高强度钢耐延迟断裂性能的评价方法
钢结构材料强度测试与评估
钢结构材料强度测试与评估钢结构是一种重要的建筑材料，被广泛应用于桥梁、高楼大厦、厂房等工程结构中。
为确保钢结构的安全和可靠性，对其强度进行测试与评估是至关重要的。
本文将介绍钢结构材料强度测试与评估的相关内容。
钢结构的强度测试是指对钢材的力学性能进行检测，包括拉伸强度、屈服强度、冲击韧性等指标的测定。
这些测试目的在于确定钢材的最大承载能力和力学性能，判断其是否符合设计要求和安全标准。
测试方法主要包括拉伸试验、冲击试验、硬度测定等。
拉伸试验是最常用的强度测试方法之一。
通过在试验机上施加逐渐增加的载荷，检测材料的拉伸行为。
根据拉伸试验的结果，可以得到钢材的屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是材料开始出现塑性变形的应力值，而抗拉强度是材料抗拉断裂的最大应力值。
冲击试验是评估材料在应力突变情况下的抗冲击性能的方法。
通过在冲击试验机上对试样施加冲击载荷，记录试样断裂后的能量吸收情况来评估钢结构的韧性。
冲击试验常用的方法有冲击试验和Charpy V-Notch（CVN）试验。
冲击试验主要用于评估材料的冲击韧性，而CVN试验则可以确定材料的吸收能量和温度转变时的韧性。
硬度测定是对材料表面硬度进行定量测量的方法。
常用的硬度测试方法有布氏硬度试验、洛氏硬度试验和维氏硬度试验。
硬度测试可以提供钢材的强度信息，并且可以快速、简便地进行，适用于大批量生产情况下的质检。
在进行钢结构材料强度测试之后，需要对测试结果进行评估和分析。
评估的目的是判断测试结果是否符合设计要求、安全标准和规范的要求。
评估方法主要包括根据试验结果计算屈服比值、强度比值、变形能量等指标，与设计规范进行对比和分析。
同时，还可以通过统计分析方法对试验结果进行处理，确定钢材的强度参数的可靠性，并进行风险评估。
总的来说，钢结构材料强度测试与评估是确保钢结构安全和可靠性的重要环节。
通过拉伸试验、冲击试验和硬度测定等测试方法，可以获取钢材的力学性能和抗冲击性能等数据。
在评估过程中，利用指标计算、与规范对比和统计分析等方法，可以评价试验结果的合格性，并判断钢材是否符合设计和安全标准的要求。
1300MPa级高强度螺栓钢
第37卷 第3期2002年3月钢 铁IRON AND STE ELVol.37,No.3M arch2002 1300MPa级高强度螺栓钢*惠卫军 董 瀚 王毛球 陈思联 翁宇庆 (钢铁研究总院)(中国金属学会)赵秀明 (南京依维柯汽车公司)摘 要 在常用高强度螺栓钢42CrM o的基础上研究开发出一种强度级别更高的高强度螺栓钢42Cr MoVNb。
试验结果表明,新开发钢的奥氏体晶粒长大趋势明显小于42CrM o钢,具有微细的显微组织;在约550℃以上温度回火时析出合金碳化物而产生二次硬化,具有良好的强韧性配合;其耐延迟断裂性能、缺口敏感性和冷加工性能均优于42CrMo钢。
用新开发钢试制的高强度螺栓已通过了汽车道路考核试验。
关键词 高强度螺栓钢 力学性能 延迟断裂¹NEW HIGH STRENGTH STEEL FOR BOLTSWITH TENSILE STRENGTH OVER1300MPaH UI Weijun DONG Han WANG Maoqiu CHEN Silian(Central Iron and Steel Research Institute)WEN G Yuqing(The Chinese Society for Metals)ZHAO Xiuming(Nanjing IVECO Motor Co.,Ltd.)ABSTRACT This paper introduces the newly developed high str ength steel for bolts with tensile strength