專利名稱：一種t型裂紋沖擊韌性測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料理化性能檢測技術(shù)，特別提供了一種T型裂紋沖擊韌性測試 方法。
背景技術(shù)：
金屬夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)方法是一種常規(guī)的沖擊韌性檢測方法，其使用的試 驗(yàn)樣品不含有裂紋，所測量的是V型缺口狀態(tài)下的沖擊韌性，不能代替T型缺口(含有裂 紋)樣品的沖擊性能。在材料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)Q/3B259-2002及Q/3B1198-2002中規(guī)定，當(dāng)材料相變點(diǎn)超過規(guī)定 溫度時(shí)需要補(bǔ)充測定T型缺口沖擊試樣的沖擊韌性KCT。由于國內(nèi)還沒開展這個(gè)測試項(xiàng)目， 沒有可執(zhí)行的相關(guān)試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)，所以給這個(gè)項(xiàng)目的材料入廠檢驗(yàn)帶來了一定困難。要 解決這個(gè)檢測問題，關(guān)鍵是試驗(yàn)樣品的設(shè)計(jì)，T型缺口裂紋的制作方法和裂紋長度的設(shè)計(jì)， 裂紋長度的測量方法，以及試驗(yàn)結(jié)果的處理等。

發(fā)明內(nèi)容
本的目的是提供一種T型裂紋沖擊韌性測試方法。本發(fā)明所述T型裂紋沖擊韌性測試方法是在金屬夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)方法的基 礎(chǔ)上，增加了裂紋的制作技術(shù)，規(guī)定了裂紋長度的測量方法，試驗(yàn)結(jié)果的處理等。本發(fā)明一種T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊韌性測試 方法中，包含有如下內(nèi)容裂紋制作、沖擊韌性試驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果的處理；其中1) T型缺口裂紋的制作具體應(yīng)達(dá)到如下要求首先在試樣上制作V型缺口 采用機(jī)械加工方式(例如成形磨等各類可用方式) 獲得V型缺口，然后采用三點(diǎn)彎曲夾具將試樣固定在工作臺(tái)上，在試樣的V型缺口底部預(yù)制 疲勞裂紋；2)沖擊韌性試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)；要求沖擊試驗(yàn)機(jī)擺錘的最大沖擊能量應(yīng)使沖擊功之 值不得少于所采用的擺錘最大沖擊能量的10% ；試驗(yàn)中的優(yōu)選要求是將制備有T型裂紋 試樣放于試驗(yàn)機(jī)支座上，T型刻槽背對(duì)擺錘，刻槽底部與擺錘刃口運(yùn)行軌跡重合；試驗(yàn)后記 錄沖擊功，測量裂紋深度及剩余面積；3)試驗(yàn)結(jié)果的處理沖擊韌性(KCT)按照以下公式計(jì)算KCT = K/S0 ；式中K表示沖擊功，Stl表示試樣 刻槽處剩余橫截面積，KCT為T型缺口沖擊韌性值；斷口分析及數(shù)據(jù)有效性的判定根據(jù)T型裂紋沖擊試驗(yàn)斷口形貌進(jìn)行下述判斷 其中當(dāng)斷口形貌中疲勞裂紋前沿為清晰的弧形線，試樣兩端開裂，且兩端均有一定長 度的裂紋產(chǎn)生時(shí)為正常斷口 ；當(dāng)試樣只在一個(gè)側(cè)面開裂，而另一面沒有疲勞裂紋時(shí)為異常斷口 ；該類型斷口的產(chǎn)生是由于預(yù)制疲勞裂紋時(shí)試樣兩端受力不均勻造成的；當(dāng)試樣斷口形貌沒有清晰的疲勞裂紋前沿線時(shí)為異常斷口 ；這種試樣是由于預(yù) 制疲勞裂紋時(shí)，裂紋瞬間擴(kuò)展造成在測量刻槽深度時(shí)無法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；當(dāng)沖擊試驗(yàn)時(shí)試樣在試驗(yàn)機(jī)支座上的位置沒有使沖擊試樣缺口位于支座的中心 時(shí)，致使沖擊試驗(yàn)時(shí)試樣打偏造成明顯的斜狀斷口。