金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法 征求意见稿

1GB/T21143—XXXX金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法本文件规定了均匀金属材料在承受准静态加载时断裂韧度K、裂纹尖端张开位移δ、J积分和阻力断裂曲线的试验方法。试样有缺口，采用疲劳的方法预制裂纹，在缓慢增加位移量的条件下进行试验。断裂韧性由独立试样在延性裂纹扩展、延性裂纹扩展失稳或发生非稳韧性由独立试样在延性裂纹扩展、延性裂纹扩展失稳或发生非稳定裂纹扩展时刻或之后的状态确定。当裂纹扩展表现为延性撕裂条件下的稳定扩展时，可以测定用于描裂纹扩展表现为延性撕裂条件下的稳定扩展时，可以测定用于描述断裂韧度与裂纹扩展量关系的阻力曲线。对某些铁素体材料进行试验时可能发生解理引起的非稳线。对某些铁素体材料进行试验时可能发生解理引起的非稳定裂纹扩展或延性裂纹扩展的形成和扩展被解理扩展打断。裂纹拘束条件不在本标准讨论范围内。解理扩展打断。裂纹拘束条件不在本标准讨论范围内。ISO15653补充了对焊接材料的特殊试验要求和数据处理程序。数据处理程序。试验结果的统计差异与断裂类型有很大关系。例如，由铁素体钢解理断裂得到的断裂韧度值可能有很大波动。对于需要高可靠性的情况，在ASTME1921中给出了延性-脆性转变区域定量表征断裂韧度值波动的处理方法。本标准不对此情况下的值波动的处理方法。本标准不对此情况下的试验数量和试验结果的应用和理解做进一步说明。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T8170GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GBGB/T12160金属材料单轴试验用引伸计系统的标定（GB/T12160-2019，ISO9513:2012，IDT）GBGB/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/T20832金属材料试样轴线相对于产品织构的标识（GB/T20832-2007，ISO3785:2006，IDT）ASTME1820断裂韧度测定的标准试验方法（StandardTestMethodforMeasurementofFractureToughnessToughness）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1应力强度因子stressintensityfactorK对于均匀线弹性体的弹性应力场的大小。3.2裂纹尖端张开位移crack-tipopeningdisplacementδ在预制疲劳裂纹尖端，裂纹两表面相对于原始未变形的裂纹平面的张开位移，由旋转公式计算得到。3.32GB/T21143—XXXXJ积分J-integral围绕裂纹前缘从裂纹的一侧表面到另一侧表面的线积分或面积分，用以表征裂纹前缘地区的应力—应变场。3.4J值J加载参数，等同于加载参数，等同于J积分（见3.3由本试验方法确定的指定值（Jc,Ji,Ju等在弹塑性条件下的特征断裂韧度。的特征断裂韧度。3.5稳定裂纹扩展stablecrackextension在位移控制的试验条件下，位移保持恒定时，裂纹扩展停止或将停止时的裂纹扩展量。3.6非稳定裂纹扩展unstablecrackextension失稳的裂纹扩展，之前可能有或者没有稳定裂纹扩展（见3.5）。3.7pop-in在力位移曲线上的突然不连续性，通常表现为位移的突然增加伴随力降低而后升高。