(高清版)GB∕T 38338-2019 炭素材料断裂韧性测定方法

炭素材料断裂韧性测定方法国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T38338—2019本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。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：中钢集团新型材料(浙江)有限公司、安徽弘昌新材料有限公司、中国平煤神马集团开封炭素有限公司、冶金工业信息标准研究院、常州鑫能材料检验检测有限公司、大同宇林德石墨新材料股份有限公司。1GB/T38338—2019炭素材料断裂韧性测定方法1范围本标准规定了炭素材料断裂韧性术语和定义、仪器设备、试样要求、试验步骤、结果计算和试验报告。本标准适用于室温下炭素材料断裂韧性的测定。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/T1427炭素材料取样方法GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1断裂韧性fracturetoughnessK1c预置裂纹在加载压力后的生长所必需的临界应力强度因子，用于表征材料阻止裂纹扩展的能力。4仪器设备4.1游标卡尺：测量范围0mm～300mm,精度0.02mm。4.2千分尺：测量范围0mm～25mm,精度0.01mm。4.3影像测量仪：精度0.001mm,具有适宜放大功能的其他测量仪器也可。4.4干燥箱：具有自动调温装置，能保持温度在105℃~110℃。4.5材料试验机：试验机传感器精度小于或等于1%,推荐试样最大加载载荷在传感器量程的10%~90%。测试夹具要求见图1,其中上、下支点辊可以自由滚动，辊直径为样品高度的0.75倍～1.5倍。2GB/T38338—2019压力P≥HH槽支点跨度一W≥3W+图1测试夹具示意图5试样要求5.1取样和加工按GB/T1427的规定进行取样、加工。单个材料测试平行试样不少于6个。5.2试样尺寸5.2.1推荐试样尺寸：试样(长)(200mm±0.1mm)×(宽)(15mm±0.05mm)×(高)(20mm士0.05mm),试样及预制裂缝(槽)见图2,槽深为a。图2试样示意图5.2.2试样具体要求见图3,其中槽深度为样品高度的40%。对不同类型炭素材料，采用相同的缩放比例的样品同样适应。3GB/T38338—2019单位为毫米20±0.052030°±2°30"±2°0.45±0.05200±0.1R号石墨材料具有一定孔隙率及微裂纹(Morowsik),因此预期槽加工底部尖端为自然裂纹是有可能的。5.3.2槽加工可采用刀片进行手工样品制备，刀片边缘的夹角应小于试样槽口角度，整个过程需要控注：该手工方法有许多不确定性，也可能导致测试失败。200mm×20mm×15mm等尺寸较大的样品，为保证槽尖端的精度，建议先采用较宽刀具粗加工(样品较宽处槽口尺寸一般不超过1mm),然后对槽尖端细加工，见图4。细加工槽宽度按图3控制在0.45mm±0.05mm。4GB/T38338—20196试验步骤6.1试样应在105℃~110℃干燥箱内烘干2h,然后贮存在干燥器内，冷却至室温备用。6.2长度(L)、高度(H)、宽度(W)检测：沿试样长度测2次，高度、宽度方向各测3次，取平均值。6.3槽口检测：用影像测量仪分别测得深度、宽度、尖端角度及弧度半径。6.4夹具及装载符合4.5的要求。6.5将测试样品槽口向下，并对准支撑跨度的中心位置及上压头辊，可借助在样品和夹具上划线等方式实现。6.6试验机加载速率为0.05mm/min～0.1mm/min,试样的载荷-位移曲线应显示其稳定抗裂纹扩展过程，见图5。400位移/mm图5稳定的裂纹扩张行为曲线示意图7结果计算试样断裂韧性(K₁c)按式(1)计算：式中：A₂,A₃,A₄和A₅为该多项式系数);K₁c——断裂韧性，单位为二分之一次方兆帕米[(MPa·m)/2];试样测试时加载的最大压力，单位为牛顿(N);S——支点跨距，单位为米(m);W——试样宽度，单位为米(m);H——试样高度，单位为米(m)。测量结果转化单位后代入公式计算，结果保留小数点后两位，数值修约按GB/T8170的规定进行。5GB/T38338—2019系数5678—5.1552—5.1389—5.1007—5.0947—5.0247—19.5736—19.5510—19.0071—19.2142—18.063