(高清版)GB∕T 38338-2019 炭素材料斷裂韌性測(cè)定方法

炭素材料斷裂韌性測(cè)定方法國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T38338—2019本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC183)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中鋼集團(tuán)新型材料(浙江)有限公司、安徽弘昌新材料有限公司、中國(guó)平煤神馬集團(tuán)開封炭素有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、常州鑫能材料檢驗(yàn)檢測(cè)有限公司、大同宇林德石墨新材料股份有限公司。1GB/T38338—2019炭素材料斷裂韌性測(cè)定方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了炭素材料斷裂韌性術(shù)語(yǔ)和定義、儀器設(shè)備、試樣要求、試驗(yàn)步驟、結(jié)果計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。本標(biāo)準(zhǔn)適用于室溫下炭素材料斷裂韌性的測(cè)定。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1427炭素材料取樣方法GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1斷裂韌性fracturetoughnessK1c預(yù)置裂紋在加載壓力后的生長(zhǎng)所必需的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子，用于表征材料阻止裂紋擴(kuò)展的能力。4儀器設(shè)備4.1游標(biāo)卡尺：測(cè)量范圍0mm～300mm,精度0.02mm。4.2千分尺：測(cè)量范圍0mm～25mm,精度0.01mm。4.3影像測(cè)量?jī)x：精度0.001mm,具有適宜放大功能的其他測(cè)量?jī)x器也可。4.4干燥箱：具有自動(dòng)調(diào)溫裝置，能保持溫度在105℃~110℃。4.5材料試驗(yàn)機(jī)：試驗(yàn)機(jī)傳感器精度小于或等于1%,推薦試樣最大加載載荷在傳感器量程的10%~90%。測(cè)試夾具要求見圖1,其中上、下支點(diǎn)輥可以自由滾動(dòng)，輥直徑為樣品高度的0.75倍～1.5倍。2GB/T38338—2019壓力P≥HH槽支點(diǎn)跨度一W≥3W+圖1測(cè)試夾具示意圖5試樣要求5.1取樣和加工按GB/T1427的規(guī)定進(jìn)行取樣、加工。單個(gè)材料測(cè)試平行試樣不少于6個(gè)。5.2試樣尺寸5.2.1推薦試樣尺寸：試樣(長(zhǎng))(200mm±0.1mm)×(寬)(15mm±0.05mm)×(高)(20mm士0.05mm),試樣及預(yù)制裂縫(槽)見圖2,槽深為a。圖2試樣示意圖5.2.2試樣具體要求見圖3,其中槽深度為樣品高度的40%。對(duì)不同類型炭素材料，采用相同的縮放比例的樣品同樣適應(yīng)。3GB/T38338—2019單位為毫米20±0.052030°±2°30"±2°0.45±0.05200±0.1R號(hào)石墨材料具有一定孔隙率及微裂紋(Morowsik),因此預(yù)期槽加工底部尖端為自然裂紋是有可能的。5.3.2槽加工可采用刀片進(jìn)行手工樣品制備，刀片邊緣的夾角應(yīng)小于試樣槽口角度，整個(gè)過(guò)程需要控注：該手工方法有許多不確定性，也可能導(dǎo)致測(cè)試失敗。200mm×20mm×15mm等尺寸較大的樣品，為保證槽尖端的精度，建議先采用較寬刀具粗加工(樣品較寬處槽口尺寸一般不超過(guò)1mm),然后對(duì)槽尖端細(xì)加工，見圖4。細(xì)加工槽寬度按圖3控制在0.45mm±0.05mm。4GB/T38338—20196試驗(yàn)步驟6.1試樣應(yīng)在105℃~110℃干燥箱內(nèi)烘干2h,然后貯存在干燥器內(nèi)，冷卻至室溫備用。6.2長(zhǎng)度(L)、高度(H)、寬度(W)檢測(cè)：沿試樣長(zhǎng)度測(cè)2次，高度、寬度方向各測(cè)3次，取平均值。6.3槽口檢測(cè)：用影像測(cè)量?jī)x分別測(cè)得深度、寬度、尖端角度及弧度半徑。6.4夾具及裝載符合4.5的要求。6.5將測(cè)試樣品槽口向下，并對(duì)準(zhǔn)支撐跨度的中心位置及上壓頭輥，可借助在樣品和夾具上劃線等方式實(shí)現(xiàn)。6.6試驗(yàn)機(jī)加載速率為0.05mm/min～0.1mm/min,試樣的載荷-位移曲線應(yīng)顯示其穩(wěn)定抗裂紋擴(kuò)展過(guò)程，見圖5。400位移/mm圖5穩(wěn)定的裂紋擴(kuò)張行為曲線示意圖7結(jié)果計(jì)算試樣斷裂韌性(K?c)按式(1)計(jì)算：式中：A?,A?,A?和A?為該多項(xiàng)式系數(shù));K?c——斷裂韌性，單位為二分之一次方兆帕米[(MPa·m)/2];試樣測(cè)試時(shí)加載的最大壓力，單位為牛頓(N);S——支點(diǎn)跨距，單位為米(m);W——試樣寬度，單位為米(m);H——試樣高度，單位為米(m)。測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)化單位后代入公式計(jì)算，結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位，數(shù)值修約按GB/T8170的規(guī)定進(jìn)行。5GB/T38338—2019系數(shù)5678—5.1552—5.1389—5.1007—5.0947—5.0247—19.5736—19.5510—19.0071—19.2142—18.063