本文件描述了铝合金产品断裂韧度的试验方法。 本文件适用于铝合金轧制板材、挤压棒材、挤压板材、挤压管材、挤压型材和锻件产品的平面应变断裂韧度和平面应力断裂韧度的测定。

ICS77.040.10
CCSH22
中华人民共和国国家标准
GB/T42914—2023
铝合金产品断裂韧度试验方法
Test method for fracture toughness of aluminium alloy products2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
GB/T42914—2023
规范性引用文件
术语和定义
方法概述
试验条件
仪器设备
试验机
疲劳预裂纹设备
引伸计
试验夹具
防翘曲装置
平面应变断裂韧度试验方法
测试步骤
试验数据处理：
结果处理与结果表示
平面应力断裂韧度试验方法·
采用中心裂纹试样的试验方法
采用紧凑拉伸试样的试验方法
结果处理与结果表示
9试验报告
平面应变断裂韧度试验
平面应力断裂韧度试验
附录A（规范性）
参考文献
引伸计线性度检验方法
本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则起草。
GB/T42914—2023
第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国有色金属工业协会提出。本文件由全国有色金属标准化技术委员会（SAC/TC243)归口。本文件起草单位：西南铝业（集团）有限责任公司、国标（北京）检验认证有限公司、有色金属技术经济研究院有限责任公司、中铝材料应用研究院有限公司、东北轻合金有限责任公司、天津忠旺铝业有限公司、广西南南铝加工有限公司、有研工程技术研究院有限公司、上海航空材料结构检测股份有限公司、山东南山铝业股份有限公司、中国兵器装备集团第五九研究所有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、中南大学、上海交通大学。本文件主要起草人：肖洪、吴磊、葛立新、陈杰、彭著军、钱维锋、胡天龙、宋子勋、韦修勋、闫丽珍、刘建中、陈文、宋文城、王辉、汪认、邓运来、徐济进。1
1范围
铝合金产品断裂韧度试验方法
本文件描述了铝合金产品断裂韧度的试验方法。GB/T42914—2023
本文件适用于铝合金轧制板材、挤压棒材、挤压板材、挤压管材、挤压型材和锻件产品的平面应变断裂韧度和平面应力断裂韧度的测定。规范性引用文件
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GB/T8170
数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T10623金属材料力学性能试验术语GB/T12160一2019金属材料单轴试验用引伸计系统的标定GB/T16825.1-2022金属材料静力单轴试验机的检验与校准第1部分：拉力和（或）压力试
验机测力系统的检验与校准
JJG475电子式万能试验机
JJG556轴向加力疲劳试验机
JJG762引伸计
JJG1063电液伺服万能试验机
3术语和定义
GB/T10623界定的术语和定义适用于本文件。4方法概述
通过循环加载对带机加工缺口的试样预制疲劳裂纹，对带尖锐裂纹的试样施加垂直于裂纹平面的拉力时，裂纹尖端会发生小范围的塑性变形，通常试样裂纹尖端塑性区包括内部的平面应变区与表面的平面应力区。若试样厚度足够小，平面应变区可忽略不计，裂纹尖端近似处于平面应力状态，可测得平面应力断裂韧度，平面应变区占比随着试样厚度的增大而增大，当试样厚度增大至一定程度时，裂纹尖端近似处于平面应变状态，可测得平面应变断裂韧度。断裂韧度试验分为两类：平面应力断裂韧度试验：使用中心裂纹试样或宽度与厚度的比值大于4的紧凑拉伸试样测定铝合金材料的平面应力断裂韧度（Kc）、表观平面应力断裂韧度（Kap）或裂纹扩展抗力强度因子(KR）；
