GB/T 6398-2017 金属材料 疲劳试验 疲劳裂纹扩展方法 GB/T6398-2017 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS77.040.10
中华人民共和国国家标准
GB/T6398—2017
代替GB/T6398—2000
金属材料
疲劳试验
疲劳裂纹扩展方法
Metallic materials-Fatigue testing-Fatigue crack growth method（ISO12108:2012MOD)
2017-07-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-04-01实施
2规范性引用文件
术语和定义
符号和缩写
试验设备
试验步骤
裂纹长度测量·
10试验报告
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
附录D（资料性附录）
附录E（资料性附录）
参考文献
裂纹长度的非目测法测量
裂纹长度的非目测法测量
电位法
柔度法
含水介质中疲劳裂纹扩展测定的特殊要求疲劳小裂纹扩展测定方法
疲劳裂纹张开力的测定方法
GB/T6398—2017
Hii KAoNhi KAca
HiiKAoNiKAca
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。GB/T6398—2017
本标准代替GB/T6398—2000《金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法》，与GB/T6398—2000相比主要技术变化如下：
修改了标准的适用范围（见第1章）；一修改了规范性引用文件（见第2章）；修改了符号、定义，将其分为术语和定义、符号和说明两章（见第3章、第4章，2000版第3章）；修改了试样类型（见第5章，2000版第4章）；修改了试验设备要求（见第6章，2000版第5章）；一修改了试验程序要求，本标准用第7章试验步骤和第8章裂纹长度测量来阐述对试验过程的要求；
一修改了试验结果的处理和计算的要求（见第9章，2000版第7章、第8章）一删除了有效性试验数据的判据；删除了对高应变硬化材料的有效性试验数据的判据要求；删除了应力强度因子计算部分的内容；册除原标准附录A内容：将原标准附录D作为本标准附录A（资料性附录）；将原标准附录E作为本标准附录D（资料性附录）；将原标准附录F作为本标准附录E（资料性附录）；增加本标准附录C（资料性附录）含水介质中疲劳裂纹扩展速率测试的试验程序的要求。本标准使用重新起草法修改采用ISO12108：2012《金属材料疲劳试验疲劳裂纹扩展方法》。主要结构与国际标准一致。本标准对ISO12108：2012在以下方面进行了修改和补充，并在正文中它们所涉及的条款的页边空白处用垂直单线标识：关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下：用修改采用国际标准的GB/T25917代替ISO4965.1（见6.1.1)；增加引用了GB/T10623（见第3章）；·增加引用了GB/T16825.1（见6.1.3）：·增加引用了ISO23788（见6.1.2）。增加预裂纹长度的术语及定义（见3.20）：一纠正ISO12108：2012的错误，将ISO12108：2012中△K定义为裂纹扩展速率等于10-°mm/cycle时对应的△K值”，修改为△K定义为裂纹扩展速率等于10-7mm/cycle时对应的AK值”(见9.3)；
一为与新的国际标准ISO23788金属材料疲劳试验机同轴度校准》要求保持一致，修改了试验机同轴度的要求（见6.1.2，IS012108：20125.1.2）；按照ISO23788关于加载同轴度的计算公式，删除了国际标准弯曲应变的计算公式（见6.1.2，ISO12108:20125.4.5)。
本标准还做了下列编辑性修改：一一将ISO12108：2012的第5章“试验设备”和第6章试样”的前后顺序进行了调整：一增加资料性附录B：裂纹长度非目测法测量一柔度法；一增加资料性附录C：含水介质中疲劳裂纹扩展测定的特殊要求；增加资料性附录D：疲劳小裂纹扩展测定方法；iiKAoNniKAca
GB/T6398—2017
