(完整版)断裂韧性KIC测试试验.docx

KIC测试试验试验五断裂韧性一、试样的材料、热处理工艺及该种钢材的σy 和 KⅠC 的参考值SE（B） ，材料为 40Cr，其热处理工艺如下：本试验采纳标准三点弯曲试样（代号①热处理工艺： 860℃保温 1h，油淬； 220℃回火，保温0.5~1h ；②缺口加疲惫裂纹总长： 9~11mm （疲惫裂纹③不导角，保留尖角；2~3.5mm）样品实测 KIC测试试验 试验五 断裂韧性 一、试样的材料、热处理工艺及该种钢材的σ y 和 KⅠC 的参考值 SE（B） ，材料为 40Cr，其热处理工艺如下： 本试验采纳标准三点弯曲试样（代号 ①热处理工艺： 860℃保温 1h，油淬； 220℃回火，保温 0.5~1h ； ②缺口加疲惫裂纹总长： 9~11mm （疲惫裂纹 ③不导角，保留尖角； 2~3.5mm） 样品实测 HRC50，从机械手册中关于 40Cr 的热处理试验数据曲线上查得： σy =σ 0.2 =1650MPa，σ b=1850MPa，δ 5=9%，ψ =34%， KⅠ C=42MN· m -3/2； 二、试样的外形及尺寸 国家标准 GB/T 4161-1984《金属材料平面应变断裂韧度 KⅠ C 试验方法》中规定了两种测 SE（ B））和紧凑拉伸试样（代号 C(T)）； 试断裂韧性的标准试样：标准三点弯曲试样（代号 SE（ B） ；试 这两种试样的裂纹扩展方式都是Ⅰ型的；本试验采纳标准三点弯曲试样（代号 样的外形及各尺寸之间的关系如下列图： B 必需满意下式： 为了达到平面应变条件，试样厚度 B≧ 2.5(KⅠ C/ σ y) a≧ 2.5(KⅠ C/ σ y)2 （W-a）≧ 2.5(KⅠ C/ σ y)2 2 式中：σ 0.2 或σ s ； y—屈服强度σ KⅠC 和σ y 值，再依据上式确定试样 y/E 的值来确定 B 的大小，然后再确 因此，在确定试样尺寸时，要预先估量所测材料的 的最小厚度 B；如材料的 KⅠC 值无法估量，就可依据σ 定试样的其他尺寸；试样可从机件实物上切去，或锻、铸试样毛坯；在轧制钢材取样时，应 注明裂纹面取向和裂纹扩展方向； 试样毛坯粗加工后， 进行热处理和磨削， 随后开缺口和预制裂纹； 试样上的缺口一般在 钼丝电切割机床上进行切割；为了使引发的裂纹平直，缺口应尽可能地尖锐； 开好缺口的试样，在高频疲惫试验机上预制裂纹； 疲惫裂纹长度应不小于 2.5%W，且不小于 1.5mm ；a/W 值应掌握在 0.45~0.55 范畴内； （代号 SE（B） ，其尺寸： 宽 W=19.92mm ，厚 B=10.20mm 本试样采纳标准三点弯曲试样 总长 100.03mm ； 三、试验装置 制备好的试样，在 MTS810 材料力学试验机上进行断裂试验；对于三点弯曲试样，其试 验装置如图 5-2 所示；可将采集的试验数据以文件形式（数据采集间隔 0.1s）储备在运算机 中，同时利用 3086-11 型 X— Y 系列试验记录仪绘制 P— V 曲线；本试验跨距 S 为 80mm ，弯 曲压头速率 0.01mm/s ；用 15J 型工具显微镜测量试样的临界裂纹 (半)长度 a； 图 5-2 三点弯曲试验装置示意图1—试验机上横梁；2—支座； 3—试样； 4—载荷传感器；5—夹式引伸计；6—动态应变仪；7—X—Y 函数记录仪；如图 5-2 所示，在试验机的横梁1 上，换上专用支座2，用辊子支承试样3，两者保持滚动接触； 两支承辊的两端头用软弹簧或橡皮筋拉紧，使之紧靠在支座凹槽的边缘上，以保S；载荷传感器4 为一钢制圆筒弹性元件，壁上贴有电阻应变 图 5-2 三点弯曲试验装置示意图 1—试验机上横梁； 2—支座； 3—试样； 4—载荷传感器； 5—夹式引伸计； 6—动态应变仪； 7—X—Y 函数记录仪； 如图 5-2 所示，在试验机的横梁 1 上，换上专用支座 2，用辊子支承试样 3，两者保持 滚动接触； 两支承辊的两端头用软弹簧或橡皮筋拉紧， 使之紧靠在支座凹槽的边缘上， 以保 S；载荷传感器 4 为一钢制圆筒弹性元件，壁上贴有电阻应变 证两辊的距离等于试样的跨距 P；夹式引伸计 5 的构造及其在 片，全桥连接；受载时，圆筒变形，由应变片输出载荷讯号 试样上的安装方法见图 5-3；引伸计为两弹簧片悬臂梁，中间用垫块隔开，螺钉连紧；弹簧 片上贴有电阻应变片（ T1、T2 及 C1、C2）；试验前先在试样上缺口两侧用“ 502”胶水对称 12mm ），引 12mm ，刀口初始间距应略大于 贴上刀口（本试验引伸计两臂末端初始间距为 伸计的两臂末端就卡在刀口上； 试验过程中， 裂纹嘴受载荷张开， 刀口距离增大， 弹簧片松 V 变成电讯号传送出去； 弛，由应变片将裂纹嘴两侧刀口张开量 图 5-3 夹式引伸计构造及安