一平面应变断裂韧度试验：使用宽度与厚度的比值在2～4之间的紧凑拉伸试样测定铝合金材料1
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的平面应变断裂韧度（K），或在无法测定KI时，评定K的条件值（KQ）是否可作为“批产放行K。”。
5试验条件
试验温度：10℃～35℃。
仪器设备
1试验机
试验机应具有计算机数据采集系统，宜采用轴向加力疲劳试验机、万能试验机或拉力试验机：轴向加力疲劳试验机应按JJG556进行校准，并满足JJG556规定的疲劳试验机计量特性要求；
一万能试验机或拉力试验机的测力系统应按JJG475或JJG1063进行校准，试验机测力系统的准确度应达到或优于GB/T16825.1—2022的1级6.2
疲劳预裂纹设备
疲劳预裂纹设备宜采用符合6.1规定的轴向加力疲劳试验机；采用其他设备时，设备的静态力示值相对误差应在土1.0%范围内，静态力示值重复性相对误差应不大于1.0%。注：疲劳预裂纹设备用于疲劳裂纹预制，试验机用于测定断裂韧度，两者可为同一台设备，也可为不同设备。6.3引伸计
6.3.1引伸计系统按JJG762进行校准，测定平面应变断裂韧度时，引伸计准确度应达到或优于GB/T12160—2019的1级；测定平面应力断裂韧度时，引伸计准确度应达到或优于GB/T121602019的2级。
6.3.2引伸计线性度应按附录A规定的方法定期检验，宜每周检验一次。6.3.3引伸计与刀口之间的接触点应能在一定范围内自由转动，引伸计安装示意图见图1。2
标引序号说明：
1——试样；
2-引伸计；
3——引伸计悬臂凹槽。
引伸计悬臂凹槽根部的半径应在0.10mm~0.15mm范围内。图1
6.4试验夹具
引伸计安装示意图
紧凑拉伸试样可采用U型钩夹具（见图2）。70
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45°~60°
GB/T42914—2023
0.3W±0.005W
0.25W±0.005W
标引序号说明：
试样宽度；
—加力杆螺纹大径；
1——加力杆螺纹；
2——加力平面。
0.3W±0.005W
夹具用销钉直径应为0.024W-.005W，U型钩和销钉的硬度应不小于40HRC。注：表面粗糙度Ra的单位为微米（μm），其他尺寸的单位为毫米（mm）。a为便于安装引伸计，可切去U型钩的边角。图2适用于紧捧拉伸试样的U型钩夹具%
0.5W±0.005W
6.4.2中心裂纹试样可采用多排螺栓夹具、单插销夹具或楔形夹具加载，宽度大于305mm的试样应使用多排螺栓夹具或楔形夹具。夹具与试样接触面的表面粗糙度（Ra）应不大于0.8um。图3给出了适用于中心裂纹试样的多排螺栓夹具示例。4
标引序号说明：
—夹具；
2--试样：
试样宽度中心线、夹持系统中心线。12
图3多排螺栓夹具图示
6.5防翘曲装置
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单位为毫米
防翘曲装置应具备压力调整功能，可提供足够高的刚性约束，装置与试样接触面的表面粗糙度(Ra）应不大于0.8μm。
平面应变断裂韧度试验方法
试样形状及尺寸
平面应变断裂韧度试验采用紧凑拉伸试样（见图4)，试样尺寸应符合图4规定[2<（W/B)≤4的5
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试样的厚度（B）除外)。试样的宽厚比（W/B）宜为2，应满足2≤（W/B）≤4，裂纹长度（a）应满足0.45<（a/W)<0.55。试样厚度与宽度应符合产品标准或订货单（或合同）的规定，当产品标准或订货单（或合同)中无规定时宜符合表1规定。注：厚度相同、宽厚比不同的试样测得的Kl值或K值可能存在差异，通常宽厚比较大的试样测得的K值或K。值较大。
MS000F4190
0千490
标引序号说明：
