(高清版)GBT 5482-2023 金屬材料 動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)方法

金屬材料動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)方法2023-08-06發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4試樣及其制備 5試驗(yàn)機(jī) 6試驗(yàn)程序 7剪切斷面率的測(cè)算 68試驗(yàn)結(jié)果處理 79試驗(yàn)報(bào)告 附錄A(規(guī)范性)焊接接頭試樣取樣方法 8附錄B(資料性)厚度大于或等于25mm的動(dòng)態(tài)撕裂試樣及其對(duì)試驗(yàn)機(jī)的要求 附錄C(資料性)試樣缺口頂端的壓制 附錄D(資料性)試樣缺口壓制深度的測(cè)量 參考文獻(xiàn) I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T5482—2007《金屬材料動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)方法》,與GB/T5482—2007相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：a)將術(shù)語(yǔ)“纖維斷面率”更改為“剪切斷面率”(見(jiàn)3.4,2007年版的3.4);b)增加了對(duì)采用端部定位試驗(yàn)用試樣的加工精度要求(見(jiàn)4.2.1);c)更改了試驗(yàn)機(jī)讀數(shù)分辨力的規(guī)定，增加了最大沖擊能量值3000J及以上試驗(yàn)機(jī)讀數(shù)分辨力的規(guī)定(見(jiàn)表3,2007年版的表2);d)更改和完善了試驗(yàn)過(guò)程(見(jiàn)6.1、6.2,2007年版的6.1、6.3);e)刪除了對(duì)測(cè)溫用儀器的要求(見(jiàn)2007年版的6.2);f)刪除了對(duì)試樣數(shù)量的要求(見(jiàn)2007年版的6.6);g)增加了計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量剪切斷面率的方法(見(jiàn)7.1.2)。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國(guó)海洋船標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC12)提出并歸口。本文件起草單位：中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所、江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司、武昌船舶重工集團(tuán)有限公司、青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司。本文件于1985年首次發(fā)布，1993年第一次修訂，2007年第二次修訂，本次為第三次修訂。1金屬材料動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)方法1范圍本文件規(guī)定了金屬材料動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)的試樣及其制備、試驗(yàn)機(jī)、試驗(yàn)程序、剪切斷面率的測(cè)算、試驗(yàn)結(jié)果處理以及試驗(yàn)報(bào)告。本文件適用于測(cè)定洛氏硬度值小于36HRC的金屬材料或焊接接頭試樣的動(dòng)態(tài)撕裂能和剪切斷面率。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2975鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備GB/T3808擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)JJG145擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)dynamicteartest在沖擊試驗(yàn)機(jī)上，將處于簡(jiǎn)支梁狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)撕裂試樣一次沖斷，測(cè)量其吸收能量和剪切斷面率的試驗(yàn)。動(dòng)態(tài)撕裂能dynamictearenergy動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)時(shí)試樣所吸收的能量，用以表征各特定厚度的金屬材料抵抗動(dòng)態(tài)撕裂的能力。