一增加资料性附录E：疲劳裂纹张开力的测定方法；一对标准中所有公式进行了编号本标准由中国钢铁工业协会提出。本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183)归口。本标准起草单位：钢铁研究总院，北京航空材料研究院、冶金工业信息标准研究院。本标准起草人：张海龙、高怡斐、刘涛、郭广平、马少俊、董莉、侯捷本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GB/T6398—1986,GB/T6398-—2000。IV
HiiKAoNhiKAca
1范围
金属材料疲劳试验
疲劳裂纹扩展方法
GB/T6398—2017
本标准规定了应力强度因子范围从疲劳裂纹扩展门槛值△K至快速失稳开裂起始前的疲劳裂纹扩展速率的测定方法。
本标准适用于测量各向同性的金属材料在线弹性应力为主、并仅有垂直于裂纹面的作用力（I型应力条件）和固定应力比R条件下的裂纹扩展速率。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T10623金属材料力学性能试验术语（GB/T10623—2008ISO23718：2007，MOD）GB/T16825.1静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准（GB/T16825.1—2008，ISO7500-1：2004，IDT)GB/T25917轴向加力疲劳试验机动态力校准（GB/T25917—2010，ISO4965：1979，MOD）ISO23788金属材料疲劳试验机同轴度校准（Metallicmaterials-Verificationofthealignmentof fatigue testing machines)3术语和定义
GB/T10623界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
裂纹长度cracklength
从参考平面到裂纹尖端的主平面尺寸的线性量度。注：也称裂纹尺寸。
循环cycle
循环性重复作用的力、应力等最小的时间段。注：术语“疲劳循环”、“力循环”和“应力循环”可互相替代使用，字母N用于表示经历的力循环次数。3.3
疲劳裂纹扩展速率
fatigue crack growth rate
单位循环对应的疲劳裂纹长度的扩展量。3.4
最大力maximumforce
力在循环中的最大代数值，拉向载荷为正，压向载荷为负。1
HiKAoNhi KAca
GB/T6398-—2017
最小力minimumforce
力在循环中的最小代数值，拉向载荷为正，压向载荷为负。3.6
forcerange
力值范围
在某循环中最大力与最小力的代数差。AF=Fmax-Fmin
力值比
forceratio
在某循环中最小力与最大力之比。R=Fmin/Fmax
注1：R也叫应力比。
注2：R也可以用应力强度因子的值进行计算：R=Kmin/Kmx。3.8
应力强度因子
stress-intensity factor
均匀线弹性应力体只在垂直裂纹面上受力的张开型加载模式（工型）理想裂纹尖端应力场的量值。注：应力强度因子是力、裂纹长度、试样的形状和尺寸的函数。3.9
最大应力强度因子
maximum stress-intensity factor在某循环中对应于最大力和当前裂纹长度的应力强度因子最大代数值。3.10
最小应力强度因子minimum stress-intensity factorKmh
在某循环中对应于最小力和当前裂纹长度的应力强度因子最小代数值。注：当力值比R≥0时，无论最小力为拉力还是压力定义仍然相同；当力值比R<0时，通常定义最小应力强度因子Kmin=0.
应力强度因子范围stress-intensity factor rangeAK
在某循环中最大和最小应力强度因子的代数差。AK-Kmax-Kmin
注1：力值变量的参数AK，R和Kmx的关系如式表示：AK=1-R)Kmx注2：力值比R≤0时，见3.10和10.6。注3：比较R≤o条件下和R>0条件下得到的数据，有利于绘制da/dN数据对Kx的图。3.12
疲劳裂纹扩展门槛值fatiguecrackgrowththresholdAK
裂纹扩展速率da/dN趋于o时，△K的渐进线的值。2
HiiKAoNhiKAca
GB/T6398—2017
注：对于大多数材料，门槛值定义为对应10-mm/cye的应力强度因子范围。报告AK，时，注明门槛值对应的da/dN值。
规则化的K梯度
normalizedK-gradient
C=(1/K)dK/da
K随着裂纹长度增加而变化的比率。C=l/K(dK/da)=1/Km（dKm/da)=1/Kmin（dKmin/da)=1/A(dAK/da)3.14