起始缺口平面：
0.25W±0.005W
H±0.005W
1.25W±0.01W
紧凑拉伸试样的加力线：
试样宽度；
裂纹长度；
一试样厚度。
0F9220
紧凑拉伸试样（W/B=2）
试样厚度与宽度要求
产品类型
轧制板材
产品厚度
6.35mm~50mm
B=0.5W±0.01W
试样厚度与宽度
M9000FM970
裂纹扩展预期平面垂直于纵向，裂纹扩展预期方向为横向的试样，或裂纹扩展预期平面垂直于横向，裂纹扩展预期方向为纵向的试样，试样厚度宜等于板厚：其他试样厚度宜尽可能大，但应不大于50mm裂纹扩展预期平面垂直于纵向，裂纹扩展预期方向为横向的试样，或裂纹扩展预期平面垂直于横向，裂纹扩展预期方向为纵向的试样，试样厚度宜为50mm；其他试样厚度宜尽可能大，但应不大于50mm产品类型
挤压产品
产品厚度
表1试样厚度与宽度要求（续）
试样厚度与宽度
符合表2规定，试样宽度宜不小于50mm宜选用表2中尺寸能满足表7要求的最小尺寸的试样GB/T42914—2023
当可热处理强化铝合金产品（或样坏）在热处理过程中没有消除应力时（状态代号T_51、T_510、T_511、T_52、T_54，表示消除应力状态），应选取宽度（W)不大于100mm且宽厚比（W/B）等于2的试样。当加工试样或试验过程中发现试验可能受到残余应力影响时，或改变试样尺寸测得的K。值发生了用其他方法（例如厚度小于25mm的高韧度材料，试样厚度不变，增大试样宽度后测得的K。值可能显著增大）不能解释的显著变化时，若采用试样宽度（W）不大于60mm的试样可测得有效Kk，可切取厚度（B）尽可能小（B<30mm），且W/B=2的试样用于重新试验。试样厚度应不小于6.35mm。组织不均匀的锻件，在预制疲劳裂纹时可能出现局部裂纹扩展量明显偏小，局部裂纹扩展方向偏离预期方向，或裂纹沿预期方向到扩展一定长度后偏离预期方向等情况而导致试验无效，减小试样尺寸可降低出现此类情况的概率。
紧凑拉伸试样型号及其试样宽度和厚度试样宽度(W）
试样型号·
首选值
试样厚度（B）
可选范围
6.35~12.70
7.50~15.00
10.00~20.00
12.50~25.00
15.00~30.00
17.50~35.00
20.00~40.00
22.50~45.00
25.00~50.00
27.50~55.00
30.00~60.00
31.75~63.50
紧漆拉伸试样型号以“CT后缀宽度值”命名，但当试样厚度小于其宽度的一半时，以CT后缀宽度值后附脚注“B和试样厚度值”命名，对于产品厚度在0.25W～0.50W之间的产品加工的全厚度试样，以CT后缀宽度值后附脚注\BF\命名。例如宽度为100mm的试样型号为CT100；厚度为25mm的厚板上切取的宽度为100mm的试样型号为CT10025；厚度为25mm~50mm的厚板上切取的宽度为100mm的全厚度试样型号为CT100gF。
试样的疲劳裂纹起始缺口分为直通形缺口（见图5）和山形缺口（见图6）两种。起始缺口平面应与相交的试样表面垂直（偏差在土2°以内），并与预期裂纹扩展方向平行，缺口尺寸应符合表3的规7
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定，缺口根部半径应不大于0.25mm，宜不大于0.10mm。标引序号说明：
9—缺口根部角度；
h——缺口高度；
1——疲劳裂纹扩展量。免费标准下载网bzxz
标引序号说明：
-山形缺口表面机加工缺口长度：山形缺口角度：
疲劳裂纹扩展量，
两侧L的差异应不大于0.01W。
直通形缺口
山形缺口
缺口根部角度（①）
山形缺口角度(β)
90~120
紧凑拉伸试样缺口尺寸
缺口高度（h）
试样宽度不大于16.00mm时缺口高度应为1.6mm，试样宽度大于16.00mm时缺口高度应不小于1.6mm且小于0.1W
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