over1300MPa.It's shown that the micro-alloy steel has lower austenite grain gr owth tendency and ther efore finer microstr ucture,significant secondary hardening at higher temper ing temperatur e and good strength and toughness combination.T he steel also has higher delayed fracture resistance,notch sensitivity and cold heading ability than that of the conventional steel42CrMo.One IVECO minibus,assembled with the bolts made of this new high str ength steel has passed reliability r unning test recently.KEY WORDS high str ength bolt steel,mechanical property,delayed fracture. 随着汽车、机械、建筑、轻工等各个生产部门的发展,对制造各类紧固件(如螺栓、螺钉、螺母等)使用的材料提出了愈来愈高的要求,如汽车的高性能化和轻量化、建筑结构的高层化以及大桥的超长化等,对作为联接部件的螺栓提出了更高设计应力和轻量化的要求。
兵器用高强钢延性断裂韧度的试验确定
兵器用高强钢延性断裂韧度的试验确定
张永信
【期刊名称】《兵器材料科学与工程》
【年(卷),期】1991()9
【摘要】本文采用两种不同断裂韧度试验方法,对两种兵器用钢进行了断裂韧性的测定,经对试验结果进行对比分析认为,利用J_R阻力曲线法测定断裂韧度时,取
K_(J0.4)~ ?作为材料断裂韧性K_(IC)的估计值是合理的。
【总页数】3页(P41-43)
【关键词】武器;高强钢;断裂;试验;钢
【作者】张永信
【作者单位】五二研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.15
【相关文献】
1.低温下用JR曲线确定金属材料延性断裂韧度JIC的研究 [J], 魏嘉荃;钟伯明;李其;秦洪;张立
2.45#锻钢延性断裂韧度及脆性失稳断裂 [J], 付维椿;刘凤山
3.SUMITEN 950-TMCP高强钢焊接接头断裂韧度试验研究 [J], 雷清华
4.低温下用J_R曲线确定金属材料延性断裂韧度J_(IC)的研究 [J], 魏嘉荃;钟伯明;李其;秦洪;张立
5.超高强结构钢AF1410的断裂韧度试验研究 [J], 张亚军;王嘉敏;张欣耀;梁健;查小琴
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ADF1钢生产12.9级产品
随着汽车、机械、建筑、轻工等各个生产行业的发展，对制造各类紧固件（如螺栓、螺钉、螺母等）使用的材料提出了愈来愈高的要求，如汽车的高性能化和轻量化、建筑结构的高层化以及大桥的超长化等，对作为联接部件的螺栓设计应力和轻量化提出了更高的要求。
对此，最有效的措施便是螺栓的高强度化。
但即使纳入各国标准中的12.9级甚至11.9级螺栓，在实际服役过程中亦发生了多少延迟断裂事故，因而其使用范围受到了限制。
鉴于此，耐延迟断裂高强度螺栓钢的研究开发是近来国内外研究工作热点之一。
??? 鉴于高强度螺栓钢的延迟断裂问题比较典型和有代表性，在日本、韩国和中国分别投入巨资重点实施的“超级钢计划”、“高性能结构钢计划”和“新一化钢铁材料的重大基础研究”中，1500MPa级高强度螺栓钢的研究开发均是其中的一个重要课题。