從異常斷口的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)試樣一端未開裂時(shí)，沖擊功顯著增大；而當(dāng)裂 紋沒有明顯的前沿線時(shí)，沖擊功明顯降低；由此可見產(chǎn)生異常斷口的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)判為無效 數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，所述試樣基材首先經(jīng)過熱處理后，用 刨床加工后，再用磨床磨削；之后才以此種棒材為基體采用機(jī)械加工方式獲得V型缺口。所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，所述試樣基材可以是TC6或BTlSy，所述棒材 的熱處理制度分別可以是1) TC6材料熱處理制度退火900°C，保溫1. 5h，隨爐冷卻到630°C，保溫2h，空冷；2)BT18y材料熱處理制度退火930°C，保溫2. 5h，空冷。本發(fā)明所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，在試樣的V型缺口底部預(yù)制疲勞裂紋 的具體要求是選用正弦波壓向的力值加載模式，在試樣開裂后，觀察裂紋的擴(kuò)展情況；當(dāng)裂紋達(dá) 到要求長度時(shí)，停機(jī)；要求循環(huán)次數(shù)大于3000次，以保證裂紋前沿平直尖銳；高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)振動(dòng)頻率較高，壓力值小，試樣在高頻振動(dòng)狀態(tài)下會(huì)發(fā)生位置移 動(dòng)。為了解決這一問題，對(duì)三點(diǎn)彎曲夾具進(jìn)行改進(jìn)，在支座上配置了位置可調(diào)的擋板，可將 試樣的前后位置固定，解決了試驗(yàn)中試樣前后移動(dòng)的問題，在實(shí)際應(yīng)用中的到了理想的疲 勞裂紋。所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，還要求對(duì)試樣撓度進(jìn)行測量試樣的撓度大 小，在一定程度上，反映了沖擊試樣試驗(yàn)截面上的變形程度及試驗(yàn)面的受力狀態(tài)以及沖擊 試驗(yàn)時(shí)，試樣在沖擊試驗(yàn)機(jī)支座的位置，直接影響著試樣吸收功的大小，所以試樣撓度必須 滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，而且越小越好。利用大型光學(xué)顯微鏡測量T型裂紋試樣的撓度，即在試樣 全長55mm的范圍內(nèi)測量試樣的最大撓曲變形量。從測試的結(jié)果可以看出，以TC6材料和 BTlSy材料這兩種材料的試樣為例，測量參照標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)于55mm長標(biāo)準(zhǔn)試樣，其撓曲變形要 求小于0.25mm。其他規(guī)格和材質(zhì)可以參照使用。本發(fā)明所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，所述的裂紋沖擊試驗(yàn)時(shí)將制備的T型 裂紋試樣放于試驗(yàn)機(jī)支座上，T型刻槽背對(duì)擺錘，刻槽底部與擺錘刃口運(yùn)行軌跡重合。試驗(yàn) 后記錄沖擊功。另外，所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，在所述的裂紋沖擊試驗(yàn)后進(jìn)行裂紋深 度及剩余面積的測量的基礎(chǔ)上，通過下述計(jì)算得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)沖擊韌性等于沖擊吸收功除 以試樣的剩余面積所得的商；試樣的剩余面積等于裂紋深度與試樣寬度的乘積；所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，所述的裂紋沖擊試驗(yàn)后進(jìn)行裂紋深度測量的 具體方法是利用工具顯微鏡在試樣寬度方向上按四等分，測量裂紋深度，將所測裂紋深度 取平均值。