注2：当利用本标准进行试验时，预裂纹平面的非稳定裂纹扩展（见3.6）可导致pop-in的发生，应将其与1）垂直裂纹平面的分层和撕裂；2）在三点弯曲试验中的支撑辊滑动或紧凑拉伸试验加载链中的销子滑动；3）夹规安装不当；4）在低温试验下裂纹表面冰的破碎；5）力和位移的测量与记录设备的3.8裂纹扩展阻力曲线（R曲线）crackextensionresistancecurves(R-curves)δ或J随裂纹稳定扩展量的变化曲线。4符号和说明本文件采用的符号和说明见表1。表表1符号和说明aafaiama0Δa3GB/T21143—XXXXΔamaxδ或J控制的裂纹扩展极限BBNCmmmmVmmmm裂纹尖端张开位移裂纹尖端张开位移δEFFcFFdFfFFLFFmFFQFFuJkJ/mkJ/m2J积分的试验当量，相当于J积分，通过本标准方法测定其特征值（Jc、Ji、Ju表1（续）符号和说明Jc(B)kJ/mkJ/m2当Δa小于0.2mm钝化偏置线时出现非JgkJ/mkJ/m2J控制裂纹扩展的上极限JikJ/mkJ/m2稳定裂纹扩展开始时的J值Jm(B)kJ/mkJ/m2对于全塑性特性的第一个最大力平台对应的尺寸敏感断裂抗力J值（B为试样厚度）JmaxkJ/mkJ/m2Ju(B)kJ/mkJ/m2抗力J值（B为试样厚度）Juc(B)kJ/mkJ/m2当稳定裂纹扩展无法测量时出现非稳定裂纹扩展或J0kJ/mkJ/m2稳定裂纹扩展对应的未修正的J值4GB/T21143—XXXXJ0.2BLkJ/mkJ/m2稳定裂纹扩展为0.2mm钝化偏置线时对应的非尺寸敏感断裂抗力J值J0.2BL(B)kJ/mkJ/m2稳定裂纹扩展为0.2mm钝化偏置线时对应的尺寸敏感断裂抗力J值(B为试样厚度)KKfKICKKJ0.2BLKQMM--qRR22）变形前试样裂纹嘴端面到转动中心的距离（SRmRp0.2ST℃UJJ表1（续）符号和说明JVWz对于弯曲和直通型紧凑拉伸试样，z为裂纹嘴张开夹规测量点与缺口5GB/T21143—XXXXzδδc(B)δm(B)对于全塑性特性的第一个最大力平台对应的尺寸敏感断裂抗力δδmaxδu(B)δuc(B)δ0.2BLδ0.2BL(B)稳定裂纹扩展为0.2mm钝化偏置线时对应的尺ηηp--υ-注2：除非特别说明，所列举的各参数符号的数值均为试验温度下的测量或计算值。5一般要求5.1总则金属材料的断裂韧度可以表征为特征（单点）值（见第6章）或在有限的裂纹扩展范围内的连续曲线（见第7章）。用于测量断裂韧度的程序和参数随着试验过程中试样的塑性水平而发生变化。在试验过程中通过对试样塑性水平的逐步了解选用确定材料断裂韧度的试验程序和参数。试验都是对试样缓慢地增加位移，测量试验过程中的力和位移，然后利用力和位移之间的关系通过特征化的裂纹扩展下的材料抗力测定断裂韧度。应用标准流程图见图1，力随位移变化的特征曲线类型见图2。5.2断裂参数断裂韧度的特征值是由单一试样定义的非稳定裂纹扩展或稳定裂纹扩展开始时的值。KIC表征尖裂纹的扩展阻力，并应满足：——裂纹前缘附近处于平面应变状态；——裂纹尖端的塑性区与试样裂纹尺寸、厚度和裂纹前缘韧带相比要足够小。KIC是上述条件下的断裂韧度非尺寸敏感的测量值。满足一定的有效性判据才能得到KIC的测量值。δc、δu、δuc、Jc、Ju和Juc也是材料阻止尖裂纹非稳定扩展抗力的特征值。然而，这些参数的测量值是尺寸敏感的，都与试样的厚度有关。因此在标注上述参数时都应以符号右下标的形式、以毫米为单位注明试样厚度。6GB/T21143—XXXX当稳定裂纹扩展量很大时，试验程序和断裂韧度的测量应当按照第7章进行。