钢的断裂韧性试验研究
921A 钢的延性断裂韧性测试研究
921A 钢的延性断裂韧性测试研究周启雄;范俊明;程红渝;董承武【摘要】以 GB ／T 21143的柔度法及美国标准 ASTME1820－11推荐规则化数据还原技术为基准，对921A 钢试样进行预制疲劳裂纹、收集试验数据、试验数据后处理、有效性评估等几个方面的试验研究。
研究结果表明：通过采用规则化数据还原技术以及柔度法对所有试样进行数据处理，两种数据处理方法得到的 J—Δa 曲线以及启裂韧度 JQ均较为接近，且试验预测的最终裂纹长度与光学显微镜实测裂纹长度吻合。
说明了采用 GB ／T 21143可以有效测定高强度塑性材料的延性断裂韧性。
%Based on unloading compliance method by GB /T 21143 and rules for normalized data reduction technique recommended by American standard ASTME1820 -11.Several experimental studies were con-ducted,such as prefabricating fatigue pre-crack of 921A steel specimens,collecting and processing test data,and evaluating validity of experiments.The results of this research show that J—Δa curve and crack initiation toughness JQ acquired by the normalized data reduction technology and unloading compliance method are relatively consistent,and there is an approximate consistency between the final crack length of prediction and actual crack length observed by optical microscope.It can be concluded that the use of GB /T 21143 can be effectively measured ductile fracture toughness of high-strength plastic material.【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2016(033)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】921A钢;延性断裂韧度;规则化数据还原技术;柔度法【作者】周启雄;范俊明;程红渝;董承武【作者单位】成都格瑞特高压容器有限责任公司，四川成都 610400;成都格瑞特高压容器有限责任公司，四川成都 610400;成都市特种设备检验院，四川成都610041;成都市特种设备检验院，四川成都 610041【正文语种】中文【中图分类】TH142;TG142.1;TG111.91根据构件的服役条件，在对构件进行安全评定时，材料的延性断裂韧度是重要的性能指标。
低合金钢热轧薄宽钢带的断裂韧性行为研究
低合金钢热轧薄宽钢带的断裂韧性行为研究摘要：</br>低合金钢热轧薄宽钢带在工业生产中具有广泛应用，然而，在一些特殊工况下，低合金钢热轧薄宽钢带往往会遭受冲击或拉伸等外力的作用，引发断裂现象。
因此，研究低合金钢热轧薄宽钢带的断裂韧性行为具有重要意义，本文通过实验测试及数值模拟的方法，对其断裂机理和韧性行为进行了深入研究，旨在提高低合金钢热轧薄宽钢带产品的质量和安全性。
关键词：低合金钢热轧薄宽钢带，断裂韧性，断裂机理1. 引言低合金钢热轧薄宽钢带是一种常见的工业材料，具有优异的力学性能和加工性能，广泛用于汽车制造、建筑结构、船舶制造等方面。
然而，在一些特殊环境下，低合金钢热轧薄宽钢带可能会遭受外力作用，导致断裂。
为了提高产品的质量和安全性，研究低合金钢热轧薄宽钢带的断裂韧性行为十分必要。
2. 实验方法本研究采用了以下实验方法来研究低合金钢热轧薄宽钢带的断裂韧性行为：2.1 断裂韧性评价实验通过钢带压扁实验、冲击实验和拉伸实验来评估低合金钢热轧薄宽钢带的断裂韧性。
在钢带压扁实验中，通过观察钢带的压扁程度和形态来评价其韧性。
冲击实验中，使用冲击试验机通过测量冲击负荷和断裂能量来评估钢带的断裂韧性。
拉伸实验中，通过测量拉伸过程中应变-应力曲线和断裂形态来评估钢带的韧性。
2.2 断裂韧性数值模拟采用有限元分析方法对低合金钢热轧薄宽钢带的断裂韧性进行数值模拟。
首先，建立钢带的有限元模型，并根据实验数据确定材料的本构关系。
然后，通过施加不同的加载情况，模拟钢带在不同应变率下的断裂行为，并分析断裂机理。
3. 结果与讨论3.1 断裂韧性评价实验结果钢带压扁实验结果显示，低合金钢热轧薄宽钢带表现出较高的韧性，能够承受一定程度的压扁变形。
冲击实验结果显示，钢带具有较高的抗冲击能力和断裂能量，表明其在受到冲击载荷时能够有效吸收能量。
拉伸实验结果显示，钢带具有良好的拉伸延性和抗拉强度，其断裂形态呈现出典型的韧性断裂特征。
P92钢高温断裂韧性的试验
在国内高效洁净的超超临界机组中，P92 钢凭 借其优良的高温性能，得到广泛使用. 目前针对 P92 钢的报道多在强化机制[9] 及蠕变性能[10] 等方面，由 于高温断裂韧性测试的复杂性，目前关于 P92 钢高 温断裂韧性的报道极少.
文中基于断裂韧性测试标准[4-5]，利用单试样法 开展了 P92 钢高温断裂韧性试验，得到了两种尺 寸 CT 试样的开侧槽与不开侧槽形式下的阻力曲 线. 采用体视显微镜对试样的宏观断口进行了观 察，借助扫描电镜对断口附近及裂纹面进行了分 析. 基于三维有限元分析，采用拘束参量 Tz，Q 对侧 槽的拘束效应进行了表征，讨论了其对试验结果的 影响.
槽的拘束效应进行表征，结果表明，侧槽可明显提高试样的拘束水平，试样尺寸越小，J 阻力曲线差异越明显. 随载
荷增大，非侧槽试样的拘束变化更明显，开侧槽将导致试样阻力曲线不同. 试样尺寸及结构的改变，对韧性材料的
阻力曲线影响较大，而对断裂韧度值影响较小. 试样开侧槽之后裂纹扩展更平齐，可优化断裂韧性试验过程.
