本标准包括了用于研究应力腐蚀敏感性的预裂纹试样的设计，制造以及使用等内容。 GB/T 15970.6-1998 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第6部分:预裂纹试样的制备和应用 GB/T15970.6-1998 标准下载解压密码：www.bzxz.net

GB/T 15970.6—1998
本标准等同采用国际标准ISO7539-6：1989《金属和合金的腐蚀一应力腐蚀试验-第6部分：预裂纹试样的制备和应用》。
GB/T15970在“金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验”总标题下，包括以下部分：第1部分（GB/T15970.1—1995）：试验方法总则；第2部分弯梁试样的制备和应用；第3部分（GB/T15970.3—1995）：U型弯曲试样的制备和应用；第4部分单轴加载拉伸试样的制备和应用；第5部分（GB/T15970.5—1998）：C型环试样的制备和应用；第6部分（GB/T15970.6—1998）：预裂纹试样的制备和应用；第7部分慢应变速率试验；
第8部分焊接试样的制备和应用。第2、4、7、8部分标准将陆续制定。本标准的附录A是标准的附录。
本标准自实施之日起，代替GB/T12445.1-一1990高强度合金双悬臂（DCB）试样应力腐蚀试验方法》、GB/T12445.2-1990《高强度合金悬臂弯曲（CANT)预裂纹试样应力腐蚀试验方法》、GB/T12445.3—1990《高强度合金楔形张开加载（WOL)预裂纹试样应力腐蚀试验方法》。本标准由原冶金工业部提出。
本标准由原冶金部信息标准研究院归口。本标准起草单位：原冶金部钢铁研究总院。本标准主要起草人：张宣。
CB/T15970.6—1998
ISO前言
ISO（国际标准化组织）是各国标准机构（IS成员团体）的批界性联合组织。国际标准的制定作通过ISO）技术委员会正规地进行。对某课题感兴趣的每个成员团体均有权参加为该课题建立的技术委员会。与ISO协作的国际组织，政府和非政府机构也可参加工作。ISO在所有电工标准化方面与国际电工委员会（IEC)密切合作。
由技术委员会采用的国际标准草案经成员团体传阅赞成后，由ISO委员会采纳为国际标准。按照ISO的程序，节案至少需要75%的成员团体投赞成票方能通过。国际标准ISO75396由ISO/TC156\金属利合金的腐蚀”技术委员会制定。ISO7539在《金属和合金的腐蚀一应力腐蚀试验》总标题下，包括以下部分：第1部分：试验方法总则
第2部分：弯梁试样的制备和应用第3部分：U型弯曲试样的制备和应用第4部分：单轴加载拉伸试样的制备和应用第5部分：C型环试样的制备和应用第6部分：预裂纹试样的制备和应用第7部分：慢应变速率试验
第8部分：焊接试样的制备和应用778
GB/T15970.6—1998
一。该系列标准给出设计、制备和应用不同类型试样进行试验以本标准是GB/T15970系列标准之
评价金属抗应力腐蚀性能的试验程序。使用该系列标准中的任-一标准，都要求阅读GB/T15970.1的有关条款。这有助于选择适用于特定环境的适当的试验程序，也有助于给出评价试验结果重要性的指导性意见。779
1范围
中华人民共和国国家标准
金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第6部分：预裂纹试样的制备和应用Corrosion of metals and alloys--Stress corrosion testingPart 6:Preparation and use of pre-cracked specimensGB/T 15970. 6— 1998
