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4直通型缺口紧凑拉伸试样的尺寸比例和公差

图5台阶型缺口紧拉试样的尺寸比例和公差

试样形状尺寸的设计应当考虑可能的试验结果（见图1）、或了断裂韧度值、裂纹平面的取向（见 附录A）及被测材料取样的尺寸限制。 注1：尽管对于J值需要特殊的测量步骤即测量施力点的位移，所有试样的设计（图3到图5)对于K、和J值的 测定都是适用的。表3提供了K测定所需的试样尺寸。 注2：当在施力点测量缺口张开位移时，对于台阶缺口紧凑拉伸试样V=Q（见图5）。这样的台阶缺口紧凑拉伸试样 同样可以用于测定K、和J。 注3：对于三点弯曲和紧凑拉伸试样推荐试样的宽厚比(W/B)为2.对于三点弯曲试样宽厚比可以为1～4之间，对 于紧漆拉伸试样为0.84之间。数据表明W/B 的试样R曲线的届服略高于W/B=2的试样

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表3K试验的最小推荐厚度

5.4.2.1材料状态

试样应当从最终热处理状态和（或）机械加工状态下的材料上截取。 注1：当试样不能从其最终热处理状态下截取时，最终热处理可以在机械加工后满足了试样的尺寸、公差、形状和表 面光洁度要求时.并充分考了由于特殊的热处理（例如钢的水)而带来的试样尺寸变化等影响后进行。 焊接件、形状复杂的型钢（如热模锻、阶段式挤压、铸造)等，它们不可能完全释放应力或有局部感应残余应力 从有残余应力的产品上截取的试样可能也有残余应力 在试样的截取过程中可能部分释放或重新分配残余 残余应力叠加到外加应力上，作用于裂纹尖端应 过程中的不规则裂纹扩展（例如裂纹前缘过渡弯曲或偏离扩展平面）经常是受残余应力的影响所致。在外加

5.4.2.2裂纹面取向

详和材料的其他信息，如试验报告E.1示例：试样、材料和试验环境（见附录E）。

5.4.2.3机械加工

a）试样的缺口外形不应超过图6所示的包迹线。通过铣床加工的缺口底径不应大于0.10mm。 通过锯、磨或火花腐蚀加工的缺口宽度不应大于0.15mm。试样缺口平面应垂直于试样表面， 偏差在2°以内。

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兄明 机械加工缺口： 疲劳预制裂纹： 火花腐蚀或机械加T.的狭缝； 三点弯曲试样的边沿或紧凑拉伸试样的加载线。

变劳裂纹萌生和（或）扩展很困难，可以使用图7的

图6疲劳裂纹包迹和裂纹引发缺口

注2：山形缺口底径不应大于0.25mm。 注3：切口尖端的角度最大为90°。 注4.8.3.2中的am取A和C的较大者

注2：山形缺口底径不应大于0.25mm。 注3：切口尖端的角度最大为90°。 注4.8.3.2中的αm取A和C的较大者

试样刀口可以是整体的，也可以是附加的。设计如图8和图9所示。图8和图9中的2.尺寸 应当在引伸计的工作范围以内，刀口边沿与试样表面成直角.并且应保持相互平行偏差在0.5° 以内。对于两种类型图对应的引伸计，应保证引伸计与刀口接触点之间能自由转动。因此， 当使用内置刀口或刚性很好的刀片时，应使用放大尺寸的缺口，参见图5、图6和图9所示。 也可以使用其他能满足试验精确度和测量要求的刀口或引伸计测量位移。当需要使用侧槽 时（见5.4.2.5），建议在预制疲劳裂纹之后再开侧槽

说明： 注：如果刀口是通过胶粘或类似的方式固定在试样边沿，2y=刀口两外端点之间的距离 见图6； 2.r见5.4.2.3 b); 2y+螺纹直径≤W/2。

图8外置刀口和相应的缺口几何尺寸

8外置口和相应的缺口几何尺寸

5.4.2.4疲劳预制裂纹

5.4.2.4.1总则

图9内置刀口和相应的缺口几何尺寸

疲劳预制裂纹应在试样最终热处理及机械加工后或特定环境条件下进行。疲劳预制裂纹后，断裂 试验前的中间处理仅在需要模拟特殊的结构应用时才是必要的。这一处理应在试验报告中注明。 在整个预制疲劳裂纹过程中最大疲劳裂纹预制力应准确至士2.5% 试样厚度B和宽度W应按照5.5.1测量并应记录，根据5.4.2.4.3和5.4.2.4.4计算预制疲劳裂纹最 大力。 疲劳过程中的最小与最大力比应该在0～0.1之间，

5.4.2.4.2设备和装置

疲劳预制裂纹的装置应仔细地对中以保证施加的力在整个试样厚度上保持一致，且相对于预期的 裂纹平面对称地分布

5.4.2.4.3三点弯曲试样

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B(W. Fr =0.8 X a) X R μ.2 5 (W×B×B~) Fr=×E (w) W s