第2期
荆洪阳，等：P92 钢高温断裂韧性的试验
9
的常规力学性能，见表 1. 其中 α 是材料硬化常数，
n 是应变硬化指数，来自于 Ramberg—Osgood 方程
ε ε0
=
σ σ0
桥梁钢Q420qE低温CTOD断裂韧性试验研究
桥梁钢 Ｑ ２ ｑ ４０ Ｅ低温 Ｃ Ｏ Ｔ Ｄ断裂韧性试验研究
余 启 明 何 晓鸣 张
（ 武汉工业学院土建学院 ， 湖北 武汉
智
４０２ ） ３ ０ ３
摘
要 ： 英国标 准 Ｂ７４ 依据 Ｓ４８断裂 韧度 试验标准和 Ｄ ＶＯ － ０ ， Ｎ —ＳＣ １对桥梁 常用钢 Ｑ ２ｑ ＃ ４０ Ｅ进行 了三点弯 曲 Ｃ Ｏ （ Ｔ Ｄ 裂纹尖端张 开
母材
３
５ ６ ７ ８
５ ．ｏ ２ ６ ５ ．０ ０ ０ ６ ０ ０３ Ｏ ０ ９ ２ ０ ６ ２ １ ．｛ ． １ ． ９ ｌ
一
钢箱梁焊接接头 Ｃ Ｏ Ｔ Ｄ试 验 中 ， 钢板 焊接 接头 以及 母材 、 厚 热影
响区的断裂韧性 。
降小于其他部位填土 的沉 降。在结构 中间部位 回填 土沉降最 大。 社 ，００：． ２ ０ ４ 与实际观测值相 比， 限元计 算值 偏小 。 有 ［ ］ 张孟喜． 筋土挡墙模型试 验与 非线性 有 限元 分析 ［ ］ 兰 ２ 加 Ｊ．
收稿 日期 ： １ — １１ ２ ２０ —０ ０ 作者简介 ： 余启明 （９ ０ ， ， １８ －）男 博士 ， 讲师
・
８ 卷 １ １０・ 第０１ 第 １ 期 ８ ２３ ’ ２年４月
山 西 建 筑
１ １ 试 样截 取 ．
在板厚为 ５ ｔ钢板上截取厚度 曰为 ５ ｉ 的试件 ， ８Ｉ ｎ ｏ ２ｍｌ ｌ 试样宽 度为 Ｂｘ Ｂ缺 口 句 Ｎ ， 、 方ｆ为 Ｐ 同时对试样分组 ， ２ 然后进行编号登记。
Ｏ０ｌ ． ８ ０ １１ ． ０
方 向。然后预制疲劳裂纹 ， 劳裂纹使用 ＪＧ２０型高频疲 劳试 疲 Ｘ－ ０ 验机预制 ， 根据规范 ， 了防止疲劳裂纹扩 展速度过快 ， 为 首先接 应 力 比 Ｒ＝ ． 将疲 劳裂纹预制到 ２ｍｌ然后 立即将 应力 比调整为 ０１ ｉ， ｌ Ｒ＝ ．， ０６再将疲劳裂纹预制到 ４ｍ ｍ处 。这样 可以保证试样 的线切 割长度和预制疲劳裂纹 之和满足要求 ， 为 ０４Ｗ一 ．５ ； 母材 ．５ ０５ Ｗ 焊 缝和 Ｈ Ｚ为 ０４ 一 ．０ ， Ａ ．５ ０７ Ｗ 其中 ， 为试样宽度 。
断裂韧性实验报告
断裂韧性测试实验报告随着断裂力学的发展，相继提出了材料的IC K 、()阻力曲线J J R 、)(阻力曲线CTOD R δ等一些新的力学性能指标，弥补了常规试验方法的不足，为工程应用提供了可靠的断裂判据和设计依据。
下面介绍下这几种方法的测试原理及试验方法。
1、三种断裂韧性参数的测试方法简介1. 1 平面应变断裂韧度IC K 的测试对于线弹性或小范围的I 型裂纹试样，裂纹尖端附近的应力应变状态完全由应力强度因子I K 所决定。
I K 是外载荷P ，裂纹长度a 及试样几何形状的函数。
在平面应变状态下，当P 和a 的某一组合使I K =IC K ，裂纹开始失稳扩展。
I K 的临界值IC K 是一材料常数，称为平面应变断裂韧度。
测试IC K 保持裂纹长度a 为定值，而令载荷逐渐增加使裂纹达到临界状态，将此时的C P 、a 代入所用试样的I K 表达式即可求得IC K 。
IC K 的试验步骤一般包括：（1） 试样的选择和准备（包括试样类型选择、试样尺寸确定、试样方位选择、试样加工及疲劳预制裂纹等）；（2） 断裂试验；（3） 试验结果的处理（包括裂纹长度a 的测量、条件临界荷载Q P 的确定、实验测试值Q K 的计算及Q K 有效性的判断）。
1. 2 延性断裂韧度R J 的测试J 积分延性断裂韧度是弹塑性裂纹试样受I 型载荷时，裂纹端点附近区域应力应变场强度力学参量J 积分的某些特征值。
测试J 积分的根据是J 积分与形变功之间的关系：a B U J ∂∂-= （1-1） 其中U 为外界对试样所作形变功，包括弹性功和塑性功两部分，a 为裂纹长度，B 为试样厚度。
J 积分测试有单试样法和多试验法之分，其中多试样法又分为柔度标定法和阻力曲线法。
但无论是单试样法还是多试样柔度标定法，都须先确定启裂点，而困难正在于此。
因此，我国GB2038-80标准中规定采用绘制R J 阻力曲线来确定金属材料的延性断裂韧度。
这是一种多试样法，其优点是无须判定启裂点，且能达到较高的试验精度。
685均质钢静动态断裂韧性实验研究
685均质钢静动态断裂韧性实验研究
随着工业的发展，钢材成为工程建设和运营中不可或缺的重要材料。
在实际工程中，研究钢材的断裂韧性，能够有效地降低安全系数，并且可以提高产品的质量。
有针对性的研究和研究，对钢材的加工质量和性能方面都有非常重要的作用。
本课题是以685均质钢为例，通过实验测量其静态和动态断裂韧性的研究。
685均质钢是一种高强度、高弹性的合金钢，具有优良的抗腐蚀性能，常用于各种机械结构件、汽车零部件等。
首先，我们介绍了685均质钢及其特点。
685均质钢主要由铁、碳、硅、锰、铬、钼、钨等元素组成，是一种高耐热合金钢，碳含量约为0.14%-0.20%，可以在478℃以上高温下具有良好的力学性能，能有效地抵御强酸强碱腐蚀。
其次，我们介绍了685均质钢静态和动态断裂韧性测试方法，要求表面光滑，无缺陷，厚度精确，使用恒载荷试验机力学性能测试，记录试样强度、断裂延伸率及断裂韧性等参数，采用循环载荷实验机测试试样的动态断裂韧性，研究并量化其断裂性能及变形特性。
然后，我们介绍了结果分析。
实验表明，685均质钢的断裂强度范围为304-380MPa，断裂延伸率为18-22%，动态断裂韧性
R=39.4MPam1/2-50.9MPam1/2。
在载荷循环中，试样的断裂呈现渐进型，耐量性能良好，可以满足相应的应用要求。
总之，本实验研究了685均质钢的静态和动态断裂韧性，得出了有关的结论。
今后针对不同的应用场合，仍需进一步研究685均质钢
的加工工艺及其力学性能，以深入了解及充分利用其特有的优良性能。
高强结构钢Q420低温断裂韧性研究
d）试样失稳破坏后，从低温槽中取出，对断
口进行烘干处理后在试验机上快速压断试样。用工
具显微镜对试样断口测量初始裂纹长度的平均值a0 和裂纹长度的平均值a，由此计算出裂纹扩展量Δa。