??? 高强度螺栓的延迟断裂??? 延迟断裂是静止应力作用下材料经过一定时间后突然脆性破坏的一种现象。
这种现象是材料、环境、应力三者相互作用而发生的一种环境脆化，是氢导致材质恶化的一种形态。
机械零部件的延迟断裂大体上可分为以下两类：?? （1）主要是由外部环境侵入的氢（外氢）引起的延迟断裂。
如桥梁等使用的螺栓，在潮湿空气、雨水等环境中长期暴露而发生延迟断裂。
?? （2）酸洗、电镀处理等制造过程中侵入钢中的氢（内氢）引起的延迟断裂。
如电镀螺栓等在加载后，经过几小时或几天的较短时间后而发生延迟断裂。
??? 对于前者，一般是由于在长期暴露过程中发生腐蚀，在腐蚀坑外发生腐蚀反应生成的氢侵入而引起的；后者是由于制造过种如酸洗、电酸处理时侵入钢中的氢在应力作用下向应力集中处聚集而引起，见图1。
?? （1）实际使用时由于发生腐蚀反应（酸洗雨、海水）导致氢的侵入。
?? （2）润滑膜（严氯酸磷处理）促进氢的侵入（毒化剂作用）。
?? （3）螺栓制造（酸洗、电镀）时氢的侵入。
?? （4）尺寸因素及腐蚀坑引起应力集中。
??? ADF系列钢种设计思路??? 对于中碳的低合金钢如42CrMo，通过降低回火温度即可获得1500MPa的强度水平，但此时钢的延迟断裂敏感性显着增加，以致无法实际应用。
超高强马氏体钢冲杯盐雾延迟开裂性能的研究
［研究与探讨超高强马氏体钢冲杯盐雾延迟开裂性能的研究■万荣春方艺蒙付立铭曹宝山马庆岩 龚勋随着装备制造业发展的需要，特别是军工发展需要，钢材的强度越来越高。
但当钢材的抗拉强度超过1200 MPa 时， 就容易岀现延迟开裂现象［1］。
延迟开裂是一种脆性开裂，在开裂前没有明显 的宏观塑性变形，没有征兆，所以其危 害性极大。
因此，一般在超高强钢使用前需要对其延迟开裂性能进行评价。
目 前，实验室所采用的加速型延迟开裂评价方法大致为恒载荷试验、慢应变速率 拉伸试验（SSRT ）、恒应变（弯梁）试验和断裂力学试验，但这几种延迟开裂 评价方法都存在不足，也没有统一公认的合理评价方法［2-6］。
因此，探索一套快速、准确的延迟开裂评价新方法， 对超高强度钢的发展有重要意义。
本文利用拉深冲杯盐雾延迟开裂试验研究MS980、MS1180和MS1300三种车用超高强马氏体（MS ）钢的延迟开裂性能，并对试验钢显微组织进行观察， 分析试验钢的延迟开裂性能以及其与组 织的关系，同时探讨拉深冲杯盐雾延迟开裂试验作为评价超高强钢延迟开裂的可行性，为超高强钢延迟开裂的评价提 供一定参考依据。
1试验材料与方法三种超高强马氏体（MS ）钢牌号分 别为 MS980、MS1180 和 MS1300,其具体化学成分如表1所示。
对试验钢拉深冲杯成型前沿轧制方▼表1试验钢的化学成分（质量分数，%）材料牌号C Mn Si Al Nb+V+Ti MS9800.11 1.720.440.040<0.055MS11800.14 1.750.490.049<0.050MS 13000.151.700.400.044<0.050▲图1 试验钢显微组织(a) MS980; (b) MS1180; (c) MS1300向侧面进行取样并制备金相试样，用4% 硝酸酒精溶液腐蚀，采用蔡司蔡司EVO15扫描电镜（SEM ）观察组织。
拉深冲杯试样成型参照国家标准 GB/T 15825.3—2008《金属薄板成形 性能与试验方法 第3部分：拉深与拉 深载荷试验》［7］进行，凸模直径dp=50 mm,每种钢同一成型比（成型前试样直径与dp 比值）下5个平行试样。
bwp800高强耐候钢的标准
bwp800高强耐候钢的标准BWP800高强耐候钢是一种具有优异耐候性和高强度特点的钢材。
它被广泛应用于建筑、桥梁、车辆制造和海洋工程等领域。
本文将探讨BWP800高强耐候钢的标准，包括其性能要求、化学成分、机械性能和测试方法。
一、性能要求BWP800高强耐候钢必须满足以下性能要求：1. 耐候性：BWP800钢材在恶劣气候条件下具有较好的抗腐蚀性能，能够长时间抵抗大气中的氧化和腐蚀。