動(dòng)態(tài)撕裂試樣斷口fracturesurfaceofdynamictearspecimen動(dòng)態(tài)撕裂試樣沖斷后的斷裂表面。注：宏觀上，試樣斷口一般呈晶狀、纖維狀(含剪切唇)或混合狀的形貌。剪切斷面率shearfractureappearance纖維狀斷口面積與試樣缺口處原始橫截面積之比的百分?jǐn)?shù)。4試樣及其制備4.1取樣4.1.1樣坯的切取部位和方向應(yīng)符合GB/T2975中對(duì)沖擊試樣的要求或相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)要求以及規(guī)范2的規(guī)定，試樣制備過(guò)程不應(yīng)產(chǎn)生表面加工硬化及熱影響改變材料的性能。4.1.2焊接接頭試樣取樣方法應(yīng)按附錄A執(zhí)行。4.2.1動(dòng)態(tài)撕裂試樣和試樣的尺寸及公差見(jiàn)圖1和表1。標(biāo)引符號(hào)說(shuō)明：L——試樣長(zhǎng)度；L/2——試樣缺口頂端至試樣端部長(zhǎng)度；b——試樣寬度；b'——凈寬；t——試樣厚度。表1試樣的尺寸及公差單位為毫米符號(hào)尺寸公差士2L/2士1bb'28.5tt”——對(duì)端部定位自動(dòng)送樣的試驗(yàn)機(jī)，試樣的長(zhǎng)度建議為180mm±1mm,試樣缺口頂端至試樣端部的長(zhǎng)度建議為90mm±0.5mm,試樣端部與試樣表面、側(cè)面的垂直度公差不大于1°。65mm≤t≤16mm的產(chǎn)品，試樣應(yīng)為180mm×40mm×t,保留原軋制表面，其厚度公差執(zhí)行相應(yīng)材料的技術(shù)條件規(guī)定。t>16mm的產(chǎn)品，試樣應(yīng)為180mm×40mm×16mm。加工時(shí)，應(yīng)從產(chǎn)品的兩側(cè)原始表面分別減薄，直至厚34.2.2厚度大于或等于25mm的大型動(dòng)態(tài)撕裂試樣的要求見(jiàn)附錄B。4.3試樣缺口制備4.3.1動(dòng)態(tài)撕裂試樣缺口可用銑削或線切割等方法加工，但一組試樣應(yīng)采用同一種加工方法。4.3.2機(jī)加工合格的試樣，試驗(yàn)前應(yīng)用硬度不小于60HRC的壓刀壓制試樣缺口，壓制方法見(jiàn)附錄C。4.3.3動(dòng)態(tài)撕裂試樣缺口和試樣缺口頂端的壓制尺寸及公差見(jiàn)圖2和表2。標(biāo)引符號(hào)說(shuō)明：b?——機(jī)加工試樣缺口寬度；an——機(jī)加工試樣缺口根部角度；rn——機(jī)加工試樣缺口根部半徑；h:——壓制深度；a:——壓制頂端角度；r:——壓制頂端根部半徑。圖2動(dòng)態(tài)撕裂試樣缺口和試樣缺口頂端的壓制尺寸表2試樣缺口頂端的壓制尺寸及公差試樣缺口幾何參數(shù)尺寸公差b'/mm28.5bn/mm士0.1rn/mmh:/mm0.25土0.13r:/mm44.3.4壓刀的尺寸見(jiàn)圖3,刃口應(yīng)無(wú)毛刺和缺陷。圖3銳化試樣缺口頂端用的壓刀4.3.5試樣缺口壓制深度的測(cè)量方法見(jiàn)附錄D。4.3.6試樣缺口頂端應(yīng)逐個(gè)壓制，所需壓力可按公式(1)估算：F=k×Rm×tF=k×Rm×t式中：F——壓力，單位為牛頓(N);k——系數(shù)，單位為毫米(mm);Rm——抗拉強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)。注：鋼鐵材料，取k=2.4mm±0.5mm;鋁及鋁合金、鈦及鈦合金材料，推薦取k=1.9mm±0.5范圍的調(diào)整以附錄D所提供方法測(cè)試獲得的試樣缺口壓制深度為準(zhǔn))。單位為毫米mm(k值最佳取值5試驗(yàn)機(jī)5.1動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)通常采用擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)，其能量應(yīng)能在一次沖擊時(shí)將試樣打斷。也可使用落錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)有關(guān)參數(shù)應(yīng)滿足5.2～5.6的要求。注：對(duì)大多數(shù)鋼材進(jìn)行動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)所需能量：厚度16mm試樣約為3000J,厚度5mm試樣約為700J。鑄鐵、鋁合金所需能量比上述能量低約20%。5.2打擊瞬間擺錘的沖擊速度應(yīng)為4.0m/s～8.5m/s。5.3擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)讀數(shù)裝置的分度應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3試驗(yàn)機(jī)讀數(shù)裝置單位為焦耳最大沖擊能量值最大分度值指針式數(shù)顯式5111155.4試驗(yàn)機(jī)的支座和沖擊刀刃的硬度不應(yīng)小于48HRC,其尺寸及支座跨距應(yīng)符合圖4的規(guī)定。