测量的具体方法为：沿试样厚度方向取9个测量位
置分别进行测量，其中最外侧的两个点位于距试样
表面1％B处，然后在这两个点之间等间距地取7个
·43·
山西电力
2012 年第 4 期
2.4 试样断口分析 根据试样断口形貌的不同，试样的断裂方式可
分为δc、δu和δm 3种类型，δc为试样直接发生脆性断
裂，δu为试样裂纹发生少量延性扩展后脆断，δm为 延性裂纹扩展。3种不同断裂方式的载荷—裂纹嘴 张开位移曲线也有所区别，曲线形式见图2。
断裂表面 稳定裂纹扩展
刀口厚度z，测量精度为0.02 mm。 b）按试验要求装夹好试样并在低温槽中进行
冷却，低温槽内盛有干冰、酒精低温介质。试验时
8 6 4 2 0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
应保证测温计距裂纹尖端不超过2 mm范围为试验
温度，精度为±2℃，保温时间为每毫米不少于30 s
高强结构钢材在常温下表现出良好的塑性和韧 性，但随着温度的降低，钢材的塑性和韧性逐渐变 差，其断裂行为也由延性断裂向脆性断裂发生转 变，极易发生脆性断裂[2]。脆性断裂是钢结构最危
收稿日期：2012- 03- 09，修回日期：2012- 04- 11 作者简介：李文亮（1982-），男，山西朔州人，2008 年毕业于天津大
561- 567． ［3］ The Iron and Steel Standards Policy Committee，The Non- ferrous
西安交通大学材料力学性能试验报告——断裂韧性
材料力学性能实验报告姓名: 班级: 学号: 成绩:
K的测定
实验名称实验六断裂韧性
1C
实验目的了解金属材料平面应变断裂韧性测试的一般原理和方法。
实验设备 1.CSS-88100万能材料试验机；
2.工具读数显微镜一台；
3.位移测量器；
4.千分尺一把；
5.三点弯曲试样40Cr和20#钢试样各两个。
试样示意图
图1 三点弯曲试样
由于三向应力的存在，使得裂纹扩展区域的位错运动困难，受到更大的摩擦力，从而塑性变差，更易发生脆断。
附录一:
断裂韧性试验中断口照片:
附录二:
%根据试验的数据画P-V 曲线的matlab 程序
%在运行程序之前, 需要将数据导入到matlab 中: “File ”|“Import Data ” (a)试样01的断口图 (b)试样02的断口图
图7 40Cr800℃淬火+100℃回火断口图
(a)试样412的断口图 (b)试样415的断口图
图8 20#退火态试样的断口图
图3 40Cr800℃+100℃回火试样01的P-V 曲线
0.5
1.5
2.5
4
变形/mm
力/N
图4 40Cr800℃+100℃回火试样02的P-V 曲线
4
变形/mm
力/N
变形/mm
力/N
图5 20#钢退火态试样412的P-V 曲线
变形/mm 力/N
图6 20#钢退火态试样415的P-V 曲线。
(完整版)断裂韧性KIC测试试验
实验五断裂韧性K IC测试试验一、试样的材料、热处理工艺及该种钢材的σy 和KⅠC的参考值本实验采用标准三点弯曲试样（代号SE（B）），材料为40Cr，其热处理工艺如下：①热处理工艺：860℃保温1h，油淬；220℃回火，保温0.5~1h ；②缺口加疲劳裂纹总长：9~11mm （疲劳裂纹2~3.5mm）③不导角，保留尖角。
样品实测HRC50，从机械手册中关于40Cr 的热处理实验数据曲线上查得：σy=σ 0.2=1650MPa，σb=1850MPa，δ 5=9%，ψ =34%，KⅠC=42MN · m -3/2。
二、试样的形状及尺寸国家标准GB/T 4161-1984《金属材料平面应变断裂韧度KⅠC 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））。
这两种试样的裂纹扩展方式都是Ⅰ型的。
本实验采用标准三点弯曲试样（代号SE（B））。
试样的形状及各尺寸之间的关系如图所示：为了达到平面应变条件，试样厚度 B 必须满足下式：B≧2.5（KⅠC/ σy）2a≧2.5（KⅠC/ σy）2（W-a）≧ 2.5（KⅠC/σ y）2式中：σ y—屈服强度σ 0.2 或σ s 。
因此，在确定试样尺寸时，要预先估计所测材料的KⅠC 和σ y 值，再根据上式确定试样的最小厚度B。
若材料的KⅠC 值无法估计，则可根据σ y/E 的值来确定B 的大小，然后再确定试样的其他尺寸。
试样可从机件实物上切去，或锻、铸试样毛坯。
在轧制钢材取样时，应注明裂纹面取向和裂纹扩展方向。
试样毛坯粗加工后，进行热处理和磨削，随后开缺口和预制裂纹。
试样上的缺口一般在钼丝电切割机床上进行切割。
为了使引发的裂纹平直，缺口应尽可能地尖锐。
开好缺口的试样，在高频疲劳试验机上预制裂纹。
疲劳裂纹长度应不小于2.5%W，且不小于1.5mm 。
a/W 值应控制在0.45~0.55 范围内。
本试样采用标准三点弯曲试样（代号SE（B）），其尺寸：宽W=19.92mm ，厚B=10.20mm 总长100.03mm 。
45#钢动态断裂韧性测试的试验研究
中图分类 号 ： ｌ ．７ ＴＧｌ ５５
文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：６２１９（０７０．０５０ １７—０８２０）４ ６．４ ０
Ｅｘｐ ｒｍｅ ｔ ｌＳ ｕｄ ｆＤｙ ｍ ｉ ａ ｔ ｒ ｕｇ ｅ ｓ ｏ ５ Ｓｔ ｅ ｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｙ ｏ ｎａ ｃ Ｆｒ ｃ ｕ ｅ Ｔｏ ｈｎ ｓ ｆ ４ ＃ ｅ ｌ
维普资讯
第２卷 第４ ７ 期 ２０ 年 １ ０７ ２月
安 徽 理工 大学 学报 （ 自然 科学 版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｎ ｕ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｉ ｃ ｄ ｅｈｏ ｇ （ ａ ｒｌ ｃ ｎｅ ｏ ｒａ ｏ Ａ ｈ ｉ ｎｖ ｓｙ ｆ ｃ ｎｅ ｎ ｃｎｌ ｙＮ ｔ ａ Ｓｉ ｃ） ｅ ｉ Ｓ ｅ ａ Ｔ ｏ ｕ ｅ