稳定裂纹扩展特性可以用裂纹尖端张开位移δ0.2BL或断裂韧度J0.2BL表征，也可以用连续的δ或J阻力曲线表征。δ0.2BL和J0.2BL是非尺寸敏感的，并作为稳定裂纹扩展开始的工程估计值，不应与实际的启裂韧度值δi和Ji混淆。δi和Ji的测量参见附录D。测定δ0.2BL和J0.2BL可以选用两种试验方法。多试样法试验需要几个标称尺寸相同的试样进行单调加载，每个试样对应不同的位移量，需同时测量并记录力和位移。试样裂纹前缘在试验后应进行标记（着色或二次疲劳之后将每个试样破断成两半，在试样断口上测量稳定裂纹扩展量。铁素体钢试样的冷脆化特性有益于试样破断时裂纹前缘断口的保存。多试样法需要至少六个试样。当试样数量受限时，也可通过基于卸载柔度法、电位法或载荷分离法的单试样法进行试验。如果能够保证足够的试验精度单试样法的采用是不受限制的，但应保持足够数量的试样。在任何情况下，δ0.2BL或J0.2BL和δ或J阻力曲线满足本标准规定的有效性判据，则试验结果是有效的。7GB/T21143—XXXX一般要求特征值阻力曲线参数特征值阻力曲线参数!试样初始值的工程估计连续曲线线弹性弹塑性参数试样初始值的工程估计连续曲线线弹性弹塑性参数6.3节6.3节7.4节6.4节6.2节Jc(B)Ju(B)Juc6.2节Jc(B)Ju(B)Juc(B)Jm(B)δc(B)δu(B)δuc(B)δm(B)KIC7.5节、7.6节δ0.2BLJ0.2BLKKJ0.2BLδ0.2BL(B)J0.2BL(B)试验报告试验报告↓图1应用本标准的总流程图8GB/T21143—XXXXX裂纹嘴张开位移（V）或载荷线位移（q）Y载荷（F）注2：Pop-in特性与材料韧度和试验参数设置（如试验机或试样柔度—断裂—pop-in图2断裂试验中力与位移记录曲线的特征类型5.3断裂韧度符号断裂韧度符号指定如表2所示。表2断裂韧度符号KKICKKJ0.2BLδδ0.2BLδc(B)δ0.2BL(B)δu(B),δuc(B),δm(B)δg(Δamax)JJiJ0.2BLJc(B)J0.2BL(B)Ju(B),Juc(B),Jm(B)JgJg(Δamax)5.4试样GB/T21143—XXXX5.4.1试样形状和尺寸试样的尺寸和公差应满足图3至图5的要求。aAA0.80.8aaW±0005W B±0.005WW±0005W B±0.005W≥2.3W≥2.3W0.004WA 0.002WA图3三点弯曲试样的尺寸比例和公差0.8GB/T21143—XXXX0.80.002WB0.002WA0.275W±0.005W0.275W±0.005W0.002WAaW±0005W125W±001Wa CaW±0005W125W±001Wa CBABA0.6W±0.005W0.6W±0.0050.6W±0.005W0.6W±0.005W0.004WC0.004WC0.004WB0.002WA0.004WA图4直通型缺口紧凑拉伸试样的尺寸比例和公差GB/T21143—XXXX0.002WB0.375W±0.005W0.002WA375W0.375W±0.005W0.002WA375W±0.005W≤0.15WaWWAB±0.01Wa0.6W±0.005W0.6W±0.005WBaWWAB±0.01Wa0.6W±0.005W0.6W±0.005WB0.004WB0.004WB0.004WC0.002WA0.004WA注7：可以选择的销孔直径为φ0.188W0+0.004W。当使用这个尺寸的试样时，允许最大缺口张开尺寸由0.15W增加到0.21W。图5台阶型缺口紧拉试样的尺寸比例和公差试样形状尺寸的设计应当考虑可能的试验结果（见图1）、δ或J断裂韧度值、裂纹平面的取向（见附录A）及被测材料取样的尺寸限制。