2. 强度：BWP800钢材的屈服强度和抗拉强度要求较高，能够承受较大的荷载和应力。
3. 延展性：BWP800钢材需要具有良好的延展性，以便在施工和使用过程中能够适应各种复杂形状和变形要求。
二、化学成分BWP800高强耐候钢的化学成分应符合以下要求：碳含量（C）：≤0.15%硅含量（Si）：≤0.75%锰含量（Mn）：≤1.00%磷含量（P）：≤0.030%硫含量（S）：≤0.030%铜含量（Cu）：0.20%~0.60%铬含量（Cr）：0.30%~1.25%镍含量（Ni）：0.65%~1.00%三、机械性能BWP800高强耐候钢的机械性能应满足以下标准：屈服强度（抗拉强度）：≥800MPa抗拉强度：≥950MPa断裂伸长率：≥14%四、测试方法对于BWP800高强耐候钢的测试方法，除了一般的化学分析测试外，还需进行以下测试：1. 厚度测量：使用合适的仪器测量钢板的厚度，并记录下来。
2. 减薄测试：根据相关标准，在BWP800钢板上进行减薄测试，以评估其抗腐蚀性能。
3. 弯曲试验：采用适当的设备对BWP800钢板进行弯曲试验，以评估其延展性和可塑性。
4. 冲击试验：使用冲击试验机对BWP800钢板进行冲击试验，以评估其韧性和抗冲击性能。
综上所述，BWP800高强耐候钢的标准涵盖了性能要求、化学成分、机械性能和测试方法等方面。
只有严格按照这些标准要求进行钢材生产和测试，才能保证BWP800高强耐候钢的优良性能和质量，进而满足各个领域的需求。
评价钢质量的主要指标
评价钢质量的主要指标
钢质量的主要指标是衡量钢材质量好坏的重要标准。
以下是评价钢质量的几个主要指标：
1. 强度：钢材的强度是指其抵抗外力的能力。
强度高的钢材在承受压力或拉力时不易变形或破裂，具有更好的耐久性和安全性。
2. 韧性：钢材的韧性是指其在受力时能够吸收和消散能量的能力。
韧性好的钢材具有较高的抗冲击性和抗振动性，能够在受到外力冲击时不易断裂。
3. 塑性：钢材的塑性是指其在受力时的可塑性能。
塑性好的钢材能够在受力时发生塑性变形而不断裂，使其更容易加工成各种形状。
4. 硬度：钢材的硬度是指其抵抗表面划伤和磨损的能力。
硬度高的钢材表面不易被划伤或磨损，耐用性更好。
5. 耐腐蚀性：钢材的耐腐蚀性是指其抵抗氧化、腐蚀和腐蚀介质侵蚀的能力。
耐腐蚀性好的钢材能够在恶劣环境下长时间保持其性能和外观。
6. 焊接性：钢材的焊接性是指其在焊接过程中的可加工性。
焊接性好的钢材能够在焊接过程中保持良好的可塑性和韧性，使焊接接头具有较高的强度和耐久性。
7. 均匀性：钢材的均匀性是指其内部结构的均匀程度。
均匀性好的
钢材具有统一的性能和力学特性，不易出现局部失效或变形。
钢质量的主要指标包括强度、韧性、塑性、硬度、耐腐蚀性、焊接性和均匀性。
这些指标综合反映了钢材的性能和质量，对于不同领域的应用具有重要意义。
脉冲电流处理高强度螺栓钢抗延迟断裂性能的研究
脉冲电流处理高强度螺栓钢抗延迟断裂性能的研究电脉冲加热处理提高螺栓强度是20世纪后期发展起来的一项新技术，由于瞬间输入高密度脉冲电流，其产生的独特现象如电致塑性、电迁移、纳米晶粒生成等已引起学者们的关注。
本文以SCM435高强度螺栓成品件为研究对象，致力于研究高能脉冲电流对其组织和性能的影响。
通过进行不同的加热时间和回火方式实验，发现220ms是最佳加热时间，430℃箱式炉中保温4h和80ms脉冲电流处理为两种回火方式的最佳参数，力学性能最佳且晶粒达到最细化。
在延迟断裂实验中，脉冲电流回火较箱式炉回火试样延迟断裂时间更长，且其延迟断裂性能均优于原始样。
标签：脉冲电流;高强度螺栓;SCM435;显微组织;延迟断裂1 研究背景电脉冲处理技术是近些年来逐步被采用的新型材料组织性能改性技术，对材料瞬间通以高能脉冲电流其产生的焦耳热效应、电子迁移、电子风和电致塑性交互作用使得材料产生微观组织性能的变化进而改善了材料的使用性能。