ｌ ｄｉ ａ ｅ ｒｓ ． ｏａ ｎｇ ｒ ｔ ｉｅ
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｎ ｍｉ ｒ ｃｕ ｅｔ ｕ ｈ ｅ ｓ － ｉｔｇ ａ ：ｌａ ｉｇ ｒ ｔ ｙ ｗｏ ｄ Ｄｙ ａ ｃｆａ ｔ ｒ ｏ ｇ ｎ ｓ ；Ｊ－ ｎｅ ｒ ｌ ｏ ｄｎ ａｅ
弹塑性 材 料 在 动 载下 的 变 形 与破 坏 机 理 的研 究 已成为 当前 固体 力 学和 材 料 科 学领 域 的前 沿 研 究课题 ， 由于 其涉及 固体力 学 、 料 科学等 多学 科 ， 材 需从 宏 、 观 等 多层 次 研 究 ， 微 至今 仍有 许 多 问题 未 能得 以解决 。４ 钢 作为 建 筑施 工 、 造 业 广为 应 ５ 制 用 的弹塑性 材 料 ， 其动 态断裂 韧 性 的研 究与诸 多工 程 问题 密切相关 。特别 是在 动态 荷 载作用 下 ， 问题 变得 极 为复杂 ， 目前对 这一 应 变率相 关 弹塑性 材 而 料 的动 态断 裂 韧性 与 加 载 速 率之 间关 系 的试 验 研
（完整版）断裂韧性KIC测试试验
（完整版）断裂韧性KIC测试试验实验五断裂韧性K IC测试试验⼀、试样的材料、热处理⼯艺及该种钢材的σy和KⅠC的参考值本实验采⽤标准三点弯曲试样（代号SE（B）），材料为40Cr，其热处理⼯艺如下：①热处理⼯艺：860℃保温1h，油淬；220℃回⽕，保温0.5~1h；②缺⼝加疲劳裂纹总长：9~11mm（疲劳裂纹2~3.5mm）③不导⾓，保留尖⾓。
样品实测HRC50，从机械⼿册中关于40Cr 的热处理实验数据曲线上查得：σy=σ0.2=1650MPa，σb=1850MPa，δ5=9%，ψ=34%，KⅠC=42MN·m-3/2。
⼆、试样的形状及尺⼨国家标准GB/T 4161-1984《⾦属材料平⾯应变断裂韧度KⅠC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)）。
这两种试样的裂纹扩展⽅式都是Ⅰ型的。
本实验采⽤标准三点弯曲试样（代号SE（B））。
试样的形状及各尺⼨之间的关系如图所⽰：为了达到平⾯应变条件，试样厚度B必须满⾜下式：B≧2.5(KⅠC/σy)2a≧2.5(KⅠC/σy)2（W-a）≧2.5(KⅠC/σy)2式中：σy—屈服强度σ0.2或σs。
因此，在确定试样尺⼨时，要预先估计所测材料的KⅠC和σy值，再根据上式确定试样的最⼩厚度B。
若材料的KⅠC值⽆法估计，则可根据σy/E的值来确定B的⼤⼩，然后再确定试样的其他尺⼨。
试样可从机件实物上切去，或锻、铸试样⽑坯。
在轧制钢材取样时，应注明裂纹⾯取向和裂纹扩展⽅向。
试样⽑坯粗加⼯后，进⾏热处理和磨削，随后开缺⼝和预制裂纹。
试样上的缺⼝⼀般在钼丝电切割机床上进⾏切割。
为了使引发的裂纹平直，缺⼝应尽可能地尖锐。
开好缺⼝的试样，在⾼频疲劳试验机上预制裂纹。
疲劳裂纹长度应不⼩于2.5%W，且不⼩于1.5mm。
a/W值应控制在0.45~0.55范围内。
本试样采⽤标准三点弯曲试样（代号SE（B）），其尺⼨：宽W=19.92mm，厚B=10.20mm 总长100.03mm。
粉末冶金工具钢的断裂韧性研究
粉末冶金工具钢的断裂韧性研究摘要：粉末冶金工具钢作为一种重要的材料，在工具制造和机械零部件领域具有广泛应用。
然而，粉末冶金工具钢的断裂韧性一直是制约其应用领域拓展的一个关键因素。
本文对粉末冶金工具钢的断裂韧性进行了系统研究，并提出了一些提高其韧性的方法和建议。
引言：工具钢是一类特殊材料，广泛应用于切削工具、模具和机械零部件等领域。
粉末冶金工具钢由于具有高硬度、良好的耐磨性和尺寸精度等优点，成为工具制造领域的重要材料之一。
然而，粉末冶金工具钢在一些受冲击负荷的条件下容易发生断裂，其断裂韧性有待提高。
一、粉末冶金工具钢的断裂韧性测试方法断裂韧性是衡量材料在断裂过程中抵抗裂纹扩展的能力，常用的测试方法有冲击试验、拉伸试验、缺口冲击试验等。
冲击试验是一种快速评估材料断裂韧性的试验方法，常用的设备有冲击试验机。
通过测量材料在受冲击载荷作用下的断裂能量吸收来评估其断裂韧性。
拉伸试验是一种常用的材料力学性能测试方法，可以通过测量材料的拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率等指标来评估其断裂韧性。
缺口冲击试验是将材料制备成缺口试样进行冲击试验，通过测量试样的断裂能量吸收来评估其断裂韧性。
这种方法比普通冲击试验更接近实际工况，更能反映材料在受缺口影响下的断裂行为。
二、影响粉末冶金工具钢断裂韧性的因素1. 材料成分材料成分是影响粉末冶金工具钢断裂韧性的重要因素之一。
合理的成分设计可以调节材料的组织结构和相互作用，影响材料的韧性。
例如，适量的合金元素添加和控制碳含量可以提高材料的强度和塑性，从而提高其断裂韧性。
2. 粉末冶金工艺粉末冶金工艺是影响粉末冶金工具钢断裂韧性的关键因素之一。
合理的工艺参数可以控制材料的致密度、残余气孔率和晶粒尺寸等，从而影响材料的韧性。
例如，适当的烧结温度和保温时间可以提高材料的致密度和晶粒长大，改善其韧性。
3. 热处理工艺热处理工艺是通过改变材料的组织结构和力学性能来影响其断裂韧性的重要手段。
合理的热处理工艺可以改善材料的强度和塑性，并调节材料的残余应力分布，从而提高其断裂韧性。
685均质钢静动态断裂韧性实验研究
685均质钢静动态断裂韧性实验研究685质钢可以作为一种重要的结构材料，在航空航天，舰船，石油化工，核能等领域有着广泛的应用。
此外，由于它的良好力学性能，均质钢还被广泛用于军事装备，生产中的各种机械设备等领域。
由于均质钢具有优越的力学性能，因此研究它的断裂韧性特性是非常重要的。
钢材的断裂韧性是指材料在断裂过程中具有的抗压能力。
这是一个负责破坏的过程，如果材料本身无法抗压，断裂就会发生。
因此，为了推动结构材料的开发改进，研究断裂韧性是非常重要的。
本文将介绍685均质钢静动态断裂韧性实验研究。
实验分析了该材料在宏观和微观结构下的断裂韧性，并对实验数据进行了详细的分析。
首先，根据实验结果和探讨，在宏观结构下，685均质钢的断裂韧性以及断裂韧性随温度的变化的规律。