降K试验K-decreasingtest
规则化的K梯度值C为负值的试验。注：降K试验在裂纹扩展期间连续降低或逐级减小应力强度因子。3.15
增K试验
K-increasingtest
规则化K梯度C为正值的试验
注：标准试样的恒幅载荷试验是增K试验，其规则化K梯度值C是正值并在试验中增加。3.16
geometry function
形状因子
g(a/W)
基于试验数值分析的结果，将应力强度因子与力，指定试样类型的裂纹长度联系在一起的数学表达式。
裂纹曲率修正长度
crack-frontcurvaturecorrectionlengthaor
试验过程中贯穿试样厚度的平均裂纹长度与试样表面的裂纹长度之差。3.18
疲劳裂纹长度
fatigue crack length
从机加工缺口根部测量的疲劳裂纹长度。注：见图8。
notch length
缺口长度
对于紧凑拉伸试样（CT）、中心裂纹拉伸试样(CCT)，从加载线到机加工缺口根部的长度；对于弯曲试样SENB、单边缺口拉伸试样SENT，从缺口侧边到机加工缺口根部的长度。3.20
预裂纹长度
precrack length
为消除机加工缺口对裂纹扩展速率的影响，通过疲劳加载方式产生，不参与裂纹扩展速率计算的预制裂纹长度。
4符号和缩写
4.1符号
本标准采用符号和说明见表1。
HiiKAoNhiKAca
GB/T6398—2017
几何尺寸
g(a/W)
裂纹扩展
规则化K梯度
拉伸弹性模量
最大力
最小力
力值范围
应力强度因子
最大应力强度因子
最小应力强度因子
应力强度因子范围
初始应力强度因子
表1符号和说明
疲劳裂纹扩展应力强度因子范围门槛值周次
力值比或应力比
试验温度下的抗拉强度
试验温度下的0.2%规定塑性延伸强度从参考面到裂纹尖端测量的裂纹长度或尺寸裂纹前缘曲率修正长度bzxz.net
从缺口根部测量的疲劳裂纹长度机加工缺口长度
预裂纹长度
试样厚度
CT，SENT或者CCT试样的孔径，弯曲试样的加载锤头直径应力强度因子形状参数
缺口宽度
试样宽度，从基准面到试样边缘的距离最小未预裂纹韧带
疲劳裂纹扩展速率
裂纹长度变化量，裂纹扩展量
MPa·ml/2
MPa·ml/2
MPa·m/2
MPa·m/2
MPa·ml/2
MPa·ml/2
mm/eycle
4.2试样类别的缩写
5试样
5.1概述
紧凑拉伸试样
中心裂纹拉伸试样
单边缺口拉伸试样
三点弯曲试样
四点弯曲试样
八点弯曲试样
GB/T6398—2017
图1～图6分别给出了6种标准试样的比例尺寸：CT；CCT，SENB3，SENB4，SENB8；SENT；同时给出了各标准试样的机加工公差和表面粗糙度要求。可根据待测材料的不同几何形状、试验环境以及试验过程中的加载条件选择合适的试样类型。CT，SENB3和SENB4试样只适用于拉-拉试验条件。待测试样的材料应具有相同的金相组织。试样应按服役最终热处理制度处理，并进行完整的机加工。表面粗糙度单位：微米
1.25W±0.01W
Wd±0.005w
2xp0.25W+.05m
注1：机加工缺口位于中心线土0.002W以内。注2：表面平行度和垂直度在0.002W以内。注3：裂纹长度以加载孔中心线作为基准面进行测量。注4：该试样类型仅适用于力值比R>0的试验。基准面；
详细缺口尺寸见图8:
e推荐厚度W/20d推荐最小尺寸W=25mm和a，=0.2W。图1标准紧凌拉伸试样（CT)
“0F9
0.1W≤a.S0.15W
GB/T6398—2017
注1：机加工缺口位于中心线士0.002W以内。注2：表面的平行度为土0.05mm/mm。注3：表面的平直度不大于0.05mm。注4：裂纹长度以试样纵向中心线作为基准面进行测量。Rao
注5：U型夹具和销轴的配套夹具不适用于力值比R<0的试验。注6：力值比R<0的可以采用如图10所示的特定夹持装置。·缺口尺寸见图8；
bD=2W/3+
“基准面。
图2标准中心裂纹拉伸销孔试样（CCT，2W≤75mm）4.2W土0.01W
2W±0.01W
注1：机加工缺口在中性线士0.005W以内。注2：表面平行度和垂直度在0.002W以内。2W±0.01W
注3：裂纹长度以包含初始V型缺口的侧面为基准面进行测量。注4：该试样类型仅适用于力值比R>0的试验。，缺口详细尺寸见图8：
“基准面；
推荐厚度：0.2W≤B≤W；
dD≥W/8.
图3标准单边缺口三点弯曲试样（SENB3）6
表面粗糙度单位：微米
表面粗糙度单位：微米
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