單位為毫米圖4動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)機(jī)的支座和沖擊刀5.5由擺錘重量或下落高度引起的動(dòng)態(tài)撕裂能量值的誤差不應(yīng)超過(guò)1%,由于風(fēng)阻和摩擦阻力所造成的能量損失不應(yīng)超過(guò)初始勢(shì)能的2%。5.6沖擊刀中心線的運(yùn)動(dòng)平面，應(yīng)通過(guò)支座跨距的中點(diǎn)，偏差不大于0.8mm。沖擊刀刃應(yīng)垂直于試樣的縱軸，其偏差不大于0.01rad。沖擊刀刃與試樣側(cè)面的平行度不大于0.005rad。支座的垂直支承面應(yīng)垂直于水平支承面，偏差不大于0.025rad,支座的垂直支承面、水平支承面的左右面應(yīng)分別在同一平面上，其偏差不大于0.13mm。5.7擺軸中心至擺錘打擊中心的距離與擺錘中心至試樣中心的距離應(yīng)一致，兩者之差應(yīng)小于擺軸中心至擺錘打擊中心距離的1%。當(dāng)擺錘自由懸掛時(shí)，從試樣缺口背面到?jīng)_擊刀刃的距離應(yīng)小于5mm。5.8支座周圍應(yīng)加安全罩，防止斷裂試樣飛出。5.9本文件未作具體規(guī)定的試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)，應(yīng)按GB/T3808的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，并按JJG145檢定。5.10所有測(cè)量?jī)x器均應(yīng)溯源至國(guó)家或國(guó)際基準(zhǔn)。測(cè)量?jī)x器應(yīng)在合適的周期內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)。6試驗(yàn)程序6.1試驗(yàn)之前，將試樣浸沒(méi)在裝有冷卻或加熱介質(zhì)的保溫裝置篩板上，篩板離保溫裝置底部不小于25mm,試樣間距不小于試樣厚度。采用機(jī)械攪拌等方法讓介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)以保證保溫裝置內(nèi)溫度均勻。介質(zhì)的溫度與試驗(yàn)溫度之差，應(yīng)控制在±1℃范圍內(nèi)，保溫時(shí)間根據(jù)試樣厚度按1min/mm計(jì)算，但不應(yīng)少于15min。當(dāng)使用氣體介質(zhì)冷卻或加熱試樣時(shí)，試樣應(yīng)與保溫裝置最近內(nèi)表面保持不小于50mm距離，試樣之間的間隔不小于10mm,且保溫時(shí)間不應(yīng)少于30min。6.2從保溫裝置內(nèi)取出試樣到?jīng)_斷，應(yīng)在10s內(nèi)完成，如果超過(guò)10s而未試驗(yàn)，則應(yīng)把試樣放回保溫裝置內(nèi)，重新執(zhí)行6.1。不應(yīng)采用與試驗(yàn)溫度明顯不同的夾具在試樣缺口附近夾持試樣，如果采用對(duì)中鉗手動(dòng)送樣，試驗(yàn)前應(yīng)將對(duì)中鉗夾持部位與試樣一起進(jìn)行保溫。6.3應(yīng)緊貼支座放置試樣，并使沖擊刀刃中心線與試樣缺口頂端對(duì)中，偏差不大于0.8mm。6.4打斷試樣，記錄試驗(yàn)溫度與動(dòng)態(tài)撕裂能量值。67剪切斷面率的測(cè)算7.1晶狀區(qū)面積的測(cè)量非奧氏體類鋼的動(dòng)態(tài)撕裂試樣斷口的晶狀區(qū)形狀應(yīng)歸類成矩形、三角形或梯形等便于測(cè)量和計(jì)算的等效圖形，如圖5,用分辨力優(yōu)于0.1mm的量具測(cè)量等效圖形的相應(yīng)尺寸，計(jì)算晶狀區(qū)面積。若一個(gè)試樣斷口上分成幾塊晶狀區(qū)，則應(yīng)分別測(cè)量每塊晶狀區(qū)面積，再把幾塊面積相加。可采用GB/T12778規(guī)定的測(cè)試方法，亦可采用其他能保證測(cè)量精度的測(cè)試方法測(cè)量晶狀區(qū)面積。圖5典型動(dòng)態(tài)撕裂試樣斷口及其晶狀區(qū)等效歸并法示意圖7.1.2計(jì)算機(jī)分析測(cè)量法對(duì)于試樣斷口晶狀區(qū)與纖維區(qū)界面輪廓比較清晰、色差對(duì)比度比較大的，可使用圖像處理軟件輔助測(cè)量晶狀區(qū)面積并計(jì)算剪切斷面率，測(cè)量過(guò)程如下：a)對(duì)試樣斷口進(jìn)行拍照；b)基于圖像處理軟件中的色差識(shí)別功能，采用自動(dòng)識(shí)別或人工識(shí)別的方法完成晶狀區(qū)面積測(cè)量；c)計(jì)算得到試樣的剪切斷面率。采用圖像處理軟件的自動(dòng)識(shí)別功能時(shí)，應(yīng)對(duì)軟件進(jìn)行校準(zhǔn)或者比對(duì)驗(yàn)證，保證軟件的可靠性。