性修改：
—删除国际标准前言。
本部分由中国钢铁工业协会提出。本部分由全国钢标准化技术委员会归口。本部分起草单位：钢铁研究总院、冶金工业信息标准研究院。本部分主要起草人：王玮、金明秀、柳泽燕、冯超。GB/T20120.1-—2006/IS011782-1.1998引
通过对平板或缺口试样进行循环失效试验研究可以获得反映痴蚀疲劳裂纹本质的数据，例如金屑或合金的行为，并且可以用来改进工程设计标准，以防止疲劳失效。循环失效的研究可以应用在多种产品形式上，包括板材，举材，丝材、薄板和管材及焊接部件等。只有在应用条件与试验条件，尤其是关于材料、环境及应力条件完全相同时，腐蚀失效试验的结果才可以直接应用。因为材料/载荷/环境的组合不一定能与使用条件直接相比，所以对于这些情况必须进行工程学判定。
1范围
GB/T20120.1—2006/IS011782-1:1998金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验第1部分：循环失效试验
1.1本部分规定了金属及其合金在水或气体环境中的腐蚀疲劳试验和循环失效试验。裂纹扩展试验在GB/T20120.2—2006中规定。
1.2腐蚀或其他化学活性环境可以促使金属及其合金诱发疲劳裂纹并加快疲劳裂纹扩展速率。腐蚀疲劳过程不局限在特定的金属/环境体系中，如果没有试验室试验测得的数据，对于在所有载荷和环境组合下，疲劳寿命安全性计算均无法进行。1.3本部分不适用于零件或组件的腐蚀疲劳试验，但其中的许垒一般原理仍可适用。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用面成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括韧误的内容）或修订版均不适用于本部分，然面，鼓购根据本部分达成协设的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T15970.1金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第1部分：试验方法总则（GB/T15970.1-1995,idt1S07539-1:1987)
3定文
下列定义适用于本部分的这一部分，3.1
腐蚀劳corrosion
金属在交变应变和腐蚀联合作用下产生的材料破坏过程，通常导致破裂。注：当金尽在底蚀环境中道受周期应变时，可发生腐性瘦。3.2
疲劳载荷的应力振幅stressamplitudeSinfatigueloadingS
一个周期极差的一半（也称作交变应力）。S. -S- S
疲劳载荷的平均应力meanstressS_infating loadingS.
指在恒定振载荷或载频谱单个循环中的最大应为值和最小应力值的代数平均值。Sh Sm+ Smle
maximum stress Sous in fating loading瘦劳载荷的最大应力值
应力的代数最大值。
GB/T20120.1—2006/IS011782-1:19983.5
疲劳毅荷的最小应力值minimumstressSmainfatingloadingSrin
应力的代数最小值。
Sa=S-S
废劳载荷的应力比stressratioRinfatingLoadingR
一个循环周期内最小与最大应历值的代数比。R
注：应力比R等效于载简比性+其中P利Pu分别代囊在一食循环鼠期内的致小与最大转。3.7
S-N图S-Ndiagram
应力与试样断裂的循环调次的关系曲线！++（3
.（5）
应力可以是最术应加最小应力S赢、应力极差AS或S也可以是交证越S.。从图中可以得到在指定SmR的值及存概率条件下，SV之间的关系。通常N为对数坐标，S的线性坐标或对数坐标。
疲劳缺口系数tiguenotchfactorKr
在相同载荷利球境终件下，经过N次循环后同样幸存概率下的无力集中试样的疲劳强度与有应力集中试样的疲劳强度的比值。注：在规定K，时您顾指定试样的几间形状，应力蝠值，平均应截和估算的V值。3. 9
应力染中系数
sttess concentration facter
在缺口处或其他由操理设计弃出的应力架中区域的最太应力与相应的标称位力之比。当缺口根部的应力超过届服强度时WR，健和效的。3.10