由此可見，測量裂紋深度的準(zhǔn)確性直接影響著試驗(yàn)的最終結(jié)果，根據(jù)T型刻槽裂紋前沿大多為弧形的特點(diǎn)，示意圖見圖6，利用工具顯微鏡在試樣寬度方向上按四等分，測 量裂紋深度，將所測裂紋深度取平均值，并計(jì)算試樣的剩余面積。所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，以TC6材料和BTlSy材料這兩種材料的試樣 為例，所述的試樣類型可以為IOXllmm尺寸的試樣。我們針對(duì)試樣類型為10X11尺寸的 試樣進(jìn)行考核，其沖擊韌性值明顯低于尺寸為7. 5Xllmm和5X9mm的兩種試樣，并且沖擊 韌性值與之相差較大。所以可以初步得出結(jié)論大尺寸試樣的沖擊韌性值偏低。同時(shí)，小尺 寸試樣在制備疲勞裂紋時(shí)，試驗(yàn)狀態(tài)及裂紋深度不容易控制。所以，在測定T型缺口沖擊韌 性時(shí)，應(yīng)首選大尺寸試樣。本發(fā)明所述的T型裂紋沖擊韌性測試方法，解決了現(xiàn)有測試標(biāo)準(zhǔn)無法解決的試驗(yàn) 項(xiàng)目，填補(bǔ)了技術(shù)空白。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1為T型裂紋沖擊試驗(yàn)斷口形貌之一具體為疲勞裂紋前沿為清晰的弧形線，試 樣兩端開裂，且兩端均有一定長度的裂紋產(chǎn)生的正常斷口形貌；圖2為T型裂紋沖擊試驗(yàn)斷口形貌之二 試樣只在一個(gè)側(cè)面開裂，而另一面沒有疲 勞裂紋，該類型斷口的產(chǎn)生是由于預(yù)制疲勞裂紋時(shí)試樣兩端受力不均勻造成的；屬于異常 斷口 ；圖3為T型裂紋沖擊試驗(yàn)斷口形貌之三試樣斷口形貌沒有清晰的疲勞裂紋前沿 線，這種試樣是由于預(yù)制疲勞裂紋時(shí)，裂紋瞬間擴(kuò)展造成；在測量刻槽深度時(shí)無法得到準(zhǔn)確 的數(shù)據(jù)，屬于異常斷口 ；圖4為T型裂紋沖擊試驗(yàn)斷口形貌之四沖擊試驗(yàn)時(shí)試樣在試驗(yàn)機(jī)支座上的位置 沒有使沖擊試樣缺口位于支座的中心，致使沖擊時(shí)試樣打偏造成明顯的斜狀斷口 ；屬于異 常斷口 ；圖5為實(shí)施例1對(duì)應(yīng)的帶有V型缺口的試樣結(jié)構(gòu)簡圖；具體試樣類型尺寸見表1 ； 其中切口深hi為機(jī)械切口深度，總的刻槽深度hp為機(jī)械切口與裂紋長度之和；圖6為實(shí)施例1中裂紋深度及剩余面積的測量過程中的原理圖；沖擊韌性是由沖 擊吸收功除以試樣的剩余面積所得的商，而裂紋深度與試樣寬度的乘積即為試樣的剩余面 積。由此可見，測量裂紋深度的準(zhǔn)確性直接影響著試驗(yàn)的最終結(jié)果，根據(jù)T型刻槽裂紋前沿 大多為弧形的特點(diǎn)，我們?cè)诰唧w操作時(shí)利用工具顯微鏡在試樣寬度方向上按四等分，測量 裂紋深度，將所測裂紋深度取平均值，并計(jì)算試樣的剩余面積。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1T型裂紋沖擊韌性測試技術(shù)，是在金屬夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，增加 了裂紋的制作技術(shù)，規(guī)定了裂紋長度的測量方法，試驗(yàn)結(jié)果的處理等。金屬夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)方法是一種常規(guī)的沖擊韌性檢測方法，其使用的試驗(yàn) 樣品不含有裂紋，所測量的是V型缺口狀態(tài)下的沖擊韌性，不能代替T型缺口(含有裂紋) 樣品的沖擊性能。
本實(shí)施例要解決的技術(shù)問題在材料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)Q/3B259-2002及Q/3B1198-2002中 規(guī)定，當(dāng)材料相變點(diǎn)超過規(guī)定溫度時(shí)需要補(bǔ)充測定T型缺口沖擊試樣的沖擊韌性KCT。由于 國內(nèi)還沒開展這個(gè)測試項(xiàng)目，沒有可執(zhí)行的相關(guān)試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)，所以給我公司這個(gè)項(xiàng)目 的材料入廠檢驗(yàn)帶來了一定困難。