5.4.2.4.4紧凑拉伸试样

对于紧凑拉伸试样，在最后的1.3mm或50%的预裂纹扩展量时的最大疲劳预制裂纹载荷应当取 式（3）和式（4）结果的低值

0.6B(W Fr =s / X R ,0.2 (2W+u。) F=XE [(W×B×B~)0.5 ......................(4) 式中： =1.6×10ml2 注1：对于无侧槽试样，B=B。 注2:附录B给出了g2()值。

5.4.2.4.5温度调整

当疲劳预制裂纹在温度T，下进行，试验在温度T，下进行。F，应在式（2)或式（4)的基础上乘以 修正因子（Rx.2)/（R2）2，这里的（R.2），和（R.2)2分别是温度T，和T，下的塑性延伸强度。应当 取两温度下塑性延伸强度的低值代人式（1)或式（3）得到F。

5.4.2.5试样侧面开槽

5.5. 1 尺寸测量

试样尺寸应符合图3至图5的要求。测量厚度B、B~和W应精确至土0.02mm或土0.2%，取其 大值。

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试样厚度的测量，应在试验前，沿着预期的裂纹扩展路径，至少在三个等间距位置处测量，取测量平 均值为厚度B。对于带侧槽试样，试样净厚度应沿裂纹扩展路径在侧槽内至少三个等间距位置测量，取 测量平均值为净厚度B~。 试样宽度的测量应沿厚度方向（裂纹平面）至少三个等间距位置测量。测量的平均值为宽度W。 当使用直通型缺口紧凑拉伸试样时，应当测量试样前端与试样末端之间的距离（例如1.25W）。 当使用图8b)所示的附加刀口时，应当测量刀口厚度Z。如果使用刀片之类的刀口，应取一半厚度 作为Z。如果Z小于0.002α时，可以忽略不计。 注：当使用图8a)和图9所示的整体或附加刀口时，2等于0

5.5.2裂纹形状与长度要求

立为0.45～0.7之间。最小的预制疲劳裂纹扩展量应大于1.3mm或2.5%W，取其中较大者。缺 疲劳裂纹应当在图6所示的包迹线之内

引伸计应当有表征缺口张开位移V（裂纹嘴间相对位移）的电信号输出。引伸计（或其他合适的位 移传感器）的设计应保证引伸计与刀口接触点之间能自由转动。 注：附录F描述了施力点位移q的测量（见5.7.1.3)。 用于测定缺口张开位移和施力点位移的引伸计应满足GB/T12160一2002一级准确度的要求。 引伸计的校准应在试验温度土5℃范围之内进行。引伸计的响应应当在位移达到0.3mm时准确 到±0.003mm，而之后的准确度达到±1%

三点弯曲试样使用的加载装置，在加载过程中允许支承辊自由向外移动（见图10），并保持整 险过程中辊的接触，以减少摩擦力的影响。支承辊的直径应为W/2～W之间。加载装置受力面的 应大于40HRC(400HV）或试样硬度，取其大者

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图10三点弯曲试验装置

紧差拉伸试样加载时使用的U型钩和力 小摩擦。试样在受拉力作用时，试验装置应 保证同轴。用于测定阻力曲线的U型钩的销孔应是平底的（见图11)以保证加载销在整个加载过程能 自由转动。圆底销孔的U型钩（见图12)不允许用于单试样法（卸载柔度）的试验

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紧漆拉伸试样的平底加载销孔U型钩的典型设讯

11用于紧漆拉伸试样的平底加载销孔U型钩自

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5.7.1三点弯曲试验

图12用于紧凑拉伸试样的圆底加载销孔U型钩的典型设计

加载装置应同轴，加载线应与两辊中心的间距相等，且距离之差小于两辊间距的1%。跨距S应当 V土1%。两辊的轴线保持相互平行，且偏差在士1°以内。试样的放置位置，应使裂纹顶端位于两辅

正中.准确到±1%S.同时试样应与支承辊垂直，偏差在土2以内

5.7.1.2裂纹尖端张开位移

5.7.13加载线位移

加载线位移q用于测定」值。 注。附录F措述了直接或间接测量加载线位移的方法。

5.7.2紧凑拉伸试验

5.7.2.1试样和装置的同轴度

57.2.2裂纹尖端张开位移

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裂纹尖端张开位移是由缺口张开位移V计算得到。缺口张开位移V通过测量台阶型紧凑拉 样加载线的位移、直通型缺口紧凑试样距离加载线（Z十0.25W)前端处的位移或直通型缺口三点弯 样上距离为（Z）前端处的位移得到。

5.7.2.3加载线位移

参数是通过计算加载线位移g得到的。对于采用整体或内置刀口（分别见图8和图9）的台阶型 缺口紧凑拉伸试样（见图5），引伸计应正确安装到位于试样加载线的刀口上。 注：对于直通型缺口（非台阶型缺口)紧凑拉伸试样不允许直接测量加载线的位移。如果能够证明导出的相当 于直接测量的，允许通过V计算得到q