循环（在疲劳中）cycle（inatigue）周期性置复的载荷或应力时闪函数的吸小单位。常用术语肢环，载荷得环和应力循环。3.11
波形waveform
载荷的两个相邻波峰之间形状变化，是时间的函数。3. 12
循环频率cyclice frequency
单位时间内的循环次数，通带用循环次数每秒(Hz)来表示。3.13
N次戴荷循环时的疲劳强度
fatigue strength at N load cyclesSw
GB/T 20120.1—2006/ISO 11782-1:1998由S-N图所确定的试样断裂时的准确循环次数N对应的应力值，这样确定的S条件与S-N图相同。
注1：S%值通常也被认为是N次循环的瘦劳强度中值。注2：在虑链环境中的瘦劳强度可能会比在空气中的小。3.14
疲劳强度极限
fatigue strength limit
作为疲劳寿命的疲劳强度中值的极限值，会使循环次数N变得很大。大部分材料和环境都不能获得意义明确的疲劳极限。
4试验
4.1原理
在侵蚀性环境条件下，金属或合金的疲劳强度的下降程度取决于环境和试验条件的状况。例如，钢在空气中观察到的明显的疫劳强度极限，在侵蚀性环境中将不再明显，如图1所示。因此试验结果的解释是基于部件允许寿命假设。
一空气中的疫劳
空气中的疲劳极限；www.bzxz.net
一腐蚀疲劳（无疲劳极限)。
央效器环次激N
钢的疲劳和腐蚀疲劳S-N曲线对比图1
GB/T20120.1-2006/IS011782-1:1998本试验是在逐步减小的交变应力下使用不同的应力循环次数，使晕露在腐蚀性或其他化学活性环境中的一系列试样产生疲劳裂纹并扩展到足够大，引起失效。目的是由S-N曲线确定N次循环时疲劳强度S或疲劳寿命很大时的疲劳强度极限值。本试验是用来确定在相对循环次数多的应力作用下，环境材料、几何形状、表面状况及应力等对金属或合金的抗腐蚀疲劳性能的影响。本试验也可以用在已知环境条件和重复应力条件下选材指导上。4.2试样
4.2.1总则
试样的设计和类型取决于使用的疲劳测试机疲劳研究的目的以及取样材料的形式。设计疲劳试验试样应根据加载方式而定，包括轴向妞载、平面弯曲、旋转梁、交替扭转或组合应力试样可以是圆形，正方形、矩形环形或特殊条件下的其他形状的横截面。装夹端可以是适合试验机英持器的任何形状。除非试样的装夹端与凝蚀试验环境相隔离，否则可能会产生间题。
应减少试样试验段的横龄面面积以防止装夹竭失效，觉了优化系豌的灵教度和响应时间，选择试样试验段的尽寸，以便和用整芳机额定负荷的中上部盘程。应设计试样的工懈段到装夹端的过渡部分，以便使任何应力集中都裁少到最小值。推荐均匀过渡的倒角半径至少为工作段算轻或宽度的8赔，装夹端的横截面面积应至少试样其作段横费面积的4倍，工作段长度应该其值径或宽度的了倍以上。在压缩试验中，为了将烧度减到最小，工作段长度应该小于其直径或宽度的倍。为了得到要求的册而计算施加裁，计算面积的尺寸测盘误差虚性0.02前D团用。应使用一种不或象除且不影响试验绪果的标记方法来标识试样，例如表面，最好是平坦的末端打印。在试验前，经时适赠清洗后的试样应存放在干燥的件下，以避免发生腐蚀而跑南试验结果。4.2.2圆柱形试样
在腐蚀疲劳试验中整常使用两类国形横截面试样，）工作段与装夹靖间有相切的倒角（见图2)：此种类型的试样适期于轴向前驱试验：b）装夹端之曲连续半径连接，且在中心具有最小半径的试样（见图3）：此类型赋样适用于旋转弯曲试验。
最小横截面直径掌选mm。
图2试验段与装夹端四创角相切的试样圈3装夹端之间由连续半径连接的试样4.2.3平直薄板或厚板试样
CB/T20120.1-2006/ISO11782-1:1998疲劳试验肩平试样试验段横截面的宽度减少，并且可以减少厚度。如果试样的厚度少于2.5mm且是在压缩试验中，应果取横向支撑措施，以防止在没有应用载荷影响时挠度超过5%。
最常用的试样类型包括：
a）试验段与装夹端之间为均匀过镀倒角相切的试样（见图4)：b）装夹端之间由连续半径连接的试样（见图5)。图4试验段与装夹端之间圆倒角相切的试样图5装夹端之间由连续半径连接的试样4.2.4缺口试样
通过对比缺口样和光滑试样的S+N曲线可以确定机加缺B对魔体疲帝强度的影响。通常根据网状惯截面试样上的标称应力来标绘缺口试样的数据。缺口对于降低疲劳极的炸用可以避过疲劳缺口系数K，（即光滑试样的藏劳极限与缺口试样的疲劳极限的比值)来表示。