idt Iso 7539-6:1989
代臀GB/T12-445.1
GB/3 12145. 2
GB/T 12145.3
1.1本标准包括了用于研究应力腐蚀敏感性的预裂纹试样的设计、制备以及使用等内容。有关切门试样的推荐意见参见附录A（标准的附录）。本标准中所用的“金属”-词，也包括合金，1.2因为在裂纹尖端要求维持弹性约束状态，所以预裂纹试样不适用于评价如薄板或线材等细的或薄的材料。通常只适用于评价如厚板、棒和锻件等较厚或较粗的材料。预裂纹试样也适用于焊接件。1.3预裂纹试样可以采用恒载装置或单调的增加载荷的装置定量地加载，或者与-个装置连用，使施力点产生恒定的位移。
1.4预裂纹试样突出的优点是：从所测得的数据可以计算出已知几何形状和承受已知应力构件的界限缺陷尺寸，如果缺陷尺寸超过界限值，就会产生应力腐蚀破裂。预裂纹试样还可以测定应力腐蚀裂纹的扩展速率。
2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T15970.1—1995金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第1部分：试验方法总则3定义
下述定义及GB/T15970.1给出的定义，适用于本标准。3.1裂纹长度α有效裂纹长度的测定是从裂纹尖端到试样缺口边或到加载点轴线，具体决定于试样的几何形状。
3.2试样宽度W有效宽度的测定从试样的背面到缺口面或者是到加载平面，具体取决于试样的几何形状。
3.3试样厚度B自释词。
3.4开侧面槽后，试样厚度的减少Bn自释词。3.5试样半高H自释词。
3.6施加的载荷P自释词。
3.7加载点轴线上的挠度V，自释调。3.8偏离加载线的挠度V自释词。3.9弹性模量E自释词。
3.10应力强度因了系数Y
对特定几何形状的试样，通过应力分析推导出来的个系数。此系数将给国家质量技术监督局1998-12-07批准780
1999-07-01实施
GB/T15970.6—1998
定裂纹长度的应力强度因子与载荷和试样尺寸相关联。3.11平面应变应力强度因子K，K，是外加载荷、裂纹长度和试样几何尺寸的函数，具有应力×长度的量纲，K，专门用来确定张开型试样裂纹尖端的弹性应力场强度：K：=外加应力·裂纹长度（N·m32）3.12初始应力强度因子K（自释词。3.13平面应变断裂韧性K：cK，的界限值。在塑性变形的高约束条件下，在应力强度不断增加的影响下，当K：达到该界限值时，将产生与环境无关的快速裂纹扩展。3.14暂定的Kic值KQ当满足平面应变为主导的有效判据时，KQ=KI:3.15应力腐蚀破裂敏感性的界限应力强度因子KsCC在塑性变形的高约束条件下的特定试验条件时，即在以平面应变为主的条件下，当应力强度高于KIscc时，会产生应力腐蚀裂纹的萌牛和扩展：3.16暂定的Kiscc值Kascc当满足平面应变为主的有效判据时，KasccKrsu。3.17
疲劳应力强度K，与疲劳循环的最人应力相应的平面应变应力强度。3.18疲劳应力强度范围△K，自释词。90.2%条件应力Rpo.2自释词。
3.20外加应力α自释词。
3.21几何修正系数Q白释词，
3.22疲劳载荷比R疲劳循环中，最小载荷对最大载荷的代数比值。3.23开裂速率通过连续的裂纹监测方法，测定应力腐蚀裂纹扩展的瞬时速率。3.24平均裂纹扩展速率由应力腐蚀引起的裂纹长度变化值除以试验时间，求得裂纹扩展平均速率。3.25试样的取向第按加应力的方向，第二按裂纹扩展方向标志试样的破断平面。并用X、Y和7三个参考轴加以表示。此外乙与材料加工过程中施加的主工作力方向一致（短横轴)X与晶粒流变方向一致（纵轴）而Y则垂直于X轴和Z轴（见图6）。4原理