在环境温度试验条件下，试验温度偏差应控制在土2亡，并开作记录。 以内的区域用热电偶或铂电阻温度计与试样表面接触进行测量。试验应在适当的低温或高温介质下进 行。冷却介质为液体时，当试样表面温度达到试验温度，每毫米厚度浸泡时间至少为30s。冷却介质为 气体时，每毫米厚度保温时间至少为60S。在试验温度下的浸泡时间最少为15min。试样温度应保持 在试验温度的2℃以内，并应按照第8章的要求进行记录

出了断裂韧性特征点的分析，第7章给出了阻力

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5.8试验后的裂纹测量

试样在试验后应被打断，进行断口检查测定原始裂纹长度&，及在试验过程中发生的稳定裂纹扩展 量。 注：对于某些试验.有必要在试样打断之前标记出稳定裂纹扩展的范围。稳定裂纹扩展量可以通过着色或试验后二 次疲劳的方法标记。注意尽量减小试验后试样的变形。对于铁素体钢通过冷却脆化的方法有助于试样打断时 试样变形的减小

5.8.2初始裂纹长度α

测量初始裂纹长度α时.应从加载线（CT试样）或裂纹嘴面（SEB试样）测量到疲劳裂纹的尖端， 测量仪器的最大允许误差为士0.1%或0.025mm，取其大者。图13和图14显示了九点测量位置。（ 值是通过先对距离两侧表面0.01B位置（对于开侧槽试样，从侧槽根部算）取平均值，再和内部等间距 的七点测量长度取平均值得到的，即《按下式计算

图13三点弯曲试样裂纹长度的测量

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14紧拉试样裂纹长度

初始裂纹长度应满足下列要求： a）α/W应当在0.45~0.70之间； b）试样中心七点任点的裂纹长度与九点平均值之差不应超过0.1u。； c）预制裂纹长度应超过1.3mm或2.5%W中的大者； d）疲劳预制裂纹应在图6所示的包迹线之内， 如果上述要求不能满足，那么初始裂纹长度就不满足本方法的要求，在试验结果中应明确注明。

5.8.3稳定裂纹扩展Aa

裂纹扩展量（包括任何的裂纹尖端钝化）△α，应借助测量准确度土0.025mm的仪器按照5.8.2描述 的九点平均值方法测量初始和终止裂纹长度。诸如星状和孤立的岛状等不规则形状的裂纹扩展，应当 按照第8章的要求在报告中注明。 注：忽略星状扩展区域或主观地平均裂纹扩展区域对于估算不规则裂纹长度是唯一可行的办法。由高度不规则裂 纹得到的试验结果应反复料酌。在试验报告中注明裂纹的不规则性和提供附加的照片都是很有用的。 所有的试验前和试验后的测量都应记录并按照第6章和第7章进行计算，

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5.8.4非稳定裂纹扩展

缺口张开位移(V)或施力点位移(

6稳定和非稳定裂纹扩展下的断裂韧度测定

试验记录应按照6.2.2进行解释，按照6.2.3计算得到条件值K。。试样尺寸的检查应与6.2. ，R应为试验温度下试样的塑性延伸强度

6.2.2试验记录F。的解释

图16中的I型和Ⅱ型曲线F.之前的最大力是F。，图16中的Ⅲ型曲线F，=F。 记录试样所能承受的最大力Fmax（见图16），并计算Fmax/FQ。如果比值超过1.1，则K。不 .应按6.3和6.4进行解释。如果比值小于1.1.K。应按6.2.3直接进行计算，

教育标准了清晰将△F/F的斜率夸引

缺口张开位移(V)或施力点位移(g）

图16F。的定义（用于测定K。）

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KQ值用按照5.5.1、5.8.2、6.2.2测定 三点弯曲试样K。的计算公式如下：

式中S是按5.7.1.1条定义的跨距（见图10）。 注1：对于无侧槽试样，B=B。 注2:附录B给出了g (w)的关系。 注3：应注意根据式(11)计算Kα的单位。如果B和W用m为单位，F用MN为单位，那么Kα的单位就应 MPa·ml。如果B和W用mm为单位设备标准，F用kN为单位，那么为了保证Kα的单位还是MPa·ml"就应 式右边乘以10。 坚拉仙试样K的计筒公式加下

注1：对无侧槽试样，Bv=B。 注2:附录 B给出了x2()的关系

注1：对无侧槽试样，B、=B 注 2:附录 B给出了&2()的关系。 注3：应注意根据式（12)计算K。的单位。如果B和W用m为单位，F用MN为单位，那么Kα的单位就应是 MPa·m"。如果B和W用mm为单位，F用kN为单位，那么为了保证K。的单位还是MPa·m就应在 右边乘以10#