在疲劳试验中，一种材料的缺口敏感度用缺口数感度系数来表示g
式中：
K—应力集中系数，
9=0表示缺口对材料疲劳极限无影响：9=1表示缺口产生完整的恨设效果。R,-1
如果试样不能满足标准尺寸，可以谨慎应用其他试样结构。4.2.5试样尺寸影响
由于残余应力分布、直径方向上应力梯度变化（弯曲的平板或缺口试样或轴向拉伸一压缩载荷作用下的拉伸试样和缺口试样）、表面积变化和氢浓度梯度变化（在适当的环境条件下）等原因，试样尺寸对疲劳试验有非常重要的影响。试样尺寸增大的同时伴随着疲劳强度下降的趋势，但不总是发生这种情况。
GB/T20120.12006/IS011782-1:1998尽寸影响意味若很难直接从小试样的试验室试验结果中预测大构件的疲劳性能。4.2.6表面影响
由于疲劳製纹通常从试样表面开始，腐蚀疲劳性能对于试样表面条件非带敏感。在腐蚀瘦劳试验中下列因素可能会影响试样的离蚀性能。4.2.6.1表面粗糙度
通常，随表面粗糙度等级的降低疲劳寿命升高。因此，对于腐蚀疲劳试验试样必须注意表面的准备。
除非要求观察原始表面的离蚀性能，建设使用无加工沟纹和划痕的表面进行金相抛光：抛光方向是重要的，在轴向加载中，最终表面制备涉及沿长轴方向的打磨或抛光，例如，与施加应力相同方向。4,2.6,2表面残余应力
精整工序，如机加工、打腾和整光等，会便试样表面变形井产生加工硬化：热处理会引人热应力或使显微相发生改变。修整工序和热处理都会引人拉伸或压缩义余应为，这取决手使用录件。表面残余应力会影响试样的腐蚀疲劳性能：压缩残余应力通常会增大疲劳强度，而拉伸残余应力则会有相反的趋势。表面残余应力也会影前局部魔蚀性能，因此而影响蚀疲裂纹的产生。喷丸处理工艺会引人表面压缩应力从而改善腐蚀疲劳性能，但可能会由于点蚀或菜处表面盖层不完全而减小其作用。
除非要求模拟涉及大的表面残余应力的使用条件，在制备试样期间机加工、热处理和精整工序均应有意使表面残余应力藏到最小，4.26.3显微表面彩响
增加表层硬度和引人压缩残余应力的表面处理工艺可能会改变腐蚀瘦劳性能。如果与重要的应用相关，试验试样应该进行同样的处理。由于机加工控制不足而引人的硬表面层，无其是在表层加热引起相变的地方，与微裂纹和拉伸表面残余应力的产生相关。这对腐蚀疲劳强度有不利的影哨，因此应该避免。4.3环境因素
由于金属环境交互作用的特性，腐蚀疲劳先效试验必须在能密切控制环境条件的情况下进行。重要的环境因索有电极电位、温度、溶液成分、PH值、解气体的浓度、流速和压力。GB/T15970.1中提供了有用的背景资料。对于气体环境，一个美键的因素就是气体的纯度。如果试验在开路条件下进行，金属的电极电位将取决于具体的试验环境条件，在试验中通气程度是个重要的因素。换句话说，通过恒电位或恒电流方法（见5.3），用开路值代替电极电位。应用外加电流的辅助电极应该在试样上提供均匀的电分布，即：电极电位应该相同，4.4加载
4.4.1循环频率
当失效试验在“役蚀”环境下进行时，循环频率要比在空气中试验重要的多。在空气中试验，循环频率通常没有影响。对频率的敏感是由于金属与环境的相互作用与时间有关。简单来说，这仅反映了有效凹坑发展的整个试验的时间盘程，而广义上，循环周期影响了在一个载荷循环期间反应或传输的程度，进而影响了裂教发展的程度。在“長蚀环境中金属或合金的疲劳强度通常会随着循环颖率的减少而降低。因此，在试验期间与实际使用有关的循环频率是非常重要的。4.4.2波形
在一些情况下，腐蚀疲劳强度受载荷循环波形的强烈影响。尤其在循环引人延迟时间时，与时间有美的腾蚀和应力魔蚀过程可影响裂纹出现和成长。加载和卸载速率也可影啊环境作用，例如，涉及到扩散或再钝化过程。因此，应用在实际使用期间6
GB/T 20120.1—2006/ISO 11782-1:1998会退到的典型波形是非靠重要的。经常使用正弦曲线的，三角形的，锯齿形的和方波来模拟实际载荷条件，而且在循环期间适当处可以增加延迟时间，平均载荷会影响疲劳强度和寿命，应该进行适当的评定。4.4.3可变振幅载荷
在循环载荷条件下，对于涉及到随机载荷循环或者明确的周期变化循环的某些实际应用，会引入暴晒。通过在不同载荷条件下进行的一系列试验观案到的作用总和，可能会得到这些波动的影响，最好使用控制程序块或随机加载程序进行计算机模拟实际使用环境。5装置