要解決這個(gè)檢測問題，關(guān)鍵是試驗(yàn)樣品的設(shè)計(jì)，T型缺口 裂紋的制作方法和裂紋長度的設(shè)計(jì)，裂紋長度的測量方法，以及試驗(yàn)結(jié)果的處理等。本實(shí)施例的具體技術(shù)解決方案1、試樣類型及尺寸參見表1。為得到穩(wěn)定可靠的試驗(yàn)結(jié)果，T型缺口裂紋的制作應(yīng) 達(dá)到以下要求·.刻槽深度hp -.3. 0+0. 6mm ；制取T型裂紋的循環(huán)次數(shù)不少于3000次；在T型 試樣上刻裂紋時(shí)所產(chǎn)生的試樣全長剩余撓度< 0. 25mm。2、使用材料材料牌號(hào)BT18Y、TC6。兩者規(guī)格分別為Φ 18，棒材；Φ 20，棒材。首先對(duì)試樣基材進(jìn)行熱處理，熱處理制度具體如下TC6材料熱處理制度退火900°C，保溫1. 5h，隨爐冷卻到630°C，保溫2h，空冷；BT18y材料熱處理制度退火930°C,保溫2. 5h，空冷。3、使用設(shè)備試樣加工設(shè)備刨床、磨床；PLG-100C高頻拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)，最大載荷100KN ；JB-5型擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)，最大沖擊能量29. 4J。4、試樣設(shè)計(jì)及加工工藝設(shè)計(jì)試樣圖見圖5，試樣類型尺寸見表1。其中切口深hi為機(jī)械切口深度，總的刻 槽深度hp為機(jī)械切口與裂紋長度之和。表1試樣類型及尺寸(尺寸mm) 試樣加工工藝棒材毛坯經(jīng)熱處理后，經(jīng)刨床加工后，用磨床磨削。其中ν型槽的 加工尤為重要，采用成型磨的方法可得到較為理想的ν型缺口。5、制備裂紋的夾具T型裂紋的制備是保證試驗(yàn)?zāi)芊竦玫綕M意結(jié)果的前提，由于 試樣規(guī)格小，在制備裂紋時(shí)試驗(yàn)機(jī)振動(dòng)頻率較高，壓力值小，試樣在高頻振動(dòng)狀態(tài)下會(huì)發(fā)生 位置移動(dòng)。為了解決這一問題，對(duì)三點(diǎn)彎曲夾具進(jìn)行改進(jìn)，在支座上配置了位置可調(diào)的擋 板，可將試樣的前后位置固定，解決了試驗(yàn)中試樣前后移動(dòng)的問題，在實(shí)際應(yīng)用中的到了理 想的疲勞裂紋。6、預(yù)制疲勞裂紋利用PLG-100C型高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)及改進(jìn)的三點(diǎn)彎曲夾具，在試樣的V型缺口底部預(yù)制疲勞裂紋.選用壓一壓的加載模式，應(yīng)力比R = O. 1，跨距50mm，頻 率60-75HZ，在試樣開裂后，觀察裂紋的擴(kuò)展情況.當(dāng)裂紋達(dá)到要求長度時(shí)，停機(jī)，循環(huán)次數(shù) 大于3000次，以保證裂紋前沿平直尖銳.7、試樣撓度的測量試樣的撓度大小，在一定程度上，反映了沖擊試樣試驗(yàn)截面上 的變形程度及試驗(yàn)面的受力狀態(tài)以及沖擊試驗(yàn)時(shí)，試樣在沖擊試驗(yàn)機(jī)支座的位置，直接影 響著試樣吸收功的大小，所以試樣撓度必須滿足標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，而且越小越好。利用大型光學(xué)顯微鏡測量T型裂紋試樣的撓度，即在試樣全長55mm的范圍內(nèi)測量 試樣的最大撓曲變形量。從測試的結(jié)果可以看出，試樣的撓曲變形遠(yuǎn)小于0. 25mm。8、沖擊試驗(yàn)為了沖擊試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，應(yīng)選擇沖擊能量合適的試驗(yàn)機(jī)，即擺錘的最 大沖擊能量應(yīng)使沖擊功之值不得少于所采用的擺錘最大沖擊能量的10%。根據(jù)以往的經(jīng) 驗(yàn)，沖擊試驗(yàn)時(shí)采用最大沖擊能量為29. 4J，型號(hào)為JB-5的沖擊試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)中，將制備的 T型裂紋試樣放于試驗(yàn)機(jī)支座上，T型刻槽背對(duì)擺錘，刻槽底部與擺錘刃口運(yùn)行軌跡重合。 