断裂韧性KIC测试试验.docx
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1、断裂韧性Kk测试试验一、实验目的1. 了解金属材料平面应变断裂韧性K】c测试的基本原理、实验装置及试样的形状和尺寸。2. 掌握K的测试过程及试验结果的处理方法。Ik/二、实验内容本试验采用标准三点弯曲试样。以40Cr或40CrNiMoA为材料的坯料,经淬火及200C回火处理,进行参数测试。对同一种热处理状态的材料,至少做3个试样。Ikz三、实验原理一平面应变断裂韧性Ac是应力场强度因子K的临界值,它表征金届材料抵抗裂纹失稳 扩展的能力。因而测试K】c的基本原理,就是把待试验的材料制成一定形状和尺寸的试样, 并在试样上预制出相当于缺陷的裂纹,然后对试样加载。由于试样及其裂纹的形状、尺寸和加载方式
2、以及断裂部位都是预先确定的,所以其应力场强度因子K的表达式也是确 定的。在加载过程中,用测试仪器连续记录载荷增加与裂纹扩展情况的PV曲线(P 载荷,V裂纹嘴两侧刀口张开位移)。根据曲线上表明裂纹失稳扩展临界状态的载荷 Pq及试样断裂后测出的与Pq相对应的预制裂纹(半)长度a,代入应力场强度因子K】表达式, 求出裂纹失稳扩展的临界K值,记为Kq,然后再依据一些翅!定判断Kq是不是平面应变状 态下的Kq。如果Kq不符合判别的要求,则仍不是K】c,需增大试样尺寸重做试验。我国己于1984年颁布国家标准GB/T 41611984金属材料平面应变断裂韧度试 验方法,本实验将以此标准为依据。四、试样形状、
3、尺寸及制备国家标准GBAT 4161-1984金属材料平面应变断裂韧度K©试验方法中规定了两 种测试断裂韧性的标准试样:标准三点弯曲试样(代号SE(B)和紧凑拉伸试样(代号C(T)o 这两种试样的裂纹扩展方式都是I型的。试样的形状及各尺寸之间的关系,如图5-1所示。为了达到平面应变条件,试样厚度B必须满足下尖:B>2.5 (K /(7 ) IC y式中:仁屈服强度或仁。y0.2 s因此,在确定试样尺寸时,要预先估计所测材料的K和o值,再根据上式确定试样的 ic y最小厚度B。若材料的虬。值无法估计,则可根据o / E的值来确定B的大小(见表5-1), icy然后再确定试样的其它
4、尺寸。试样可从机件实物上切取,或锻、铸试样毛坯。在轧制钢 材上取样时,应注明裂纹面取向和裂纹扩展方向。表5-1根据气/E的值推荐的试样最 小厚度Bo /E y试样最小厚度B(nun)。/E y试样最小厚度B(111111)0.0050 0.0057750.0071 0.0075320.0057 -0.0062630.0075 0.0080250.0062 0.0065500.0080 0.0085200.0065 0.0068440.0085 0.010012.50.0068 0.007138$=0.01006.5五、实验步骤1. 参观试样切割缺口及预制疲劳裂纹的设备及过程。2. 测量试样尺寸
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