注1：尽管对于J值需要特殊的测量步骤即测量加载线的位移定都是适用的。表3提供了KIC测定所需注2：当在加载线测量缺口张开位移时，对于台阶缺口紧凑拉伸试样V=q=Vg（见图5）。这样的台阶缺口紧凑注3：对于三点弯曲和紧凑拉伸试样，推荐试样的宽厚比（W对于紧凑拉伸试样为0.8~4之间。数据表明W/B=4的试样R曲线略高于W/GB/T21143—XXXX表3KIC试验的最小推荐厚度RP0.2/E/（MPa/MPa）B/mm0.0057≤RP0.2/E<0.00620.0062≤RP0.2/E<0.00650.0065≤RP0.2/E<0.00680.0068≤RP0.2/E<0.00710.0071≤RP0.2/E<0.00750.0075≤RP0.2/E<0.00800.0080≤RP0.2/E<0.00850.0085≤RP0.2/E<0.01000.0100≤RP0.2/E75.4.2试样制备材料状态试样应当从最终热处理状态和（或）机械加工状态下的材料上截取。表面光洁度要求时，并充分考虑了由于特殊的热处理（例如钢的水淬）而带来的试样尺寸变注2：残余应力可能影响准静态断裂韧度的测量。当试件从具有明显残余应力的区域截取时，影响是显著的。例如焊接件、形状复杂的型钢（如热模锻、阶段式挤压、铸造）等，它们不可能完全释放应力或有局部感应残余应力。从有残余应力的产品上截取的试样可能也有残余应力。在试样的截取过程中可能部分释放或重新分配残余应力，残余应力的存在仍然可能影响试验数据。残余应力叠加到外加应力上，作用于裂纹尖端应力场，明显不同于单纯的外加力或位移。试样机械加工中的变形，试样几何形状的依赖性及在预制疲劳裂纹过程中的不规则裂纹扩展（例如裂纹前缘过渡弯曲或偏离扩展平面）经常是受残余应力的影响所致。在外加力为零时的缺口张开位移（裂纹闭合效应）表征残余应力的存在，并可能影响随后的断裂韧度测定。在ISO15653中描述了焊接试裂纹面取向在机械加工之前确定裂纹平面取向，并应与附录A和GB/T20832标识保持一致，同时要记录试样和材料的其他信息，如试验报告E.1示例。机械加工a)试样的缺口外形不应超过图6所示的包迹线。通过铣床加工的缺口底径不应大于0.10mm。通过锯、磨或火花腐蚀加工的缺口尖端宽度不应大于0.3mm。试样缺口平面应垂直于试样表面，偏差在2°以内。GB/T21143—XXXXa)包迹线c火花腐蚀或机械加工的狭缝d三点弯曲试样的边沿或紧凑拉伸试样的加载线图6疲劳裂纹包迹和裂纹引发缺口 -o0.005WACC 90°或120°GB/T21143—XXXXb)试样刀口可以是整体的，也可以是附加的。设计如图8和9所示。图8和9中的2x尺寸应当在夹规的工作范围以内，刀口边沿与试样表面成直角，并且应保持相互平行偏差在0.5°以内。对于两种类型图对应的夹规，应保证夹规与刀口接触点之间能自由转动。因此，当使用内置刀口或刚性很好的刀片时，应使用放大尺寸的缺口，参见图5、6和9所示。也可以使用其它能满足试验精确度和测量要求的刀口或夹规测量位移。当需要使用侧槽时（见），建议在预制疲劳裂纹之后再开侧槽。a)整体刀口b）附加刀口图8外置刀口和相应的缺口几何尺寸GB/T21143—XXXXz=z=0yxdcyxbea注2：如果用刀片代替内置刀口，那么通常在加载线上刀片厚度一半处测量位移。－2y+螺纹直径≤W/2－2x见b)－台阶紧凑拉伸试样的加载线图9内置刀口和相应的缺口几何尺寸疲劳预制裂纹.1总则疲劳预制裂纹应在试样最终热处理及机械加工后或特定环境条件下进行。预制疲劳裂纹后，断裂试验前如果需要模拟特殊的工程应用的允许进行中间处理。这一处理应在试验报告中注明。