試驗(yàn)后記錄沖擊功。9、裂紋深度及剩余面積的測量沖擊韌性是由沖擊吸收功除以試樣的剩余面積所 得的商，而裂紋深度與試樣寬度的乘積即為試樣的剩余面積。由此可見，測量裂紋深度的準(zhǔn) 確性直接影響著試驗(yàn)的最終結(jié)果，根據(jù)T型刻槽裂紋前沿大多為弧形的特點(diǎn)，示意圖見圖 6，利用工具顯微鏡在試樣寬度方向上按四等分，測量裂紋深度，將所測裂紋深度取平均值， 并計(jì)算試樣的剩余面積。10、試驗(yàn)結(jié)果處理沖擊韌性(KCT)按照以下公式計(jì)算KCT = K/S0式中K表示沖擊功，S0表示試樣刻槽處剩余橫截面積；KCT為T型缺口沖擊韌性值。11、斷口分析及數(shù)據(jù)有效性的判定Τ型裂紋沖擊試驗(yàn)斷口形貌如圖1 4所示。 其中圖1為正常斷口形貌，疲勞裂紋前沿為清晰的弧形線，試樣兩端開裂，且兩端均有 一定長度的裂紋產(chǎn)生。圖2所示試樣只在一個(gè)側(cè)面開裂，而另一面沒有疲勞裂紋，該類型斷口的產(chǎn)生是 由于預(yù)制疲勞裂紋時(shí)試樣兩端受力不均勻造成的。圖3試樣斷口形貌沒有清晰的疲勞裂紋前沿線，這種試樣是由于預(yù)制疲勞裂紋 時(shí)，裂紋瞬間擴(kuò)展造成在測量刻槽深度時(shí)無法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。圖4為沖擊試驗(yàn)時(shí)試樣在試驗(yàn)機(jī)支座上的位置沒有使沖擊試樣缺口位于支座的 中心，致使沖擊時(shí)試樣打偏造成明顯的斜狀斷口。209號(hào)試樣斷口為此類型斷口。圖2、3、4均為異常斷口，從異常斷口的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)試樣一端未開裂時(shí)， 沖擊功顯著增大，而當(dāng)裂紋沒有明顯的前沿線時(shí)，沖擊功明顯降低。由此可見產(chǎn)生異常斷口 的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)判為無效數(shù)據(jù)。12、試樣尺寸對(duì)沖擊韌性的影響試樣類型為IOX 11尺寸的試樣，沖擊韌性值低于尺寸為7. 5X11和5X9兩種試 樣，并且沖擊韌性值與之相差較大。，即大尺寸試樣的沖擊韌性值偏低。而且小尺寸試樣在制備疲勞裂紋時(shí)，試驗(yàn)狀態(tài)及裂紋深度不容易控制。所以，在測定T型缺口沖擊韌性時(shí)，應(yīng)首選大尺寸試樣。13、循環(huán)次數(shù)及試樣撓度分析采用該測試方法只要選用合適的疲勞載荷，獲得符合要求裂紋的循環(huán)次數(shù)都能滿 足大于3000次的要求，而且在預(yù)制T型裂紋后，鈦合金試樣的撓曲變形很小，在試樣全長范 圍內(nèi)的撓度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0. 25mm的規(guī)定值。14、TC6棒材及B T18y棒材入廠復(fù)驗(yàn)均采用IOX Ilmm的試樣，檢驗(yàn)結(jié)果滿足技術(shù) 條件的要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及報(bào)告如下表2 TC6材料原始數(shù)據(jù)及結(jié)果表 表3 TC6材料原始數(shù)據(jù)及結(jié)果表 本實(shí)施例所述測試技術(shù)解決了現(xiàn)有測試標(biāo)準(zhǔn)無法解決的試驗(yàn)項(xiàng)目。我們正計(jì)劃將 該項(xiàng)測試技術(shù)應(yīng)用于T型裂紋沖擊韌性入廠材料復(fù)驗(yàn)。以TC6棒材的測試為例，具體過程 與上述方法相同.試驗(yàn)數(shù)據(jù)及報(bào)告如下TC6材料原始數(shù)據(jù)及結(jié)果參見上頁的表2、3。試驗(yàn)報(bào)告如下表4 表4沖擊韌性試驗(yàn)報(bào)告 實(shí)施例2一種T型裂紋沖擊韌性測試方法。