注：垂直放置試樣、調(diào)整好光照角度與亮度、采用遠(yuǎn)心物鏡等有益于獲得高質(zhì)量的試樣斷口照片，進(jìn)而有利于提高剪切斷面率的測(cè)量精度。7.2剪切斷面率的計(jì)算7.2.1用試樣缺口處原始橫截面積減去晶狀區(qū)面積計(jì)算出斷口纖維狀面積。7.2.2用纖維狀面積與試樣缺口處原始橫截面積之比的百分?jǐn)?shù)計(jì)算出剪切斷面率。78試驗(yàn)結(jié)果處理8.1動(dòng)態(tài)撕裂能的試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)至少保留兩位有效數(shù)字，剪切斷面率的試驗(yàn)數(shù)據(jù)修約至1%。8.2當(dāng)動(dòng)態(tài)撕裂能高于試驗(yàn)機(jī)最大量程的80%時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明。8.3試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)效：a)操作失誤；b)試驗(yàn)時(shí)發(fā)生卡錘現(xiàn)象。9試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：a)本文件編號(hào)；b)試驗(yàn)日期；d)試樣相關(guān)信息，例如試樣標(biāo)識(shí)、試樣厚度及其他試樣相關(guān)資料(如果知悉，還應(yīng)提供材料名稱、e)試驗(yàn)溫度；f)試驗(yàn)結(jié)果；g)焊接接頭試樣，應(yīng)注明試樣缺口開(kāi)口位置；h)可能影響試驗(yàn)的異常情況。8(規(guī)范性)焊接接頭試樣取樣方法A.1試板的制備A.1.1試板用母材、取向以及焊接材料等應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)條件規(guī)定。A.1.2試板用母材的寬度應(yīng)符合表A.1的規(guī)定，其長(zhǎng)度可根據(jù)樣坯數(shù)量而定，但不應(yīng)小于400mm。表A.1焊接試板尺寸要求試板厚度t?A.1.3在200mm長(zhǎng)度內(nèi)，試板撓度f(wàn)不應(yīng)超過(guò)板厚的10%,且不應(yīng)大于4mm。試板錯(cuò)邊量h不應(yīng)超過(guò)板厚的15%,且不應(yīng)大于4mm,見(jiàn)圖A.1。圖A.1試板撓度和錯(cuò)邊A.2樣坯切取A.2.1試驗(yàn)用樣坯應(yīng)從焊接試板或焊接結(jié)構(gòu)上切取。切取樣坯之前，應(yīng)將試板兩端各截棄50mm。不受熱影響。9A.3試樣切取試樣應(yīng)靠近后焊面切取，如圖A.2所示。單位為毫米圖A.2試樣切取示意圖A.4試樣缺口位置A.4.2熔合線及熱影響區(qū)試樣缺口軸線與焊縫表面垂直。熔合線試樣缺口位置，開(kāi)在試樣二分之一厚度平面與熔合線交界處的M點(diǎn)。熱影響區(qū)各部位的試樣缺口位置，根據(jù)技術(shù)條件要求，開(kāi)在M點(diǎn)以外圖A.4熔合線及熱影響區(qū)試樣缺口位置示意圖(資料性)厚度大于或等于25mm的動(dòng)態(tài)撕裂試樣及其對(duì)試驗(yàn)機(jī)的要求B.1試樣B.1.1厚度為25mm、32mm和40mm的動(dòng)態(tài)撕裂試樣取樣按4.1.1的規(guī)定，試樣和尺寸如圖B.1和表B.1所示。取自板厚為25mm、32mm和40mm的試樣，保留原軋制表面，其他厚度尺寸的樣坯，應(yīng)雙側(cè)減薄加工成上述相應(yīng)尺寸的試樣。B.1.2試樣缺口寬度b。=3mm,壓制頂端深度D?=1.0mm±0.15mm,試樣缺口其余尺寸和公差同表2。壓制試樣缺口所需壓力P按4.3.6中公式(1)估算，取k=3.6mm±0.5mm。表B.1厚度大于或等于25mm的動(dòng)態(tài)撕裂試樣尺寸單位為毫米試樣尺寸參數(shù)Lbt40士0.5B.1.3壓刀的長(zhǎng)度和厚度分別為50mm和2.5mm,其余要求見(jiàn)圖3。B.2試驗(yàn)機(jī)B.2.1試驗(yàn)機(jī)的量程不小于7500J,指針式讀數(shù)裝置的最大分度值不超過(guò)50J,數(shù)顯式讀數(shù)裝置的最大分度值不超過(guò)1J。B.2.2試驗(yàn)機(jī)的沖擊刀刃半徑、支座半徑和支座跨距見(jiàn)表B.2。單位為毫米試驗(yàn)參數(shù)試樣厚度支座跨距406±1.5500士1.5600士1.5支座半徑?jīng)_擊刀刃半徑(資料性)試樣缺口頂端的壓制C.1概述本文件采用位移控制法或載荷控制法完成試樣缺口頂端的壓制。壓制試樣缺口可用壓力機(jī)或萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，在壓制深度滿足表2要求的前提下，也可采用其他方法壓制試樣缺口頂端。C.2位移