在微观级别，685均质钢的断裂韧性主要与材料的组织结构有关，以及断裂韧性随温度变化的规律。
其次，从宏观结构方面研究了685均质钢的断裂韧性，采用了立方体拉伸试验，研究了材料断裂韧性随温度变化的规律。
根据实验结果，在温度较低时，材料断裂韧性较大，而在温度较高时，断裂韧性就会降低。
之后，在微观结构方面对685均质钢的断裂韧性进行了研究，以及断裂韧性随温度变化的规律。
在此，我们采用了显微镜扫描，原子力显微镜和X射线衍射实验，以获得详细材料组织结构。
根据实验结果，我们发现随着温度的升高，材料的断裂韧性会随之降低。
最后，我们对实验数据进行了详细分析，得出了685均质钢断裂韧性和温度变化规律的结论，证实了该材料在复杂应力状态下拥有优越的韧性。
综上所述，本文介绍了685均质钢静动态断裂韧性实验研究。
实验分析了该材料在宏观和微观结构下的断裂韧性，以及断裂韧性随温度变化的规律，并对实验数据进行了详细分析，形成了关于685均质钢断裂韧性的定点模型，为改善该材料的断裂韧性提供了科学的依据，同时也为进一步研究685均质钢的断裂韧性提供了参考。
Q345BH型钢动态断裂韧性研究
Q345BH 型钢动态断裂韧性研究摘要：本研究旨在探讨Q345BH 型钢在不同温度下的动态断裂韧性特性，采用单缺口准实物试验和数值模拟相结合的方法，研究了Q345BH 型钢在-40℃、-20℃、0℃和20℃四种温度下的动态断裂韧性。
结果表明，Q345BH 型钢的断裂韧性随着温度的升高而下降，在-40℃和-20℃时，Q345BH 型钢的动态断裂韧性“ⅠⅠⅠ区”面积较大，在0℃和20℃时，韧性“ⅠⅡ区”面积随着温度的升高而显著减小。
数值模拟结果与实验结果吻合良好，证实了本研究的可行性。
关键词：Q345BH 型钢；动态断裂韧性；温度；单缺口准实物试验；数值模拟1.引言Q345BH 型钢作为重载结构材料，在航空、船舶、桥梁、建筑等领域得到了广泛应用，其力学性能对结构的安全可靠性起着决定性作用。
近年来，随着结构工程领域的迅速发展，人们对材料的断裂韧性要求越来越高。
因此，对于Q345BH 型钢的动态断裂韧性研究具有重要意义。
本文采用单缺口准实物试验和数值模拟相结合的方法，研究了Q345BH 型钢在不同温度下的断裂韧性特性，为其应用提供了一定的参考。
2.实验与数值模拟2.1单缺口准实物试验使用单缺口准实物试验研究Q345BH 型钢在不同温度下的动态断裂韧性。
样品沿着纵向剖面切割，缺口开口宽度为2mm，长度为30mm，缺口深度为0.2mm。
采用冲击试验机，加载方式为悬臂梁，加载速度为0.5m/s，获得曲线载荷-扩展位移曲线。
绘制载荷-位移曲线和裂纹扩展距离-载荷曲线。
通过计算裂纹扩展函数J-R 曲线，得出断口能量。
实验数据如表1 所示。
表1 单缺口准实物试验数据温度(℃) 断口能量(J/m^2) 断口延展率(%) 断口形貌-40 197 67 % ⅠⅠⅠ区面积占比最大-20 146 59 % ⅠⅠⅠ区面积占比最大0 112 47 % ⅠⅡ区面积占比最大20 98 41 % ⅠⅡ区面积占比最大2.2数值模拟采用LS-DYNA 有限元软件模拟不同温度下Q345BH 型钢的动态断裂韧性，建立了三维模型和网格模型，计算其受载过程中的应力、应变、变形等参数。
低温下用剖面法测3.5Ni钢断裂韧性的几个问题
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冲击韧性
3.5Ni钢的冲击韧性较好，可以在较 低的温度下保持良好的冲击性能， 适用于制造承受冲击的结构件。
3.5Ni钢的断裂韧性
定义
3.5Ni钢的断裂韧性是指其在裂纹扩展时的抗力，是衡量材料抵抗裂纹扩展能力的重要指 标。
测试方法
通常采用剖面法进行测试，即在试样表面制备预制裂纹，然后在低温下进行加载，测量裂 纹扩展所需的应力强度因子范围。
影响因素
断裂韧性受到材料成分、组织结构、温度、应力状态等多种因素的影响。其中，镍元素的 含量对断裂韧性的影响较大，适量的镍可以提高材料的韧性。此外，材料的组织结构、晶 粒尺寸、杂质元素等也会影响其断裂韧性。
03 低温下3.5Ni钢的 断裂韧性测试
测试方法的选择
试验方法
选择适合低温环境下3.5Ni钢的 断裂韧性测试方法，剖面法是一 种可行选择，可对材料进行深度 剖析，获取更全面的材料性能数
在低温环境下，材料的晶体结构和化 学键合状态发生变化，导致其断裂韧 性值随温度降低而增大。此外，低温 下材料的脆性增加，使得裂纹扩展更 加困难，从而提高材料的断裂韧性。
试样尺寸效应的产生是由于材料中存 在一定尺寸的晶粒、第二相等微观结 构特征。这些特征对材料的力学性能 产生影响。在一定范围内，试样尺寸 的增大有助于更好地表征材料的整体 性能，从而提高测试结果的准确性。
物理性质
3.5Ni钢的密度为7.85 g/cm³，具有较高的强度和硬度，同时具有良好的塑性和 韧性，适用于制造承受重载和冲击的结构件。
3.5Ni钢的力学性能
抗拉强度
3.5Ni钢具有较高的抗拉强度 ，通常在400-600MPa之间， 通过合理的热处理和合金元素 调整，可以提高其抗拉强度。
G50钢断裂韧性研究
特 钢技 术
Ｓ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｌＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｐ ｃＭ ｔｅ ｃ ｎ ｌｇ
Ｖ １１ （６ ｏ．４ ５ ）
２ ０ Ｎｏ． ０ ８， ３
Ｇ ０钢 断裂 韧 性研 究 ５
叶文 冰
（ 钢 集 团 四川 长 城 特 殊 钢 股 份 有限 公 司 特 冶 中 心 ６ １０ 攀 ２７ ４四川 江油 ） 摘 要 ： 过 三 点 弯 曲 试 验 在 测 试 Ｇ ０钢 平 面 应 变 断 裂 韧 性 时 ， 现 很 多 炉 号得 不 到 ＫＩ值 ， 其 产 生 的 原 因进 通 ５ 发 对 ｃ
态 下 ， 虑 其抗失 稳 破坏 能力 ， 际检 验 时 采 用平 面 考 实 应 变 条 件 ， 以 ＫＩ 反 映 的 是 平 面 应 变 断 裂 韧 性 。 所 ｃ
收 件 日期 ：０７—１ —２ ２０ ２ ５