4.1要确保构件在加工制作或随后的使用过程中不产生裂纹状的缺陷是困难的，有鉴于此，使用预裂纹试样。这些缺陷的存在对应力腐蚀破裂是敏感的，而这种敏感性对某些材料（如钛），在光滑试样的幅载荷试验中不明显。应用线弹性断裂力学的原理，能够借助于平面应变应力强度定量地确定存在于预裂纹试样或构件中的裂纹尖端的应力状况。4.2对带机械切口和疲劳预裂纹的试样，施加恒定载荷或施力点的位移，或施加连续增加的载荷。在化学侵蚀性介质中进行试验，目的是借助于应力腐蚀界限应力强度因子Kiscc和裂纹扩展动力学来定量地确定产生环境加速裂纹扩展的条件。4.3设计和寿命预测中可以应用经验数据。目的是为了保证大型构件内的应力不足以在预先存在的缺陷部位引发环境促进开裂，或者是在设计寿命或检查周期内确保裂纹扩展量不会造成失稳破坏的危险。5试样
5.1综述
5.1.1凡在断裂韧性试验中，所采用的大范围的标准试样几何尺寸都可以便用。试样的具体类型可因原材料的外形、强度、材料对应力腐蚀破裂的敏感性以及试验目的不同而异。5.1.2基本的要求是尺寸要满足以三轴应力为主的（平面应变）条件，在此条件下，塑性变形在裂纹尖端附近受到限制，断裂韧性试验的经验表明，为了测得正确的Kic值，试样的裂纹长度α和厚度B都不能小于2.5（Kc/Rpu.2），为保证足够的约束，应尽可能使用大试样，其α和B至少等于4（K1c/Rpm.2）从断裂力学的观点看，此时不能具体规定可得到恒定Kis值的最小试样厚度。在应力腐蚀过程中，侵蚀性环境的存在，可以降低与破断有关以及因此与限制塑性变形所需的尺寸有关的塑性值，然而为了减少781
GB/T 15970.6—1998
约束不足的危险，推荐了类似于断裂韧性试验中使用的有关试样尺寸的规范，即；a和 B不小于2. 5(Kic/Rpo.2)2
最好不小于4（Kic/Rpn.2）2
式中的K是试验中外加的应力强度，最后测定的界限应力强度值应该取代式（1)中的K：，以检验其有效性。
5.1.3如果试样是用来测定Ksrc，那么初始的试样尺寸可按材料KIscc的估计值来考虑（开始最好将Kiscc值估计得高一点，因此采用较实际需要大一些的试样），在实际使用中，如遇到所用的材料的厚度不能满足有效的条件时，只要能清楚说明所测得的界限应力强度KQsC:只与此特殊应用有关，那么可以使用相同厚度的试样做试验。在需要测定作为应力强度函数关系的应力腐蚀裂纹扩展行为时，试样尺寸应按测定裂纹扩展速率的最高应力强度估计值确定。5.1.4可以使用两种基本类型的试样：a）用于恒位移试验的试样，此类试样都是采用加载螺栓，自身加载；b）用于恒载荷试验的试样，此类试样需要外部加载装置加载。5.1.5自加载的恒位移试样，因为不需要外加载装置，所以比较经济。另外，此种试样结构紧凑，便于在实际工作环境中进行暴露试验。这类试样可由疲劳预制裂纹产生应力腐蚀裂纹，因此可用于测定Kiscc。在此情况下，必须采用一组试样来精确测定界限值，或者通过裂纹扩展的终止值来求Ks。因为在恒位移试验条件下，随裂纹的扩展，应力强度逐渐降低。因此，原则上讲单个试样就足以测量Kiscc，但实际上考虑到5.1.6条所述恒位移方法的缺点，常建议采用几个试样（不少于3个）。5.1.6恒位移试样的缺点：
