标准解读
GB/T 12443-1990 是一项中华人民共和国国家标准,全称为《金属扭应力疲劳试验方法》。该标准规定了对金属材料进行扭应力疲劳性能测试的方法、设备要求、试样制备、试验程序、数据处理以及试验报告的编制等内容,旨在为评估和比较不同金属材料在承受扭转负荷条件下的疲劳强度和寿命提供统一的实验指导。
标准适用范围
本标准适用于各类金属及合金材料,在循环扭转应力作用下疲劳性能的测定。它不仅适用于实验室研究,也支持工业生产中材料的选择与质量控制。
试验设备与仪器
- 扭转试验机:需具备精确控制扭转速度和记录扭矩、转角或循环次数的能力。
- 测量装置:用于监测和记录试验过程中的扭矩、角度变化等关键参数,确保数据准确性。
试样制备
- 形状与尺寸:试样应根据材料特性和试验目的设计,常见的有圆柱形、矩形截面等,尺寸需符合标准规定的范围。
- 表面处理:试样的表面应光滑、无缺陷,必要时进行适当的热处理或表面处理以满足试验要求。
试验程序
- 预加载:对试样施加一次性的预扭转,以消除内部残余应力并确保测试的准确性。
- 循环加载:按照预定的循环频率和扭转幅度对试样施加循环扭转应力,直至试样断裂或达到预定的循环次数。
- 数据记录:在整个试验过程中,持续记录扭矩、转角及循环次数等数据,用于后续分析。
数据处理与分析
- S-N曲线:根据试验数据绘制扭转疲劳寿命(N)与应力幅(S)之间的关系图,即S-N曲线,用以表征材料的疲劳特性。
- 疲劳极限:确定材料在特定循环次数下的最大承受扭转应力值。
试验报告
试验结束后,应编制详细的试验报告,内容包括试验条件、试样信息、测试结果、数据分析及结论等,以便于结果的交流和复核。
此标准通过上述详细规定,为金属材料的扭应力疲劳性能评价提供了一套标准化流程,有助于提高试验结果的可靠性和可比性,促进材料科学的进步和工程应用的安全性。
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文档简介
中华 人 民 共 和 国 国 家 标 准GB 1 2443 一 90金属 扭 应 力疲 劳 试验 方 法Me t a l l i c ma t e r i a l s -T o r s i o n a l s t r e s s f a t i g u e t e s t i n g 本标准参照采用国际标准I S O 1 3 5 2 - - - 7 7 金属-一 扭应力疲劳试验方法1 主题内容与适用范围 本标准规定了金属扭应力疲劳试验的原理、 术语、 符号、 试样、 试验机、 试验条件、 试验程序、 试验结果的表示方法和试验报告。 本标准适用于 室温大气 厂 , 测定公称直径为5 . 0 - - - 1 2 . 5 m m圆形横截面金属光滑试样的扭应力疲劳性能口 注:作腐蚀环境下的金属扭应力疲劳试验时, 可参照G B 7 7 3 3 中, . 2 条的规定2 引用标准 G B 3 0 7 5 金属轴向疲劳试验方法 G B 7 7 3 3 金属旋转弯曲腐蚀疲劳试验方法 G B 1 0 6 2 3 金属力学 性能试验术语3 原理 公称直径相同的试样装于 扭转疲劳试验机上, 并承受图1 之4 -7 所示任一循环类型所需扭应力的相应扭矩, 连续试验至试样失效或至指定循环次数。 注失效 一 般系指试样完全断裂或发生肉眼可见疲劳裂纹。 同批和对比试验的判据应相同。J;412345C7图 I 循环应力的类型国家技术监督局1 9 9 0 一 0 7 - 2 1 批准1 9 9 1 一 0 7 一 0 1 实施G B 1 2 4 4 3 一 9 04 . 1术语、 符号和名称 与试样有关的符号和名称如表 1 所示。表 1符号urtLr4 . 2 与疲劳试验有关的术语和符号 扭转疲劳极限, 。 ( MP a ) 指定循环基数下的中值扭转疲劳强度 循环基数一般取 1 0 , 或更高一些。 与疲劳试验有关的其他术语和符号见G B 1 0 6 2 3 与G B 3 0 7 5 ,5 试样5 . 1 形状 形状如图2 所示。 其工作部分可为圆柱形( 见图2 a ) , 漏斗形( 见图2 b ) , 工作部分横截面均为圆形;夹持端的形状则根据试验机的夹头形状和试验材料设计。试样的典型夹持端见图3 0价 d士0 . 0 26( a )圆柱形试样 d 2 0 . 0 26( b ) P 4 I 形试样图 2 试样形状GB 12443 一 90 图3 试样典型夹持端5 . 2 尺寸 直径 d的尺寸范围为 5 . 0 - 1 2 , 5 m m, 推荐直径 d的尺 寸为 6 . 0 , 7 . 5 , 9 . 5 m m; 允许偏差为士0 . 0 2 m m e 实际最小直径的测量精度应不低于0 . 0 1 m m,测量直径d 时, 切忌损伤试样表面。 工作部分与夹持部分的同轴度应不大于。 . 0 1 m m o 同批试验或对比 试验所用试样直径d 应具有相同公称值。5 . 3 制备5 . 3 . 1 取样部位、 取向和方法按有关标准或双方协议。5 . 3 . 