作者简介 ： 叶文冰 ， 工程师 ， 毕业于内江教育学 院物理 专业 ， 供职于攀钢集 团 四川长城特 殊钢股 份有限公 司技术中心材料 所 ， 现 联系 电话 ：
ｆｕｎ ｈ ｔａ ｌｔｏ ｅ ｓｏ ｔｉ ｅ ｏ ＫＩ ｖ ］ ｅ ． ｔｉ ａ ｅ ｉｃ ｓｄ ｔｅ ｒａ ｏ ａ ｄ ｇ ｖ ｅｓ ｌ ｔ ｎ． ｏ ｄ ｔ ａ ｏ ｆｈ ａｔ ｂａｎ ｄ ｎ Ｃ ｓｕ ｓ ｈｓ ｐ ｐ ｒｄ ｓｕｓｅ ｅ ｓ 璐 ｎ ａ ｅ ｔ ｏ ｕ ｏ ． ｈ ｈ ｉ Ｋｅ ｏ ｄ Ｇ５ ｙ Ｗ ｒ ｓ： ０， Ｔ ｒ ｅ ｐ ｉ ｔ ｅ ｄ ｎ ｅｔ Ｆ ａ ｔｒ ｏ ｇ ｎ ｓ ｈ ｅ ｏｎｓｂ ｎ ｇ ｔｓ， ｒｃｕ ｅ ｔｕ ｈ ｅ ｓ ｉ
满 足 ＫＴ 试样 尺 寸 的基本 条件 是 ： ｃ Ｂ≥２ ５ Ｋ１／ ｏ ） 一 一 一一（ ） ．（ ａ． ｃ ２ ａ
685均质钢静动态断裂韧性实验研究
685均质钢静动态断裂韧性实验研究近年来，随着钢铁工业的发展，合金钢及其材料的性能要求也日益提高。
以优异的力学性能一直备受关注。
其中，表面性能，如断裂韧性，是钢铁材料的一个重要参数。
因此，如何使钢铁材料具有优异的断裂韧性，探究钢铁材料的断裂韧性机理，对于钢铁材料的开发有重要的意义。
本文旨在研究685均质钢在静态和动态条件下的断裂韧性。
首先，研究组使用685均质钢进行力学性能测试，检测其断裂韧性，并采用扫描电镜和硬度测量，了解其组织结构和组织变化。
其次，研究组采用低速和高速试验机，分别测试其断裂韧性，对比其静态和动态断裂韧性。
最终，研究组结合公差和断裂韧性理论，梳理685均质钢静动态断裂韧性机理。
实验室把685均质钢拉伸到，测定其断裂韧性指标。
结果表明，当以25MPa/s的速率加载时，686均质钢的断裂韧性指标约为52MPa；当以120MPa/s的速率加载时，断裂韧性指标约为44MPa，说明动态加载时685均质钢的断裂韧性比静态加载要低8MPa。
684均质钢断裂韧性的变化受温度、速率、混合效应等多种因素影响。
实验组在低速和高速试验机上，采用不同的温度和速率，重复测试断裂韧性，发现温度对断裂韧性的影响较小，速率对断裂韧性的影响较大。
研究组把低速试验机断裂韧性测试实验结果与高速试验机测试实验结果相比较，发现随着加载速率的增加，断裂韧性减少，最终修正断裂韧性受剪切应力，温度和加载速率三个参数的混合效应模型。
接下来，研究组对685均质钢的微观结构进行了观察，采用扫描电镜和硬度测量，结果表明：添加废汽油和焦炭可以增强均质钢的断裂韧性；速率的上升使均质钢的细小结构改变，从而导致断裂韧性降低。
综上所述，研究组基于686均质钢的断裂韧性静动态实验结果，梳理出686均质钢静动态断裂韧性机理，其中废汽油和焦炭添加可以提高断裂韧性，速率的增加可以降低断裂韧性，断裂韧性受剪切应力、温度、加载速率三个参数的混合效应影响。
这些结果可为其他类型材料的断裂韧性研究提供参考，为未来钢铁材料的开发提供依据。
685均质钢静动态断裂韧性实验研究
685均质钢静动态断裂韧性实验研究685均质钢是一种应用广泛的金属材料，在航空航天、交通运输、能源、船舶工程、电子和机械设备等领域有着极其重要的作用。
因此，研究685均质钢材料的断裂韧性对于提高它们的使用性能具有重要意义。
对此，本研究旨在通过静态张裂(SBT)和动态张裂(DBT)试验技术，系统研究685均质钢的静态-动态断裂韧性。
首先，我们进行了针对685均质钢的材料学分析，包括化学成分分析、元素映射分析、组织分析和硬度测试等，以确定其物理和力学性能。
然后，我们使用静态张裂(SBT)和动态张裂(DBT)技术，研究685均质钢的静态-动态断裂韧性，进行拉伸动态前滞阻力性能、拉伸静态前滞阻力性能、拉伸动态后滞阻力性能和拉伸静态后滞阻力性能的评估。
试验中，我们采用的机械夹具是水平单向锥夹，使用电子测力仪进行加载，并使用热胀计测量温度。
试验结果表明，685均质钢具有较高的静态及动态断裂韧性。
特别是在动态加载状态下，685均质钢的断裂韧性有较大提高，断裂韧性指数提高了1.3倍，且当加载负荷提高时，断裂韧性指数以每增加1.12倍的速度增长。
此外，试验中我们发现，在动态条件下，当塑性应变和应力提高时，685均质钢的断裂韧性指数也会相应提高，断裂会出现在形变范围的高度应变点处。
通过本研究，我们获得了685均质钢的断裂韧性研究结果，有助于深入了解这种材料的断裂特性，为此类金属材料的应用提供服务。
但是，本研究仍存在一些局限性，比如只研究了685均质钢，并没有进行其他均质钢材料的研究。
未来，有必要进一步完善试验设备，研究复杂条件下的钢材断裂韧性，以便为各种金属材料的预设提供技术参考。
总之，本文对685均质钢的断裂韧性进行了系统研究，从而为提高金属材料性能提供了参考依据。
未来的研究应关注复杂条件下的断裂韧性，以便进一步提高应用性能。
高级别管线钢断裂韧性测试技术研究(硕士毕业论文)
高级别管线钢断裂韧性测试技术研究(硕士毕业论文)随着国家经济快速发展和原油需求的增加，油气管线越来越成为石油工业的关键设施之一。
然而，由于管线遭受不同程度的腐蚀、裂纹和冲击等因素的影响，管线的破裂和失效事件不断发生，给社会和环境带来重大影响。
因此，高级别管线钢的断裂韧性测试技术研究具有重要的理论和现实意义。
本文介绍了高级别管线钢断裂韧性测试技术的研究成果。
该技术通过钢材的力学性能测试，确定了该管线钢材的主要性能指标，如屈服强度、抗拉强度、伸长率等。
同时，通过断裂韧性测试，确定了该管线钢材的断裂韧性指标，如KIC值、JIC值等。
本文采用三点弯曲试验法和端面缺口拉伸试验法进行管线钢材的断裂韧性测试。
通过对比试验结果，验证了两种试验方法的可靠性和有效性。
同时，本文对试验结果进行了分析和讨论，得出了以下结论：1. 钢材断裂韧性指标是高级别管线钢重要性能指标之一。
其影响因素包括钢材化学成分、金相组织、缺陷等因素。
2. 在断裂韧性测试中，端面缺口拉伸试验法试验结果更准确，更能反映钢材的韧性性能。
但它需要更高精度的试验设备和更复杂的试验程序，可能会增加试验成本。
3. 通过断裂韧性测试的KIC值和JIC值可以评估高级别管线钢的抗裂性能，为管线钢的设计和安全评价提供参考和依据。