本文是以脉冲电流处理为手段，材质是SCM435 的高强度螺栓为研究对象，采用瞬时高能量的强脉冲电流处理来改善SCM435 螺栓的显微组织和力学性能，在水冷条件下，比较不同的加热参数，不同的回火方式，不同的回火温度对材料的组织的影响。
使用自制的延迟断裂实验器材分析处理后的试样和初始状态的试样的延迟断裂性能，并探讨瞬时高能量强脉冲电流作用下SCM435钢中发生的一系列瞬时动态过程，研究不同工艺参数下的脉冲电流处理对SCM435钢组织性能的影响规律，为提高螺栓的使用寿命提供新的理论依据和实用技术[1]。
2 实验方法2.1 实验材料本文实验材料为12.9 级，全牙，内六角，长度85.88 mm，直径为 6.00 mm 的高强度螺栓成品件。
材质是SCM435，国内对应牌号35CrMo，初始状态为调质态。
2.2 延迟断裂实验自制的延迟断裂装置，两块厚的钢板选材Q235，为保证螺栓加载时螺母不陷入钢板，选用与12.9 级高强度螺栓配套使用的高强度螺母，上面垫上自制的垫片。
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评述高强度钢耐延迟断裂性能的评价方法惠卫军,董 瀚(钢铁研究总院结构材料研究所,北京100081)翁宇庆(中国金属学会,北京100711)摘 要:鉴于目前还没有统一的延迟断裂实验方法,对不同研究者提出的各种延迟断裂实验方法进行了分析比较,重点介绍最近提出的耐延迟断裂性能的定量化评价方法。
关键词:评价方法;延迟断裂;高强度钢;氢脆;应力腐蚀中图分类号:T G142.41 文献标识码:A 文章编号:1001-4012(2001)06-0231-05EVALUAT ION M ETHODS FOR DELAYED FRACTURE SUSCEPTIBILITYOF HIGH STRENGTH STEELSHUI W e-i jun,DONG Han(Central I ron&Steel Resear ch Institute,Beijing100081,China)WENG Yu-qing(Chinese Society for M etals,Beijing100711,China)Abstract:As the testing method for delayed fractur e susceptibility has not been standardized y et,v ar ies testing methods pr esented are reviewed.Emphasis is given to the quant itat ive evaluation met hods pr esented by Japanese re-searchers r ecently.Keywords:Evaluation method of delayed fracture susceptibility;Delayed fracture;High str ength steel;Hydrogen embr ittlement;Stress corrosion1 延迟断裂的概念延迟断裂是在静止应力作用下,材料经过一定时间后突然脆性破坏的一种现象。
这种现象是材料-环境-应力相互作用而发生的一种环境脆化,是氢致材质恶化的一种形态[1]。
延迟断裂是妨碍机械制造用钢高强度化的一个主要因素,高强度螺栓钢的延迟断裂便是一个十分典型的事例。
如20世纪80年代初期,美国通用汽车公司由于安装在轿车底部控制架上的两个12.9级螺栓发生了延迟断裂,前后发生了27次交通事故,最终在640万辆轿车上更换了这两种螺栓[2]。
延迟断裂大体上可分为以下两类:收稿日期:2001-02-19基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(973) 新一代钢铁材料的重大基础研究 资助项目(G1998061503)(1)主要是由外部环境侵入的氢(外氢)引起的延迟断裂。