5.1疲劳试验机应该符合使用要求，有相应的周期额率科教形信号同时配备合适的循环计数和载荷监控系统。
5.2疲劳试验机的调整应该保征施加的裁荷是轴对称的，5.3环境箱应该把试择的工作段完全密封。如果可能，试样的装夹部没应该东溶液环境之外以阻止电池效应和缝隙腐蚀，始果这不可能，应该采取适当的避免措施，例，使用相似的金展，电绝缘或夏盖层。要求有适当的遮液体积与金履表面的比率由反应速率和最瞬时间带定）而且一个循环系统也通常是必要的。时硬用的电位或电流环境，对应电极使用分离隔板是必要便限制任问从这个电极产生的反应产物的影响。非金属材料被推荐用来制作环境箱和错环系统儿这塑材料应该是不活液的。注意玻璃帮蔽碟塑料在高温下不再是不活波的。必须使用金鹏箱时，应该实试样绝缘以防止电池效应。
当试验在境中进行时，首选使用全金属箱。6试验步骗
6.1试样（脱腊并小化处理）应该固定在环境箱中的试样夹具上，防止由节翼润旋转或对称轴位置移动而不对称。
6.2用分析纯势品配制的试验环境应该代表实际使用条件或者符合适当的趣厚，除非要求模拟含有不纯气体的特别服按系件，对于气体，应该使用高纯实验室毂别的气体。存这种懂况下，也可以使用与不纯气体组成成分翻阅混合气体。6.3与引人环境和开始载时的相对时间量程相关的初始步骤，对于疫劳寿前有非带重要的影响。重要的因索是凹坑发展和激进人盗局的时间量程。同的腐蚀瞬时效课有：形始没人后腐蚀电位的变化和与时间有关的腐蚀产物做生率虑到整些因索，对评价预暴露时间对疲劳强度影响是有益的，6.4在试验期间对环境应该感据要求进荐检测和控制在无缓冲体系中，可以使用PH值自动控制系统使PH值保持恒定，否则需要保定PH值变化对裂纹生长的影，在开放性系统中，可通过落被中气体泡进行充享在封阅性系统中，必领进行监。适当时，应该控制系统的压力。试验中的流速应该模拟在使用条件下的范围。关于试样外部的落液流动取向是非常重要的。注意旅转弯曲试验本质上就是旋转电机系统，这会创造其自己的局部流体动为学。强烈推荐使用合适的参比电极来测量电极电位。在测量时应减小电位降误差：双液接电极可以用来避免溶液污染。对于高温使用环境，应使用专门的电极，溶液温度的变化应该控制在土2℃内。6.5试验应持续进行直到试样失效或达到预定的循环达数。失效应是完全分离的或者依据一些其他已协商的则。
6.6通常通过一系列试验来确定疲劳强度，这一系列试验是在逐渐降低应力水平下进行，直到菜一应力振韬在试验期间不会引起任何失效为止。可在变化的平均应力下进行补偿试验。7
GB/T20120.1—2006/IS011782-1:19987试验报告
试验报告应该包括以下内容：
）试样类型、尺寸、机加工工艺和表面状况；b）对于缺口试样，缺口的详细资料及其应力集中系数；试验设备的指述，包括动态载荷监测的校正方法db
试验材料的性能，例如在化学成分、熔炼和加工工艺、热处理，显微结构、晶粒尺寸、非金属夹杂含量和力学性能等方面，产品的大小和形状也应该报告，同时如果筋要，也应报告应力消除方法：
从母材金属上切取的试样取向和切取位置；试验加载变量，包括每个试样的应力振幅和应力比，疲劳寿命或试验终了时的错环次数，循环f
频率和波形
溶液的初始成分、pH值、充气程度（或其他相关气体的浓度）流动状况、温度和电极电位：根据用再循环速率确定的流过试样的近似线性速度说明速，应指出使用的参比电极，应报告电位和涉及的合适标准电极（例如：在25℃下的标准氢电极或饱和甘乘电极）；试验的开始步骤，如开始电极电位的任何变化；h
）在试验期间环境或裁荷的瞬时变化（包括试验中断），注明特征和试验时间：）环境箱和所有用来监测和控制环境的设备：k）失效准则，
S-N曲线的应力最大值，最小值，应力范围或对应失效循环次数的交变应力，通常瘦劳寿命(N）在循环饮数的对数横坐标上，而应力在算数或对数纵坐标上：所有数据都应沿着一条最适合的回归分析线描绘在S-N由线上当寿命对数符合正常分布时，绘制成S-N曲线可能性有50%。
[1]GB/T15970,2—2000
[2]GB/T15970.4—2000
制备和应用
参考文献
GB/T20120.1—2006/IS011782-1:1998应力脑蚀试验第2部分：弯梁试样的制备和金属和合金的腐锂
金属和合金的腐蚀
应力腐蚀试验
第4部分：单轴加载拉伸试样的
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