在整个预制疲劳裂纹过程中最大疲劳裂纹预制力应准确至±2.5%。试样厚度B和宽度W应按照5.5.1测量并应记录，根据.3和.4计算预制疲劳裂纹最大力Ff。疲劳过程中的最小与最大力比应该在0到0.1之间，为了加快裂纹萌生可以在前1周次或几周次使用-1.0的应力比。.2设备和装置疲劳预制裂纹的装置应仔细地对中以保证施加的力在整个试样厚度上保持一致，且相对于预期的裂纹平面对称地分布。.3三点弯曲试样对于三点弯曲试样，在最后的1.3mm或50%的预裂纹扩展量取其小值时的最大疲劳预制裂纹载荷应当取如下两式结果的低值。GB/T21143—XXXXFf=0.8××Rp0.2………………式中Rp0.2是预制疲劳裂纹或加载试验时材料屈服强度的较低值。=ξ×E……………式中ξ=1.6×10-4m1/2Rp0.2）p和（Rp0.2）t分别是预制疲劳裂纹和加载试验时材料的屈服强度，E是预制疲劳裂纹或加载试验时材料弹性模量的较低值。0)(W,0)(W,.4紧凑拉伸试样对于紧凑拉伸试样，在最后的1.3mm或50%的预裂纹扩展量取其小值时的最大疲劳预制裂纹载荷应当取如下两式结果的低值。×Rp0.2………………式中Rp0.2是预制疲劳裂纹或加载试验时材料屈服强度的较低值。=ξ×E………………式中ξ=1.6×10-4m1/2（Rp0.2）p和（Rp0.2）t分别是预制疲劳裂纹和加载试验时材料的屈服强度，E是预制疲劳裂纹或加载试验时材料弹性模量的较低值。(W,(W,试样侧面开槽用于测定断裂韧性特征点（如KIC、δc、Jc）的试样可以是无侧槽试样或开侧槽试样。测定R曲线的全部试样都应当开侧槽。两侧槽应该深度相等，侧槽角度为30°~90°之间（含30°、90°),底部半径为（0.4±0.2）mm。侧槽深度B-BN应不超过0.2B，除了注2的情况外，应在预制疲劳裂纹后开侧槽。GB/T21143—XXXX注2：对于一些材料，为了协助预制疲劳裂纹，允许在开始预制疲劳裂纹之前开一推荐奥氏体钢采用带侧槽试样，侧槽角度为90°,因为在试样背面产生的较大位移，可能导致侧槽部分或完全闭合。5.5预试验的要求5.5.1尺寸测量试样尺寸应符合图3至图5的要求。测量厚度B、BN和W应精确至±0.02mm或±0.2%，取其中较大值。试样厚度的测量，应在试验前，沿着预期的裂纹扩展路径，至少在三个等间距位置处测量，取测量平均值为厚度B。对于带侧槽试样，试样净厚度应沿裂纹扩展路径在侧槽内至少三个等间距位置测量，取测量平均值为净厚度BN。试样宽度的测量应跨过整个厚度在至少三个等间距位置测量，三次测量与裂纹平面的距离不超过10%的名义宽度。测量的平均值为宽度W。当使用直通型缺口紧凑拉伸试样时，应当测量试样前端与试样末端之间的距离（例如1.25W）。当使用图8b）所示的附加刀口时，应当测量刀口厚度z。如果使用刀片之类的刀口，应取一半厚度作为z。当使用图8a)和图9所示的整体或附加刀口时，z等于0。5.5.2裂纹形状与长度要求从试样的机械加工缺口根部形成疲劳裂纹的过程如下。对于所有形状的试样（见图3~5），a0/W应在0.45~0.7之间，测定KIC试样a0/W应在0.45~0.55之间。最小的预制疲劳裂纹扩展量应大于1.3mm或2.5%W，取其中较大者。缺口和疲劳裂纹应当在图6所示的包迹线之内。5.6试验装置5.6.1校准所有测量设备应采用直接或间接方法溯源校准至认可的分级校准试验室。5.6.2力的施加测力系统应符合GB/T16825.1-2008中的一级的要求。试验机应在恒定的位移速率下加载。试验机测力系统的标称测量能力应该超过1.2FL，对于三点弯曲试样Rm………………对于紧凑拉伸试样Rm………………5.6.3位移的测量夹规应当有表征缺口张开位移V（裂纹嘴间相对位移）的电信号输出。