(高清版)GBT 5482-2023 金屬材料 動態(tài)撕裂試驗方法

金屬材料動態(tài)撕裂試驗方法2023-08-06發(fā)布國家標準化管理委員會 I 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4試樣及其制備 5試驗機 6試驗程序 7剪切斷面率的測算 68試驗結果處理 79試驗報告 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的動態(tài)撕裂試樣及其對試驗機的要求 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量 參考文獻 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件代替GB/T5482—2007《金屬材料動態(tài)撕裂試驗方法》,與GB/T5482—2007相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：a)將術語“纖維斷面率”更改為“剪切斷面率”(見3.4,2007年版的3.4);b)增加了對采用端部定位試驗用試樣的加工精度要求(見4.2.1);c)更改了試驗機讀數(shù)分辨力的規(guī)定，增加了最大沖擊能量值3000J及以上試驗機讀數(shù)分辨力的規(guī)定(見表3,2007年版的表2);d)更改和完善了試驗過程(見6.1、6.2,2007年版的6.1、6.3);e)刪除了對測溫用儀器的要求(見2007年版的6.2);f)刪除了對試樣數(shù)量的要求(見2007年版的6.6);g)增加了計算機輔助測量剪切斷面率的方法(見7.1.2)。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國海洋船標準化技術委員會(SAC/TC12)提出并歸口。本文件起草單位：中國船舶重工集團公司第七二五研究所、江南造船(集團)有限責任公司、武昌船舶重工集團有限公司、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金屬材料動態(tài)撕裂試驗方法1范圍本文件規(guī)定了金屬材料動態(tài)撕裂試驗的試樣及其制備、試驗機、試驗程序、剪切斷面率的測算、試驗結果處理以及試驗報告。本文件適用于測定洛氏硬度值小于36HRC的金屬材料或焊接接頭試樣的動態(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容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應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鋼及鋼產品力學性能試驗取樣位置及試樣制備GB/T3808擺錘式沖擊試驗機的檢驗JJG145擺錘式沖擊試驗機檢定規(guī)程3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。動態(tài)撕裂試驗dynamicteartest在沖擊試驗機上，將處于簡支梁狀態(tài)下的動態(tài)撕裂試樣一次沖斷，測量其吸收能量和剪切斷面率的試驗。動態(tài)撕裂能dynamictearenergy動態(tài)撕裂試驗時試樣所吸收的能量，用以表征各特定厚度的金屬材料抵抗動態(tài)撕裂的能力。動態(tài)撕裂試樣斷口fracturesurfaceofdynamictearspecimen動態(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數(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符合GB/T2975中對沖擊試樣的要求或相關產品技術要求以及規(guī)范2的規(guī)定，試樣制備過程不應產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按附錄A執(zhí)行。4.2.1動態(tài)撕裂試樣和試樣的尺寸及公差見圖1和表1。標引符號說明：L——試樣長度；L/2——試樣缺口頂端至試樣端部長度；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尺寸公差士2L/2士1bb'28.5tt”——對端部定位自動送樣的試驗機，試樣的長度建議為180mm±1mm,試樣缺口頂端至試樣端部的長度建議為90mm±0.5mm,試樣端部與試樣表面、側面的垂直度公差不大于1°。65mm≤t≤16mm的產品，試樣應為180mm×40mm×t,保留原軋制表面，其厚度公差執(zhí)行相應材料的技術條件規(guī)定。t>16mm的產品，試樣應為180mm×40mm×16mm。加工時，應從產品的兩側原始表面分別減薄，直至厚34.2.2厚度大于或等于25mm的大型動態(tài)撕裂試樣的要求見附錄B。4.3試樣缺口制備4.3.1動態(tài)撕裂試樣缺口可用銑削或線切割等方法加工，但一組試樣應采用同一種加工方法。4.3.2機加工合格的試樣，試驗前應用硬度不小于60HRC的壓刀壓制試樣缺口，壓制方法見附錄C。4.3.3動態(tài)撕裂試樣缺口和試樣缺口頂端的壓制尺寸及公差見圖2和表2。標引符號說明：b?——機加工試樣缺口寬度；an——機加工試樣缺口根部角度；rn——機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壓刀的尺寸見圖3,刃口應無毛刺和缺陷。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量方法見附錄D。4.3.6試樣缺口頂端應逐個壓制，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范圍的調整以附錄D所提供方法測試獲得的試樣缺口壓制深度為準)。單位為毫米mm(k值最佳取值5試驗機5.1動態(tài)撕裂試驗通常采用擺錘式沖擊試驗機，其能量應能在一次沖擊時將試樣打斷。也可使用落錘式沖擊試驗機，試驗機有關參數(shù)應滿足5.2～5.6的要求。注：對大多數(shù)鋼材進行動態(tài)撕裂試驗所需能量：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為4.0m/s～8.5m/s。5.3擺錘式沖擊試驗機讀數(shù)裝置的分度應符合表3的規(guī)定。