因此，断裂韧性测试技术的研究对于保障油气管线的安全运行具有重要的意义。
综上所述，高级别管线钢的断裂韧性测试技术研究是当前石油工业所面临的重要问题。
本文采用三点弯曲试验法和端面缺口拉伸试验法进行管线钢材的断裂韧性测试，并对试验结果进行了分析和讨论，为保障油气管线的安全运行提供了重要的理论支持和实践经验。
非合金钢中小型型钢的脆性断裂韧性研究
非合金钢中小型型钢的脆性断裂韧性研究脆性断裂和韧性是金属材料力学性能中非常重要的两个指标。
在钢材中，脆性断裂是指在受到应力作用时，材料会突然发生断裂而没有塑性变形的现象；而韧性则是指材料在受到外力作用时，能够发生较大的塑性变形而不发生断裂的能力。
然而，在非合金钢中的一些中小型型钢中常常存在着一定的脆性断裂问题，对材料的使用性能和安全性提出了挑战。
因此，研究非合金钢中的脆性断裂韧性是非常必要的。
一种常用的研究脆性断裂韧性的方法是通过冲击试验来评估材料的韧性。
冲击试验是一种在高速冲击作用下，观察材料断裂行为的实验方法。
通过冲击试验可以获取材料的冲击韧性指标，如冲击强度和冲击韧性等。
冲击试验常常采用冲击试验机对材料进行冲击加载，通过记录冲击过程中的力学参数来评估材料的韧性性能。
在研究非合金钢中小型型钢的脆性断裂韧性时，还需要注意材料的显微组织结构和成分。
非合金钢通常由铁和一些加入的合金元素组成，如碳、锰、硅等。
这些合金元素的含量和分布对材料的力学性能有重要影响。
同时，非合金钢的显微组织结构，如晶粒大小和析出相等也会对材料的力学性能产生影响。
因此，在研究非合金钢中小型型钢的脆性断裂韧性时，需要对材料的成分和显微组织进行详细的分析和研究。
此外，研究非合金钢中小型型钢的脆性断裂韧性还需要考虑温度的影响。
在低温下，材料的韧性通常会降低，容易出现脆性断裂的现象。
因此，需要在不同温度条件下进行韧性的研究。
通过改变试验温度，可以评估非合金钢中小型型钢的脆性断裂韧性在不同工况环境下的表现。
除了冲击试验和温度影响的研究，还可以采用其他方法来评估非合金钢中小型型钢的脆性断裂韧性。
例如，拉伸试验可以用来评估材料的延展性和韧性。
在拉伸试验中，材料会受到拉伸力的作用而延长，并在一定应变下发生断裂。
通过测量试样的拉伸强度和延伸率等参数，可以评估材料的韧性。
综上所述，对于非合金钢中小型型钢的脆性断裂韧性的研究，可以采用冲击试验、拉伸试验及显微组织和成分分析等方法。
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平面应变断裂韧性 Ｋ 表征材料抵抗裂纹扩展的能力。Ｋ ｚ ｃ 的测量按国家标准 Ｇ ／４ ６—４ Ｂ Ｔ １ １８ 《 金属材料平面应变断裂韧度 Ｋ 试验方法》进行 ，采用三点弯 曲试样 ，Ｄ 钢试验件几何如 ×
收稿 日期 ：２ ０ ０ ４年 ８月 １ ０日
・ ２ ・ ２
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试验件被压断后用读数显微镜按图４ 所示的位置测量机械切 １和疲劳裂纹 的长度 ａ、２ ： ３ ｌ 、 ａ
ａ、ａ和 ａ，取 ａ（ ２ａ＋４／，结果 见表 １ ３ ４ ５ ＝ ａ＋ ３ａ）３ 。
・ ２ ４ ‘
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试验结果分别见表 １ 断 口大部分为平断口，只在试件的边缘有少量 的剪切唇，单位 ， 厚度斜断 口比例最大不超过 １ ． ３ ％。 ４
图 ２ 示。试件编 号 为 Ｏ ｅＯ 所 ｌ ６和 Ｑ Ｉ Ｔ ，Ｔ为有涂层试 件 。按线 弹性 断裂力 学 Ｔ ￣Ｑ６
Ｋ ＝ ＃ （／ Ｉ ｇ ｒ ａ Ｗ） ￣ｆ
三点弯曲试样的应力强度因子按下式计算 Ｋ
（） ２
Ｋ＝ｅ ／Ｗ （Ｗ （ｓ／ ａ ） ￣Ｂ３ ／ ） ｆ
口
（ ３）
ａ ｄ Ｍ ｔ ｒ ａ ｓ １ ８ ， ｐ １ — — １４ ｎ ａｅ ｉｌ， ９６ ｐ ４ｌ ７ ．
蒋祖国，吕国志． 飞机结构腐 蚀疲劳．航空工业 出版社．９２ １９
ｓＨＳ ｉｈ ． ｈ ｉｔａ ，ＦＷＢｕｔａｄＭＬＯ ｉｅ。老龄飞机加速腐蚀疲劳试验方法 ．．ｍｔ，ＴＫＣｔｓｍｎ ． ｒ ｓ ．．ｌｖｒ ｎ 王逾涯，韩恩厚等．Ｌ ＩＣ 铝合金在 ＥＣ 溶液中的腐蚀行为研究．装各环境工程，２０ Ｙ２Ｚ ＸＯ ０５
１０ ６０ １０ ４０
ｌ０ ２０ １０ ００
菩８ ０ ０
６０ ０
４０ ０
２０ ０
０
０ ０ ２ ． ０ ６ ． ｌ １ ２ ． １ ６ ． ２ ２ ２ ． ． ０ ４ ． ０ ８ ． １ ４ ． １ ８ ． ２ ４
应 变 （１００ ｅ） ＊０ ０
米／ 。 分
・ ２ ’ ３
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．１
耍 Ｉ
且
６ ５
茎 Ｉ
６ ５
图２ Ｄｘ 钢锻件 Ｋｃ １试样
屈服强度 ｏ ． 的测量 ｏ ： 根据试验机上计算机记录的应力． 应变 曲线 ，自坐标原点起作弹性直线 ，然后在 ｘ 轴上 应变为 （２ １ ％处 卜 述直线的平行线，此直线与应力． 应变 曲线的交点对应的应力即为屈服强
＝
㈤
３ 试验件 与试验过 程
试验件包括板形拉伸试样 ８件，Ｄ 钢锻件Ｋ－三点弯 曲试样 １ 件 ，分别如图 １ ｘ ｃ ２ 、图 ２ 所示 （ 图中长度单位为 ｍ ） ｍ。 Biblioteka 图 １ 板形 拉伸试 样
３１ 板 形试验 件 拉伸 试验 ．
在断裂韧性试验的有效性检验中需要用到屈服应力 ０ － ２ ０ ｏ因此试验前需要测量 ０ － ２ ０ｏ试 验前把所有试验件表面用细砂纸 （０ ６０ 耐水砂纸）打光，然后在标距的两端及 中间三个位置
湿度 。试验 采 用位 移 控制 ，加 载 速 率为 ２０毫米／ 。 ． 分
・
疲劳裂纹的预制
在试验件的侧面 ０ Ｗ 的位置垂直 于裂纹扩展方 向用铅笔画一条直线，当疲劳裂纹到达 ． ５
此直线时停止 。预制疲劳裂纹的载荷为 Ｐ １ｋ ｍ ＝ ４Ｎ，Ｐ ２ Ｎ 。 咖＝ｋ
・
裂 纹 长度 ａ的测 量
作者简介 ：薛景川 （９ １）男，陕西人 ，中国飞机强度研究所一室研 究员 ，清 华大学博士 ，主要从事飞机 １４． 结构疲 劳断裂和可靠性研 究。