夹规（或其它合适的位移传感器）的设计应保证夹规与刀口接触点之间能自由转动。用于测定缺口张开位移和加载线位移的夹规应满足GB/T12160-2002一级准确度的要求。应至少为每周对使用的夹规进行校准。在技术允许的情况下夹规的校准应在试验温度±5℃范围之内进行，除非夹规在试验时的温度与试GB/T21143—XXXX样不同，在这种情况下应在其使用时温度±5℃范围之内进行校准。夹规的真实响应应当在位移达到0.3mm之前准确到±0.003mm，而之后的准确度达到±1%。当夹规具有较好的绝热性能时也可以在室温下进行校准。无论如何宜确保校准满足试验条件的要求。5.6.4试验装置三点弯曲试样使用的加载装置，在加载过程中允许支承辊自由向外移动（见图10并保持整个试验过程中辊的接触，以减少摩擦力的影响。支承辊的直径应为W/2~W之间。加载装置受力面的硬度应大于40HRC(400HV)或。支承辊尺寸图10三点弯曲试验装置GB/T21143—XXXX紧凑拉伸试样加载时使用的U型钩和加载销应尽量减小摩擦。试样在受拉力作用时，试验装置应保证同轴。用于测定阻力曲线的U型钩的销孔应是平底的（见图11）以保证加载销在整个加载过程能自由转动。圆底销孔的U型钩（见图12）不允许用于单试样法（卸载柔度）的试验。0.002WA0025W+005W0.002WAR0.125W(R0.15W)0.002WA005W(01W)a0025W(005W)005W(01W)a0025W(005W)b0.025W0.005WB0.26W0.5W 0.002WA0.002WA025025W025WD05W+015WBD05W+015WBW0.005WB 0.005WBA A为便于安装夹规可以将U型钩的角去掉BBGB/T21143—XXXX图11用于紧凑拉伸试样的平底加载销孔U型钩的典型设计 0.002WAaWWWWo0.005WB0.26W0.5W0.002WA0.002WA0.002WAW05W+05W+015WDWDWW0.005W0.005WBAA图12用于紧凑拉伸试样的圆底加载销孔U型钩的典型设计5.7试验要求GB/T21143—XXXX5.7.1三点弯曲试验试验装置的同轴度加载装置应同轴，加载线应与两辊中心的间距相等，且距离之差小于两辊间距的1%。跨距S应当是4W±1%。两辊的轴线保持相互平行，且偏差在±1°以内。试样的放置位置，应使裂纹顶端位于两辊正中，准确到±1%S，同时试样裂纹平面应与两辊轴线平行，偏差在±2°以内。裂纹尖端张开位移裂纹尖端张开位移δ是由缺口张开位移V计算得到的。当不能直接测量V时，V可以由夹规测量值Vg按照式（25）计算得到。V和Vg的位置定义见图13。加载线位移加载线位移q或缺口张开位移V用于测定J值。当不能直接测量V时，V可以由夹规测量值Vg按照式（25）计算得到。注：附录F描述了直接或间接测量加载线位移的方法。参5.7.2紧凑拉伸试验试样和装置的同轴度加载U型钩的同轴度应达到0.25mm，试样应位于加载销的中心，偏差在0.75mm以内。裂纹尖端张开位移裂纹尖端张开位移δ是由缺口张开位移V计算得到。缺口张开位移V对于台阶型缺口紧凑拉伸试样和直通型缺口紧凑试样均定义为加载线上的位移（见图14）。由于对于直通型缺口紧凑拉伸试样不能直接测量V，V可以由夹规测量值Vg按照式（27）计算得到。J积分参数J是通过计算缺口张开位移V或加载线位移q得到的。对于紧凑拉伸试样，V和q相同。当采用台阶型缺口紧凑拉伸试样（见图5）进行试验时，对于采用整体或附加刀口（分别见图8和图9加载线位移q等于夹规测量值Vg。由于对于直通型缺口紧凑拉伸试样不能直接测量q，q可以由夹规测量值Vg按照式（27）计算得到。