表3試驗機讀數(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試驗機的支座和沖擊刀刃的硬度不應小于48HRC,其尺寸及支座跨距應符合圖4的規(guī)定。單位為毫米圖4動態(tài)撕裂試驗機的支座和沖擊刀5.5由擺錘重量或下落高度引起的動態(tài)撕裂能量值的誤差不應超過1%,由于風阻和摩擦阻力所造成的能量損失不應超過初始勢能的2%。5.6沖擊刀中心線的運動平面，應通過支座跨距的中點，偏差不大于0.8mm。沖擊刀刃應垂直于試樣的縱軸，其偏差不大于0.01rad。沖擊刀刃與試樣側面的平行度不大于0.005rad。支座的垂直支承面應垂直于水平支承面，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一致，兩者之差應小于擺軸中心至擺錘打擊中心距離的1%。當擺錘自由懸掛時，從試樣缺口背面到沖擊刀刃的距離應小于5mm。5.8支座周圍應加安全罩，防止斷裂試樣飛出。5.9本文件未作具體規(guī)定的試驗機技術參數(shù)，應按GB/T3808的有關規(guī)定執(zhí)行，并按JJG145檢定。5.10所有測量儀器均應溯源至國家或國際基準。測量儀器應在合適的周期內進行校準。6試驗程序6.1試驗之前，將試樣浸沒在裝有冷卻或加熱介質的保溫裝置篩板上，篩板離保溫裝置底部不小于25mm,試樣間距不小于試樣厚度。采用機械攪拌等方法讓介質進行循環(huán)以保證保溫裝置內溫度均勻。介質的溫度與試驗溫度之差，應控制在±1℃范圍內，保溫時間根據試樣厚度按1min/mm計算，但不應少于15min。當使用氣體介質冷卻或加熱試樣時，試樣應與保溫裝置最近內表面保持不小于50mm距離，試樣之間的間隔不小于10mm,且保溫時間不應少于30min。6.2從保溫裝置內取出試樣到沖斷，應在10s內完成，如果超過10s而未試驗，則應把試樣放回保溫裝置內，重新執(zhí)行6.1。不應采用與試驗溫度明顯不同的夾具在試樣缺口附近夾持試樣，如果采用對中鉗手動送樣，試驗前應將對中鉗夾持部位與試樣一起進行保溫。6.3應緊貼支座放置試樣，并使沖擊刀刃中心線與試樣缺口頂端對中，偏差不大于0.8mm。6.4打斷試樣，記錄試驗溫度與動態(tài)撕裂能量值。67剪切斷面率的測算7.1晶狀區(qū)面積的測量非奧氏體類鋼的動態(tài)撕裂試樣斷口的晶狀區(qū)形狀應歸類成矩形、三角形或梯形等便于測量和計算的等效圖形，如圖5,用分辨力優(yōu)于0.1mm的量具測量等效圖形的相應尺寸，計算晶狀區(qū)面積。若一個試樣斷口上分成幾塊晶狀區(qū)，則應分別測量每塊晶狀區(qū)面積，再把幾塊面積相加?？刹捎肎B/T12778規(guī)定的測試方法，亦可采用其他能保證測量精度的測試方法測量晶狀區(qū)面積。圖5典型動態(tài)撕裂試樣斷口及其晶狀區(qū)等效歸并法示意圖7.1.2計算機分析測量法對于試樣斷口晶狀區(qū)與纖維區(qū)界面輪廓比較清晰、色差對比度比較大的，可使用圖像處理軟件輔助測量晶狀區(qū)面積并計算剪切斷面率，測量過程如下：a)對試樣斷口進行拍照；b)基于圖像處理軟件中的色差識別功能，采用自動識別或人工識別的方法完成晶狀區(qū)面積測量；c)計算得到試樣的剪切斷面率。采用圖像處理軟件的自動識別功能時，應對軟件進行校準或者比對驗證，保證軟件的可靠性。注：垂直放置試樣、調整好光照角度與亮度、采用遠心物鏡等有益于獲得高質量的試樣斷口照片，進而有利于提高剪切斷面率的測量精度。7.2剪切斷面率的計算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數(shù)計算出剪切斷面率。78試驗結果處理8.1動態(tài)撕裂能的試驗數(shù)據應至少保留兩位有效數(shù)字，剪切斷面率的試驗數(shù)據修約至1%。8.2當動態(tài)撕裂能高于試驗機最大量程的80%時，應在試驗報告中注明。8.3試驗過程中出現(xiàn)下列情況之一時，試驗數(shù)據無效：a)操作失誤；b)試驗時發(fā)生卡錘現(xiàn)象。9試驗報告試驗報告應至少包括以下內容：a)本文件編號；b)試驗日期；d)試樣相關信息，例如試樣標識、試樣厚度及其他試樣相關資料(如果知悉，還應提供材料名稱、e)試驗溫度；f)試驗結果；g)焊接接頭試樣，應注明試樣缺口開口位置；h)可能影響試驗的異常情況。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符合有關技術條件規(guī)定。A.1.2試板用母材的寬度應符合表A.1的規(guī)定，其長度可根據樣坯數(shù)量而定，但不應小于400mm。表A.1焊接試板尺寸要求試板厚度t?A.1.3在200mm長度內，試板撓度f不應超過板厚的10%,且不應大于4mm。試板錯邊量h不應超過板厚的15%,且不應大于4mm,見圖A.1。圖A.1試板撓度和錯邊A.2樣坯切取A.2.1試驗用樣坯應從焊接試板或焊接結構上切取。切取樣坯之前，應將試板兩端各截棄50mm。不受熱影響。9A.3試樣切取試樣應靠近后焊面切取，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，開在試樣二分之一厚度平面與熔合線交界處的M點。熱影響區(qū)各部位的試樣缺口位置，根據技術條件要求，開在M點以外圖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的動態(tài)撕裂試樣及其對試驗機的要求B.1試樣B.1.1厚度為25mm、32mm和40mm的動態(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，應雙側減薄加工成上述相應尺寸的試樣。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壓刀的長度和厚度分別為50mm和2.5mm,其余要求見圖3。B.2試驗機B.2.1試驗機的量程不小于7500J,指針式讀數(shù)裝置的最大分度值不超過50J,數(shù)顯式讀數(shù)裝置的最大分度值不超過1J。B.2.2試驗機的沖擊刀刃半徑、支座半徑和支座跨距見表B.2。單位為毫米試驗參數(shù)試樣厚度支座跨距406±1.5500士1.5600士1.5支座半徑沖擊刀刃半徑(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或萬能材料試驗機，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