a）只能通过位移的变化间接测定外如载荷；b）裂纹内生成的氧化物或腐蚀产物能够楔开裂纹表面，从而改变所加的位移和载荷值，也会阻塞裂纹口，从而阻碍了腐蚀介质的进入，并且使得用电阻方法测定裂纹长度的准确性降低；c）裂纹分叉、变钝或者裂纹偏离扩展面，都会使测得的裂纹止裂，数据无效；d）当裂纹扩展速率低于某一数值后，则认为裂纹止裂，而该值是难以准确测定的；e）在裂纹扩展期间，加载系统的弹性松弛能够引起位移增加和产生比预计值更高的载荷；f）随时间的推移，在试样内产生的塑性松弛能使试样的载荷较预计值低；g）在试验环境中加载有时是不可能的，这会减缓随后试验中裂纹的萌生。5.1.7恒载荷试验的优点是能够确地定量表示应力参数。由于裂纹的扩展导致张开位移量的增加，所以氧化物膜阻塞和胀开裂纹的可能很小。裂纹长度的测定可以很方便地采用许多连续监测方法进行。恒加载试样的儿何形状可以按试验材料的形状、现有的实验装置以及试验目的在很宽范围内进行选择。这意味着可以在弯曲或拉伸加载条件下研究裂纹的扩展，试样可以用来测定Kiscc或者测定裂纹扩展速率。前者，是一一组带预制疲劳裂纹的试样，通过测定应力腐蚀裂纹在疲劳预裂纹上的萌生进行的。为了避免出现不必要的孕育期，可在恒载荷试样置于试验介质后对其加载。5.1.8恒载荷试验的主要缺点是费用高，体积大。这与需要使用外加载系统有关。对于弯曲试样能够在相对简单的悬臂梁试验机上进行试验，但是受拉伸加载的试样，则要求恒载蠕变断裂试验机或类似的试验机。在这种情况下，为了使其费用降至最低程度，可以用加载链使试样成串加载，这种加载链可以防止试样破断后卸载。庞大的加载系统意味着难以在实际操作介质条件下进行恒载荷试验，但是可以在实际操作系统排出的介质中进行试验。5.2试样设评
图1列出一些应力腐蚀试验中采用的预裂纹试样的几何形状。5.2.1恒载荷试样可以有两种不同类型：a）应力强度随裂纹长度的增加而增加型；b）应力强度实际上与裂纹长度无关型。782
GB/T15970.61998
a)型试样适于测定Ksc和研究作为K，函数的裂纹扩展速率。而b)型试样则适于研应力腐蚀机理等基础研究。
5.2.2增K的恒载荷试样可以承受拉伸或弯曲载荷。根据不同设计，拉伸加载试样在裂纹尖端主要受拉应力（类似于中心裂纹板这样类远拉伸型试样）或者包含显著的弯曲应力成分（象紧凑拉伸这一类的裂纹线加载型试样）。裂纹尖端存在的这种显著的弯曲应力在应力腐蚀试验中能反过来影响裂纹通道的稳定性，并且对于某些材料能促进裂纹的分叉。弯曲试样可以按三支点或四支点或悬臂弯曲装置加载。
恒负荷
K增加
拉伸加载
远拉伸
中心数纹板
裂纹线弯曲www.bzxz.net
紧读拉伸
C形试样
弯曲加载
远弯曲
三点弯曲
四点弯曲
悬臂梁
远弯曲
双扭转板
裂纹线弯曲
塔形双悬臂
文献中所使用的应力强度因子系数恒位移
K降低
裂纹线驾曲
有影响
T-型梗形加载
(T-WOL)
图1应力腐蚀试验中预裂纹试样的几何形状(W-a)
无影响
双悬臂
5.2.3恒K恒载试样，可以受扭转载荷，如双扭转单边裂纹板试样，或者受拉伸载荷，如恒值的双悬臂试样。虽然以拉伸加载，但后种试样产生裂纹线弯曲，使裂纹扩展具有偏离平面的倾向。这种现象可以通过并侧面槽得到抑制。
5.2.4恒位移试样，通常借助装在试样一个臀1的加载螺栓，顶住另…个臂的固定平台进行自加载．或者是两个臂上的两个螺栓相对进行自加载。可使用两种类型：783
GB/T 15970.6—1998
a）（W-a)有影响试样.如T型楔形张开加载(T-WOL)试样。这种试样由于端面接近裂纹尖端而对裂纹尖端的应力场产生影响。