如桥梁等使用的螺栓,在潮湿空气、雨水等环境中长期暴露而发生延迟断裂。
(2)酸洗、电镀等制造过程中侵入钢中的氢(内氢)引起的延迟断裂。
如电镀螺栓等在加载后,经几小时或几天的较短时间后而发生延迟断裂。
对于前者,一般是由于在长期暴露过程中发生腐蚀,由腐蚀反应生成的氢侵入钢中而引起的;后者是由于制造过程如酸洗、电镀处理时侵入钢中的氢在应力的作用下向应力源集中而引起的。
2 延迟断裂实验方法的分类高强度钢的延迟断裂受许多因素的影响,目前尚无通用的评价标准。
延迟断裂的试验方法有使用试样的,也有使用实物零件的。
理想的情况是使用实物零件在实际使用环境中进行试验,但试验周期往往很长,有时甚至需要10年以上的时间。
因此,231第37卷第6期2001年6月理化检验-物理分册PTCA(PA RT A:PHY SICAL T EST ING)V ol.37 No.6Jun.2001在实验室评价材料的耐延迟断裂性能往往采用加速型实验来进行相对评价。
这里搞清楚加速试验和实际环境的关系是极其重要的问题。
由于实用目的不同,不同的研究者提出了各种各样的加速型试验方法,这些方法大体上可分为以下几类[3]:(1)恒载荷和恒应变(拉伸、弯曲)试验,得到延迟断裂临界应力(门槛值或一定时间下的断裂应力)或断裂时间;(2)低应变速率(拉伸)试验(SSRT ),得到断裂应力和塑性参量;(3)断裂力学试验,用预制疲劳裂纹的试样得到临界应力场强度因子K th 或K ISCC 及裂纹扩展速率d a /d t 等断裂力学参量;(4)发生断裂的临界氢含量等。
从应力加载方式来看,可分为恒应变(恒位移)、恒载荷和慢应变速率试验三种。
受力方式以弯曲应力和拉伸应力为主。
为了加速试验进程,试验所采用的试样为缺口或预制疲劳裂纹,但也有采用光滑试样的[3]。
光滑试样模拟了设计和制作上完美无缺的构件,而缺口或预制裂纹试样,则模拟了存在宏观缺陷的构件。
试验环境则多种多样,有代表性的如室温水、3.5%NaCl 水溶液、饱和水蒸气、温水、0 1N 的H Cl 水溶液、氢气、含饱和H 2S 的0.5%醋酸水溶液、高温潮湿气氛、Walpole 缓蚀液等(外界含氢条件)。
也有在加载前预充氢后电镀(防止氢逃逸),然后再加热或在室温放置一定时间使氢均匀分布(内部含氢条件)。
3 加速型延迟断裂实验图1是各种有代表性的延迟断裂试验方法的示意图[1,3,4]。
3.1 传统的延迟断裂试验方法3.1.1 恒载荷延迟断裂实验这种试验通常采用光滑或带缺口的圆棒或平板试样在恒载荷下拉伸,或者采用带缺口的悬臂弯曲(a)恒载荷拉伸延迟断裂实验(b)恒载荷弯曲延迟 (c)恒应变拉伸延迟断裂断裂实验 实验(螺栓型)(d)改进的WO L 型试样P 载荷 V 0 张开位移 a 裂纹长度B 试样厚度 W 试样长度 H 试样宽度图1 典型的延迟断裂试验示意图试样、四点弯曲试样。
恒载荷试样是在裂纹产生之前就固定应力的。
因此,当光滑试样裂纹产生时,试样有效截面积减少,应力随之增大。
可见裂纹产生后就不能获知准确的应力值,这是这类试样的缺点。
对于这类实验,采用光滑或缺口试样可得到类似疲劳曲线的应力-断裂时间( -t F )曲线。
一般用临界应力 C 或断裂时间t C 来评价材料的延迟断裂敏感性。
3.1.2 恒应变延迟断裂试验恒应变延迟断裂试验的主要特点是简单、经济、试样紧凑,不需要特殊的装置,仅利用夹具或螺栓紧固即可获得应力。
试样的实际应力随工作截面的减少而降低。
一般通过测定延迟断裂试样数占总试样数的百分比或试样断裂时间,以比较材料延迟断裂的敏感性。
3.2 慢应变速率试验恒载荷和恒应变等延迟断裂试验方法在测定材料延迟断裂敏感性时常常耗时太长,而且通常都人为规定一个限定的时间。
因此,采用恒应变和恒载荷试验方法往往得不到确切的试验结果,而且试验结果的分散度较大。