2 机械加工 所采用的机械加工不得改变试样的冶金组织或力学性能, 且引起的试样表面加工硬化应尽可能小磨削 精加工 较硬材料的试样时, 应提供足够的冷却液, 确保试样表面不过热。 工作部分与过渡圆弧的连接应圆滑, 不应出现加工痕迹。 粗加工后的试样毛坏如需热处理, 应留有适当的加工余量, 以保证精加工后能够消除热处理对试样表面的不良 影响。 不允许对试样进行矫直。5 . 3 . 3 表面抛光 试样的工作部分经车削或磨削至公称尺寸后, 采用粒度较细且逐次变细的水磨砂纸或砂布, 沿其圆周方向进行手工或机械抛光。 抛光的中间阶段可沿任一方向, 以消除较粗粒度的砂纸或砂布所产生的伤痕; 抛光的最后阶段必须沿圆周方向 抛光后, 试样工作部分的表面粗糙度凡的最大允许值为。 3 2 u m5 . 3 . 4 表面状态G S 1 2 4 4 3 一 9 0 试样工作部分的表面状态应与工况 , 致或符合5 . 3 . 3 条的要求5 . 4 试样贮存 已制备好的试样如不能及时试验, 则必须妥善贮存、 保护, 确保试样在贮存期间不变形且表面完好无损 试验前, 应采用适当的方法检查试样, 其表面如有锈蚀或伤痕, 则应重新进行表面精加工加以消除6 试验机和试验条件6 , 1 试验机 可使用各种不同类型的扭转疲劳试验机, 但均应满足如下要求:6 . 1 门用适当方法标定的平均扭矩和扭矩范围的示值误差均不超过士3 % n , 或均不超过试验机使用满量程的士。 . 5 %, 取其大值。 注 条件尚 不成熟时, 暂可用静态方法标定 扭矩, 其示值误差不超过士1 %06 . 1 . 2 频率范围宽, 并能分级可调或连续可调。6 . 1 . 3 试验过程中, 两夹头应保持同轴, 且夹头与试样不得有相对滑移6 . 1 . 4 应有工作可靠的扭矩控制装置, 计数装置和试样失效或至指定循环数时的停机装置。6 . 2 试验条件6 . 2 . 1 试验环境为室温大气( 1 0 - - 3 5 C )6 . 2 . 2 应力循环频率不应引起试样过热和不应引起试验机共振6 . 2 . 3 装于试验机上的试样不得承受所需规定扭应力以外的其他应力7 试验程序7 1 安装试样 将试样紧固于试验机上, 使试样与试验机两夹头保持良 好同轴。7 . 2 选定应力循环频率 根据所用试验机型号、 试样、 应力大小或试验要求选定应力循环频率了 . 3 施加扭矩 开动 试验机, 其应力循环频率调至 选定值后, 将规定扭应力所需的相应扭矩施加到试 样上74 测定扭转疲劳性能 疲劳性能测定方法应根据试验目 的加以选择 疲劳性能测定所用试样数量随测定方法的不同而有一个较宽的范围 推荐用如下方法测定扭转疲劳性能:7 . 4 . 1 扭转疲劳极限( 、) 的测定 试验一般在预计(. 9 5 - 1 . 0 5 ) T 。 范围的3 级左右等间距应力水平下进行; 应力增量一般为预计二 D的3 -5 0 o : 第一根试样的应力水平应略高于预计; 。 ; 在每级应力水平下 试验的试祥数量一般在两根或两根以上。 试验顺序如图4 所示 用下列方法之一处理试验结果所得应力水平即为扭转疲劳极限 半数试样试验至指定循环数而不失效的最高应力水平, 但在比此应力水平低 一 级的应力 水平下, 试验至指定循环数而不失效的试样必须超过半数, 如图4 a 或图4 b 所示。 b . 如果在某级应力水平下, 超过半数的试样试验未至指定循环数已失效, 而在比此应力水平低一级的应力水平下, 试样试验至指定循环数全不失效时, 则上述两级应力水平的平均值为扭转疲劳极限,如图4 c 所示GB 1 2 44 3 一90试验 顺 序试脸用 负 序一1 2 3 4 5 6 7-X 一州山荟卜勺侧峨黑! 脸 试 正 与驯匡 刃 兰 匕立 一 1验 证试 脸.d荟只翅旨男!试牡 川 贞 序一1 2 3 4甘 一一一 一一 城 一一一 洲 一 一_ 一 一 一 一 一 一 月 . 称一 -一 一幻 卜 份 魂 一-穿队苍卜只崔氏鲤! ( c ) 图 4 测定、的试验顺序7 . 4 . 2 S - N曲线的测定 通常取4 - - 6 级应力水平; 用成组法测定其中等寿 命区的疲劳寿命, 每组试样的数量 般随应力水平的降低而增加; 用7 . 4 . I 方法测定其长寿命区的 扭转疲劳极限。 用逐点描 迹法或最小二乘法, 拟合上述试验数据点即成S - N曲 线。8 试验结果的表示方法 试验结果有下列两种表示方法:8 . 1 列表法 表中应包括如下内容: 试验顺序、 试样号、 试样形状和尺寸及表面粗糙度、 频率、 应力、 循环次数、 中等寿命区的平均寿命和长寿命区的扭转疲劳极限8 . 2 图示法 S - N曲线是常用的一种表示疲劳试验结果的方法。 绘制S - N曲线时, 以应力为纵坐标, 以疲劳寿命为横坐标 疲劳寿命采用对数坐标, 应力采用线性坐标或对数坐标。9 试验报告 试验报告应包括如下内容: a . 注明本标准号; b . 试验材料的牌号、 炉号、 尺寸、 化学成分、 生产工艺、 热处理制度、 常规力学性能; 试样形状、 尺寸及表面状态; d
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