Ｔ ｌ ２ ．８ １６ ３转 ８ １ ｅ：０ ９８ ２ ３ ２ ４０
（ 上接第 ２ 页） ６
４ 结论
本次试验严格按国家标准 Ｇ ４ ６．４《 Ｂ １１ ８ 金属材料平面应变断裂韧度 Ｋｃ １试验方法》进行 结果满足标准提 出的有效性要求，试验数据有效。该号热处理涂层使 Ｄ×钢 的 Ｋｃ提高了 １
式中：Ｋｃ ｌ ——材料阻止 Ｉ 型裂纹失稳扩展能力的度量，称为 Ｉ 型平面应变断裂韧性 ，通 过标准试验方法测 。 老一辈的科技工作者对航 空上常用 的铝合金材料进行了大量的断裂韧性试验 ，得到了很 多宝贵的数据 ，但对高强度钢的断裂韧性的了解还很不够。 本文对新材料 Ｄ 钢锻件 的 Ｋ 三点弯 曲 × ｚ ｃ 试样进行试验 ，测试 Ｄ 钢锻件的断裂韧性 Ｋ ，并 × 研究热处理保护涂层对 Ｄ 钢锻件 Ｋ 的影响。 × ｃ ２ 应力强度因子表达式
表 １ Ｄ 钢锻件 Ｋ 试验 断口裂纹尺寸与结果 × ， 。
＿● ＿一
矗
＿－ －
ｌ
］Ｉ
彳 皇 ．
ｌ Ｉｌ『
ｌ● ，■ Ｉ
图 ３ 刀口粘贴示意图
图 ４ 裂纹长度测量示意图
・ ２ ・ ５
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子的概念出发， 建立 了裂纹是否会失稳扩展也就是结构发生脆性断裂的准则 ， 该准则称为 Ｋ 准
则或 Ｋ 判据 ， 即当裂纹尖应力强度因子值 Ｋ 达到某一材料允许的应力强度 因子临界值时， 裂纹 开始失稳扩展而导致发生脆性断裂。
对 Ｉ型裂 纹 ，Ｋ准 则表 示为 ：
Ｋ＜ ｚ ＩＫｃ （） １
度 Ｏ０ 值 ， 具体 做法 如 图 ５所 示 。 ：
ｔ 皇 、 ０ ’１ ： 躺 ０ ｛ ｊ 为 ｊ Ｊ 没有涂 ｆ
有涂层
纠． ｏ０ ＝１ ６ ． Ｍ ａ ： ２ ２ ５６ Ｐ ｌ
０ｂ １ ５ ． Ｍ ａ ５４ ６Ｐ ＝
０ｂ １ ２ ． Ｍ ａ ６ ５８Ｐ －
３ 崔振源等编著．断裂韧性测试原理和方法．上海科学技术出版社。 ８ １０ ９
作者简介：李仲 （９４）男 ，湖北 人，中国飞机强度研 究所一室高工 ，西北工业大 学博士研 究生 ，主要从 １６－ 事耐久性与损伤 容限研究 。
Ｔ ｌ ２ ．８ １ ６ ３转 ８ １ ｅ：０ ９８ ２ ３ ２ ４３
（ ）Ｐ Ｐ ２ … 根据国家标准 Ｇ ４ ６－４《 Ｂ １１８ 金属材料平面应变断裂韧度 Ｋ 试验方法》进 ｃ
行 确定 ，对 大部 分试 件 Ｐ Ｐ 只 有试 件 Ｑ ￣ ３ ．／ １１ ： ， １ Ｑ ，Ｐ ，Ｐ＜ ． ； （ ）没有 涂层 （Ｌ ３ Ｚ ）组 ： ０ ：１６ ． Ｐ ２５ ６Ｍ ａ
理涂层对材料 Ｄ 钢 断裂 韧性 Ｋ 没有 明显的影响 。 × 关键词 ：平面应 变；断裂韧 性；标准试验；热处理涂层 ；应力强度 因子
１ 引言
随着工业的发展，高强度钢结构、大型锻件和焊接结构的广泛使用 ，工程结构频繁地发生 意外的脆性断裂。 大量的调查研究发现脆性断裂时工作应力远低于材料的屈服点， 明不能用 表 传统的材料力学强度设计来解释这些事故。 断裂力学 以结构 内存在缺陷为前提， 从应力强度 因
（ ｉ ）组 ： ００＝１ ３ ． Ｍ ａ ２ ３ ８０ Ｐ ｌ
３ Ｄ× ． ２ 钢锻什试样的 Ｋｃ Ｉ三点弯 曲试验
Ｄ 钢试 验 件 ｊ何如 图 ２所 示 。试 件 编号 为 Ｑ ￣Ｑ × Ｌ Ｉ ６和 Ｑ Ｉ Ｑ６ Ｔ ￣ Ｔ ，Ｔ为 有涂 层试 件 。试验
前， 在裂纹切 口顶端至试件无缺 口边， 沿着预期的裂纹扩展线 ， 在三个位置上测量试件厚度 ， 取其平均值 作为试件厚度 Ｂ 。在缺 口附近的三个位置上测量试件宽度取其平均值作为试件宽 度Ｗ 。按国家标准 Ｇ／ ４ ６－ ４《 Ｂ Ｔ １ １８ 金属材料平面应变断裂韧度 Ｋ 试验方法》 ｚ ｃ ，跨距 Ｓ为 ４ ， ｗ 实际 ｓ １ｍ 。 １２ｍ 试验前，在裂纹切 口边粘贴一对精加工的刀 口，用来支持引伸计并作为测量 裂纹嘴张开位移的参考点 ，刀 １粘贴的示意图如图 ４ ２ 所示。试验温度和湿度为实验室温度和
测试验件的宽度 （ 和厚度 （） Ｂ） ｔ，选其中截面积最小者 。试验件几何如图 １ 所示 ， 试验件编 号分别为 Ｚ １ Ｉ Ｌ ￣ＺＡ，Ｚ Ｌ ￣Ｚ Ｌ ，其中 Ｔ表示有保护涂层的试验件。Ｚ 组和 Ｚ Ｌ组各 Ｔ １ Ｔ４ Ｌ Ｔ 选３ 个试件。试验温度和湿度为实验室温度和湿度 。试验采用位移控制 ，加载速率为 ２ ． ５毫
因此 ａ ， ＞ ２ ５ （Ｑ ２。 Ｂ ． × Ｋ ／００） ｌ
结果满足标准提出的有效性要求，试验数据有效，测得 的 Ｋ值即为 Ｋ 。Ｋ 平均值为： ｃ ｃ
没有涂层 （ ）组 ：Ｋ： ６ １ Ｐ ４ Ｑ ７．７Ｍａ ｍ 有涂层 （Ｔ Ｑ ）组 ：Ｋ： ８ １ Ｐ ４ ７．７Ｍａ ｍ
（ 上接第 ３ ２页） 参考文献
Ｍ Ｇ ｅ ｙ ． ． ｕ ｍ ｒ ｏ ， Ｔ Ｊ ａ ｄＡ ｏ ，Ｗ Ｈ ，“ ｔ ｏ ｐ ｅ ｉ ｘ ｏ ｕ ｅｏ ｏ ｆ ｒ ｏ ｓ ｅ ａ ｓ ｎ ｏ ａ ｒ 。Ｆ Ｌ 。Ｓ ｍ ｅ ｓ ｎ ． ． ｎ ｉ ｒ ． ． Ａ ｍ ｓ ｈ ｒ ｃＥ ｐ ｓ ｒ ｆＮ ｎ ｅ ｒ ｕ Ｍ ｔ ｌ ｄ ｌ ａ
图 ５ 试 样 Ｚ １应力应 变 曲线 Ｌ
计算 ｌ 平均值为： （ ０
没有涂层 （ Ｑ）组：Ｋ ＝ ６ ７ ａ√ ｑ ７． １ ＭＰ ｍ 有涂层 （ Ｔ）组 ：ｌ ＝７ ．７ＭＰ ￣ｍ Ｑ ＜ ８１ ａ ／ ａ
・
有效性校核
根据 表 ｌ的试验 结 果可 得 到 ：
（ ）疲劳裂纹的长度 ａ、 和 中任意两个之差不大于 ａ的 １％ ａ或 ａ与 ａ １ 。 ０， ｓ 之差不 大于 ａ的 １％ ａ与 ａ之差不大于 ａ的 １％ ． ５ ＜＜ ．５ ； ０， ｌ ５ ０ ，０４ Ｗ ａＯ ５Ｗ
×１ ｏ ｏ ％ ２６ ．％
（ 转 第 ７页） 下
两组 Ｋ 的误差比较： ， ｃ
． ２ ６ ．
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参考文献
１ 民机结构耐久性与损伤 容限设计手册． 民机结构耐久性与损伤容限设计手册编委会。 空工业 出版社， ｏ 航 ２ ３ ｏ ２ 杨玉恭． 可靠性寿命随 Ｄ Ｒ变 化的规律 ，结构强度研究（ ， ９ Ｆ １１ ８ ）９