目前国内外已广泛采用慢应变232速率试验(SSRT)方法,以促进试样在很短的时间内发生延迟断裂并能敏感地反映材料的延迟断裂性能[5]。
通常用塑性(断面收缩率、伸长率)损失、最大断裂应力、断裂时间和吸收能量等指标评定给定材料-介质体系对延迟断裂的敏感性。
SSRT试验具有以下优点: 试验速度快; 可以在短时间内得到延迟断裂的确实结果; 可以在实际介质中试验; 试验包括了延迟断裂全过程。
延迟断裂包括孕育期、裂纹扩展和断裂三个过程,恒应变和恒载荷试验为了加速试验而采用缺口试样却躲过了孕育期,而孕育期往往是决定延迟断裂寿命的主要阶段。
但是SSRT试验条件与实际条件仍然是有差别的,因为这种快速试验方法总是比实际条件更苛刻些,故应和其它试验数据相比较,才能得出更为客观的结论。
3.3 断裂力学试验这类方法采用预制裂纹试样,其主要优点是: 缩短了裂纹产生的时间; 真实反映了实际构件难免存在宏观缺陷的情况; 可直接应用线弹性断裂力学公式; 评价判据K ISCC或K IH不随试样而变,可以应用于设计。
但是这种方法只是评价裂纹的扩展,对于裂纹的产生不能提供任何资料。
包含裂纹发生和扩展过程的定量试验,仍是今后要努力探讨的问题。
原则上讲,用以测量断裂韧性的各种试样均可用来测量K ISCC或K IH。
通常采用的延迟断裂试样可分为恒载荷和恒位移试样。
早期多采用单边裂纹平板悬臂梁弯曲恒载荷试样测定K ISCC或K IH。
与测定临界应力 C类似,需采用一组试样获得应力强度因子-断裂时间(K Ii-t F)曲线,试验周期较长,费用较高。
因此,近来多采用恒位移试样,如改进的WOL型试样和DCB型试样。
其主要优点在于: 用螺钉自行加载,不需用试验机,可以大批量测试,特别是可以把试样放在实际使用环境中进行试验; 用一个试样就可测出K ISCC或K IH,同时可测出d a/d t。
其主要缺点是裂纹容易分叉。
无论采用何种加速延迟断裂试验方法,均应力求能够正确地反映材料的相对延迟断裂敏感性,否则有可能得出不一致甚至互相矛盾的结论。
如山崎等[6]以0.4C-0.5M n-1.2Cr-0.6M o钢为基础,研究钒对临界扩散性氢量H C和氢渗透特性的影响。
结果表明,添加钒使钢的H C增加了近10倍,耐延迟断裂性能显著提高。
然而,最近漆原等[7]用SSRT 实验法对添加不同钒量的SCM440钢的研究结果表明,添加钒使钢中的扩散性氢量(室温至350 放出的氢量)显著增加,延迟断裂敏感性[用100 (1 -E1/E0)表征]相应增加。
又如横田等[8]的研究结果表明,尽管B钢的K ISCC值很高,然而由于其通过腐蚀电池作用而吸收的扩散性氢量显著提高,其耐延迟断裂性能(实物螺栓加载后在食盐水中浸泡24h,再置于大气中24h,来回反复,历时5个月,以螺栓有无断裂来评价)反而不如K ISCC值较低、但腐蚀电池作用较小的C钢,见图2。
图2 实物螺栓的延迟断裂试验结果与抗拉强度和K ISCC的关系[8]A钢:0.40C-0.68Cr-0.22M o-0.58N-i0.04T iB钢:0.001C-10.3Cr-0.99M o-10.1N-i1.51T iC钢:0.30C-9.0N-i0.04T iSCM435:0.37C-1.11Cr-0.17M o如上所述,多年来由于没有统一的评价耐延迟断裂性能的实验方法,各个公司和研究机构均采用各自的方法进行实验,实验数据的互比性很差甚至互相矛盾。
为此,各机构曾试图提出统一标准化的试验方法,如1978年FIP提出了评价PC钢线耐延迟断裂性能的FIP试验法(恒载荷拉伸试验)、日本JIS的 高强度螺栓钢的延迟断裂试验法 (缺口平板试样在腐蚀液中恒载荷弯曲)等[3]。
上述评价方法用pH值表征钢材的使用环境,在一定的pH值下进行实验。
因而,上述试验方法的可靠性值得怀疑,即钢材的氢侵入特性受环境的影响很大,在实际环境与实验环境中不同钢种的氢侵入难易程度有可能完全不同,而且难以预测实际环境下发生延迟断裂的可能性。