a)整体刀口b)附加刀口图13三点弯曲试样中V和Vg的位置GB/T21143—XXXXa)直通型缺口紧凑拉伸试样b)台阶型缺口紧凑拉伸试样图14紧凑拉伸试样中V，q和Vg的位置5.7.3试验温度在环境温度试验条件下，试验温度偏差应控制在±2℃,并作记录。为此，应在距离裂纹尖端5mm以内的区域用热电偶或铂电阻温度计与试样表面接触进行测量。试验应在适当的低温或高温介质下进行。冷却介质为液体时，当试样表面温度达到试验温度后，每mm试样厚度B浸泡时间至少为30s。冷却介质为气体时，每mm试样厚度B保温时间至少为60s。在试验温度下的浸泡时间最少为15min。试样温度应保持在试验温度的2℃以内，并应按照第8章的要求进行记录。5.7.4记录应该记录力和相关的位移。对于模拟信号记录方式，应调整记录仪的放大比，使力-位移曲线的初始斜率在0.85~1.15之间。5.7.5试验速率试验应该在缺口张开位移、加载线位移或横梁位移的控制条件下进行。加载线位移速率应该保证在线弹性区，应力强度因子速率在0.2MPa·m1/2s-1~3MPa·m1/2s-1之间。对于同一组试验，所有试样都应在同一标称速率下加载。5.7.6试验分析第6章给出了断裂韧性特征点的分析，第7章给出了阻力曲线的测定（见图1）。5.8试验后的裂纹测量5.8.1总则试样在试验后应被打断，进行断口检查测定原始裂纹长度a0及在试验过程中发生的稳定裂纹扩展量Δa。GB/T21143—XXXX对于某些试验，有必要在试样打断之前标记出稳定裂纹扩展的范围。稳定裂纹扩展量可以通过热着色或试验后二次疲劳的方法标记。注意尽量减小试验后试样的变形。对于铁素体钢通过冷却脆化的方法有助于在试样打断时减小试样变形。5.8.2初始裂纹长度a0测量初始裂纹长度a0时，应从加载线（CT试样）或裂纹嘴面（SEB试样）测量到疲劳裂纹的尖端，测量仪器的最大允许误差为±0.1%或0.025mm，取其大者。图15和图16显示了九点测量位置。a0值是通过先对距离两侧表面0.01B位置（对于开侧槽试样，从侧槽根部算）取平均值，再和内部等间距的七点测量长度取平均值得到的，即a0按下式计算：a0=|ai……（7）g初始裂纹前缘h伸张区i裂纹扩展区j最终裂纹前缘k图15三点弯曲试样裂纹长度的测量GB/T21143—XXXXa)普通试样b)开侧槽试样g疲劳预制裂纹h初始裂纹前缘i伸张区图16紧拉试样裂纹长度的测量初始裂纹长度应满足下列要求：a)a0/W应当在0.45~0.70之间，除了KIC，KIC要求a0/W应当在0.45~0.55之间。b)试样中心七点任一点的裂纹长度与九点平均值之差不应超过0.1a0。c)疲劳预制裂纹前缘的任何位置与机械加工缺口之间的距离应不小于1.3mm或2.5%W，取其大者。d)疲劳预制裂纹应在图6所示的包迹线之内。如果上述要求不能满足，那么初始裂纹长度就不满足本方法的要求，在试验结果中应明确注明。如果预制疲劳裂纹的平直度不满足b）的要求可以按照ISO15653:2018附录C的要求修改预制疲劳裂纹程序，当进行了如上修改后得到的断裂韧性结果应标注字母M如KM，JM或δM。5.8.3稳定裂纹扩展Δa裂纹扩展量（包括任何的裂纹尖端钝化）Δa，应借助测量准确度±0.025mm的仪器按照5.8.2描述的九点平均值方法测量初始和终止裂纹长度。诸如星状和孤立的岛状等不规则形状的裂纹扩展，应当按照第8章的要求在报告中注明。注：忽略星状扩展区域或主观地平均裂纹扩展区域对于估算不规则裂纹长度是唯一可行的办法。由高度不规则裂最终裂纹长度中间7点任一点与9点平均值的差值不应超过0.1（a0+Δa）。