本實(shí)施例與實(shí)施例1內(nèi)容基本相同，其不同之處主要在于所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，所述試樣基材不經(jīng)熱處理直接進(jìn)行沖擊韌性 測試；所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，在試樣的V型缺口底部預(yù)制疲勞裂紋的具 體要求是選用動(dòng)載加載模式，在試樣開裂后，觀察裂紋的擴(kuò)展情況；當(dāng)裂紋達(dá)到要求長度 時(shí)，停機(jī)；要求循環(huán)次數(shù)大于3000次，以保證裂紋前沿平直尖銳；所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，還要求對(duì)試樣撓度進(jìn)行測量測量參照標(biāo)準(zhǔn) 是對(duì)于55mm長標(biāo)準(zhǔn)試樣，其撓曲變形要求小于0. 25mm。其他規(guī)格和材質(zhì)可以參照使用。所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，所述的裂紋沖擊試驗(yàn)時(shí)將制備的T型裂紋試 樣放于試驗(yàn)機(jī)支座上，T型刻槽背對(duì)擺錘，刻槽底部與擺錘刃口運(yùn)行軌跡重合。試驗(yàn)后記錄 沖擊功。另外，所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，在所述的裂紋沖擊試驗(yàn)后進(jìn)行裂紋深 度及剩余面積的測量的基礎(chǔ)上，通過下述計(jì)算得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)沖擊韌性等于沖擊吸收功除 以試樣的剩余面積所得的商；試樣的剩余面積等于裂紋深度與試樣寬度的乘積；所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，所述的裂紋沖擊試驗(yàn)后進(jìn)行裂紋深度測量的 具體方法是利用工具顯微鏡在試樣寬度方向上按四等分，測量裂紋深度，將所測裂紋深度 取平均值。由此可見，測量裂紋深度的準(zhǔn)確性直接影響著試驗(yàn)的最終結(jié)果，根據(jù)T型刻槽裂 紋前沿大多為弧形的特點(diǎn)，示意圖見圖6，利用工具顯微鏡在試樣寬度方向上按四等分，測 量裂紋深度，將所測裂紋深度取平均值，并計(jì)算試樣的剩余面積。所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，以TC6材料和BTlSy材料這兩種材料的試樣 為例，所述的試樣類型可以為IOXllmm尺寸的試樣。我們針對(duì)試樣類型為10X11尺寸的 試樣進(jìn)行考核，其沖擊韌性值明顯低于尺寸為7. 5Xllmm和5X9mm的兩種試樣，并且沖擊 韌性值與之相差較大。所以可以初步得出結(jié)論大尺寸試樣的沖擊韌性值偏低。同時(shí)，小尺 寸試樣在制備疲勞裂紋時(shí)，試驗(yàn)狀態(tài)及裂紋深度不容易控制。所以，在測定T型缺口沖擊韌 性時(shí)，應(yīng)首選大尺寸試樣。
權(quán)利要求
一種T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，包含有如下內(nèi)容裂紋制作、沖擊韌性試驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果的處理；其中1)T型缺口裂紋的制作具體應(yīng)達(dá)到如下要求首先在試樣上制作V型缺口采用機(jī)械加工方式獲得V型缺口，然后采用三點(diǎn)彎曲夾具將試樣固定在工作臺(tái)上，在試樣的V型缺口底部預(yù)制疲勞裂紋；2)沖擊韌性試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)；要求沖擊試驗(yàn)機(jī)擺錘的最大沖擊能量應(yīng)使沖擊功之值不得少于所采用的擺錘最大沖擊能量的10％；試驗(yàn)后記錄沖擊功，測量裂紋深度及剩余面積；3)試驗(yàn)結(jié)果的處理沖擊韌性(KCT)按照以下公式計(jì)算KCT＝K/S0；式中K表示沖擊功，S0表示試樣刻槽處剩余橫截面積，KCT為T型缺口沖擊韌性值；斷口分析及數(shù)據(jù)有效性的判定根據(jù)T型裂紋沖擊試驗(yàn)斷口形貌進(jìn)行下述判斷其中當(dāng)斷口形貌中疲勞裂紋前沿為清晰的弧形線，試樣兩端開裂，且兩端均有一定長度的裂紋產(chǎn)生時(shí)為正常斷口；當(dāng)試樣只在一個(gè)側(cè)面開裂，而另一面沒有疲勞裂紋時(shí)為異常斷口；當(dāng)試樣斷口形貌沒有清晰的疲勞裂紋前沿線時(shí)為異常斷口；當(dāng)沖擊試驗(yàn)時(shí)試樣在試驗(yàn)機(jī)支座上的位置沒有使沖擊試樣缺口位于支座的中心時(shí)，致使沖擊試驗(yàn)時(shí)試樣打偏造成明顯的斜狀斷口為異常斷口。