b）（W-a)无影响试样，如双悬臂梁DCB试样。这类试样的端面远离裂纹尖端，从而保证了端面位置对裂纹尖端的应力场几乎不产生影响。5.2.5上述儿种几何形状试样具有独特的优点，而被广泛应用于应力腐蚀实验。这些优点是：a）悬臂梁弯曲试样，容易加工。用于恒载荷，试验费用低；b）紧凑拉伸(CTS)试样，用-于恒载荷试验，材料的需用量最少；c）自加载双悬臂梁（DCB)恒位移试样、便于在现场条件下进行试验；d）T型楔形张开加载(T-WOI)恒位移试样，也是自加载试样并且试验中材料需用量最少：e）为了研究在恒载荷条件下纵向裂纹的径向扩展以由厚壁圆筒加工成（形试样上述各类标准试样的设计详图分别如图2a）～e所示。B±0.8%
2W+5题小
宽度=W
厚度B-0.5W
0.1最大
切口宽度N=0.065W激（如果W超过25mm）或者：1.5暴大mm（如果W小于或者等于25mm）有效长口长度1=0.25～0.45W
有效裂纹长度a=0.45~0.55W
图2a）悬臂梁试验试样的比例尺寸和公差781
0. 2%w TA
根部半径
0.1最大
净宽度=W
总宽度C=1. 25 W激小
厚度 R=0. 5 W
半高 H= 0. 6 W
孔直径D=0.25W
孔外边缘之间距离的~~半F=1.6D切口宽度N=0.065W最大
有效缺口长度1=0.250.40W
有效裂纹长度a=0.45~0.55W
GB/T15970.6—1998
图2b）紧凑拉伸试样的比例尺寸和公差0.4/
半高=H
厚度B-２H
净宽W=10H最小
总宽CW+d
螺钉直径d-0.75H最小
缺口宽度N0.14H根大
有效缺口长度1=2H
GB/T15970.6-1998
60°公称
镖钉面蝴半径12.5~50
“A\面互相平行和垂直，偏差在0.002H范圈内（H为读数值）。2在每个面上\B\点与表面的顶部和底部等距离，偏差在0.001H范内（H为读数值）。3螺钉中心线垂直于试样中心线，偏差1°。螺钉的材料与试样的材料相同；细螺齿为正方形或六角形头。图2c）双悬臂试样的比例尺寸和公差786
厚度—B
净宽度W=2.55B
总宽度C=3.20B
半高 H=1. 24 B
孔直径D=0.718B±0.003B
有效缺口长度1=0.77B
缺口宽度N=0.06B
螺钉直径T=0.625B
GB/T15970.6-1998
RO.05±0.025
60°±2
表面互相平行和垂直，偏差在0.002H范围内（H为读数值）。螺钉中心线垂直于试样中心线，偏差1°。2
3螺钉的材料与试样的材料相同；细螺齿为正方形或六角形头。%H
图2d）T形楔形张开加载试样的尺寸比例和公差mm
净宽=W
厚度B=0.50W0.01W
GB/T15970.6—1998
孔轴线到内径切线X=0.50W±0.005W缺口宽度N=1.5最小mm0.1W最大）缺口深度10.3W
孔轴线到试样面Z-0.25W±0.01W孔轴线到外表面T=0.25W±0.01W孔的直径D=0.25W±0.005W
注：全部表面都平行和垂直，偏差在0.002W范围内（W为读数值），“E\表面垂直于“Y\面，偏差在0.02W范围内(W为读数值）。
图2e）C形试样的尺寸比例和公差5.2.6如果需要的话，例如，在难以准确地控制疲劳裂纹的萌生和（或）扩展的情况下，不妨采用如图3所示的人字形切口试样。必要时，此缺口的角度可以从90°增加到120°。5.2.7在需要测定裂纹张开位移的场合，如在对恒位移试样施加挠度时，安装引伸计的切旧可以加工成如图4a)所示的切口，切口可以分别用螺钉紧或者粘到试样切口的相对的两，如图4b）所示：图4c)展示了一种适用的锥形梁引伸计详图。788
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。