2.按照權(quán)利要求1所述T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊 韌性測試方法中，所述試樣首先經(jīng)過熱處理后，用刨床加工后，再用磨床磨削；之后采用機(jī) 械加工方式獲得V型缺口。
3.按照權(quán)利要求2所述T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊 韌性測試方法中，所述試樣基材的材質(zhì)分別是TC6或BT18y，兩者的熱處理制度分別是1)TC6材料熱處理制度退火900°C，保溫1. 5h，隨爐冷卻到630°C，保溫2h，空冷；2)BT18y材料熱處理制度退火930°C，保溫2. 5h，空冷。
4.按照權(quán)利要求1或2或3所述T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型 裂紋沖擊韌性測試方法中，在試樣的V型缺口底部預(yù)制疲勞裂紋的具體要求是選用正弦波壓向的力值加載模式，在試樣開裂后，觀察裂紋的擴(kuò)展情況；當(dāng)裂紋達(dá)到要 求長度時(shí)，停機(jī)；要求循環(huán)次數(shù)大于3000次，以保證裂紋前沿平直尖銳。
5.按照權(quán)利要求4所述T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊 韌性測試方法中，還要求對(duì)試樣撓度進(jìn)行測量，測量參照標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)于55mm長標(biāo)準(zhǔn)試樣，其 撓曲變形要求小于0. 25mm。
6.按照權(quán)利要求4所述T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊 韌性測試方法中，所述的沖擊韌性試驗(yàn)時(shí)，將制備的T型裂紋試樣放于試驗(yàn)機(jī)支座上，T型 刻槽背對(duì)擺錘，刻槽底部與擺錘刃口運(yùn)行軌跡重合。
7.按照權(quán)利要求6所述T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊 韌性測試方法中，在所述的裂紋沖擊試驗(yàn)后進(jìn)行裂紋深度及剩余面積的測量的基礎(chǔ)上，通 過下述計(jì)算得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)沖擊韌性等于沖擊吸收功除以試樣的剩余面積所得的商；試樣的剩余面積等于裂紋深度與試樣寬度的乘積；
8.按照權(quán)利要求7所述T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊 韌性測試方法中，所述的裂紋沖擊試驗(yàn)后進(jìn)行裂紋深度的測量利用工具顯微鏡在試樣寬 度方向上按四等分，測量裂紋深度，將所測裂紋深度取平均值。
9.按照權(quán)利要求4所述T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊 韌性測試方法中，所述的試樣類型為IOX Ilmm尺寸的試樣。
全文摘要
一種T型裂紋沖擊韌性測試方法，其特征在于所述T型裂紋沖擊韌性測試方法中，包含有如下內(nèi)容裂紋制作、沖擊韌性試驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果的處理。本發(fā)明所述的T型裂紋沖擊韌性測試方法，解決了現(xiàn)有測試標(biāo)準(zhǔn)無法解決的試驗(yàn)項(xiàng)目，填補(bǔ)了技術(shù)空白。
文檔編號(hào)G01B11/28GK101923026SQ200910011930
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者于湃, 孫奇, 秦海, 韋廷立 申請(qǐng)人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司