所有的试验前和试验后的测量都应记录并按照第6和7章进行计算。5.8.4非稳定裂纹扩展当有证据表明发生不稳定裂纹扩展并止裂时，这一现象和pop-in特性（见图17）有关，在每一个GB/T21143—XXXXpop-in之前的整个稳态裂纹扩展量Δa都应按照5.8.3进行记录。稳态裂纹扩展量Δa包括疲劳预制裂纹前缘的全部的稳定裂纹扩展，这部分稳态裂纹扩展是记录的特定的pop-in或断裂发生之前的稳态裂纹扩展的总和。X裂纹嘴张开位移（V）或加载线位移（q）Y图17pop-in特性的估计（见6.2.2，6.3.1和6.4.1）6稳定和非稳定裂纹扩展下的断裂韧度测定6.1总则本条款描述了对应于图1左半部分和表2的断裂韧度（单点）特征值的测定，图2显示了力-位移特性。断裂韧度值考虑下列两种情况：a)非尺寸敏感性，相应的符号KIC、δi、δ0.2BL、Ji、J0.2BL和KJ0.2BL；b)尺寸敏感性，相应的符号δc(B)、δ0.2BL(B)、δu(B)、δuc(B)、δm(B)、Jc(B)、KJc(B)、J0.2BL(B)、Ju(B)、Juc(B)和Jm(B)，其中B代表试样厚度。试验记录的不连续性包括力的突然下降和相应的位移增加，如果变化量小于当前值的1%，可以忽略不计。其它的突然不连续性可以用pop-in现象来解释。产生pop-in的原因应该进行研究和记录。当pop-in与预裂纹平面的非稳定裂纹扩展无关时，利用pop-in点来测定断裂韧度是不合适的。当某一pop-in与预裂纹平面的不稳定裂纹扩展有关或者可以排除其它产生pop-in的原因时，按照下述条款进行评估pop-in。1）按照6.2测定KIC；2）分别按照6.3和6.4测定δ和J断裂韧度值。GB/T21143—XXXX6.2平面应变断裂韧度KIC的测定6.2.1总则试验记录应按照6.2.2的数据处理进行，按照6.2.3计算得到条件值KQ。试样尺寸的检查应与6.2.4一致，采用的Rp0.2应为试验温度下试样的塑性延伸强度。本标准推荐采用a0/W≈0.5的试样进行KIC的测定。6.2.2试验记录FQ的数据处理测得条件载荷FQ的第一步是对载荷位移记录的初始部分斜率进行评估。这个斜率应在试验记录的线性最好的部分获取，试验数据至少应包括Fmax（见图18）的50%。参考文献[7]提供了用于得到最佳斜率的适用方法。如图18所示，从原点作直线OFd，该直线的斜率比记录曲线的线性部分OA的斜率低ΔF/F。ΔF/F的值应满足下述要求：a)对于三点弯曲试样的力F与缺口张开位移V曲线：ΔF/F=0.05 b)对于三点弯曲试样的力F与加载线位移q曲线：ΔF/F=0.04 c)对于紧凑拉伸试样，力F与缺口张开位移V及力F与加载线位移q曲线：ΔF/F=0.05 图18中的Ⅰ型和Ⅱ型曲线Fd之前的最大力是FQ，图18中的Ⅲ型曲线Fd=FQ。记录试样所能承受的最大力Fmax（见图18并计算Fmax/FQ。如果比值超过1.1，则KQ不等于KIC，应按6.3和6.4进行数据处理。如果比值小于1.1，KQ应按6.2.3直接进行计算。X裂纹嘴张开位移（V）或载荷线位移（q）Y图18FQ的定义（用于测定KQ）6.2.3KQ的计算KQ值用按照5.5.1、5.8.2、6.2.2测定的B、BN、W、a0、FQ来计算。三点弯曲试样KQ的计算公式如下：GB/T21143—XXXX………………应注意根据式(11)计算KQ的单位。如果B和W用m为单位，F用MN为单位，那么KQ的单位就应是MPa·m1/2。如果B和W用mm为单位，F用kN为单位，那么为了保证KQ的单位还是MPa·m1/2就应在式右边乘以103/2。紧凑拉伸试样KQ的计算公式如下：……应注意根据式(12)计算KQ的单位。如果B和W用m为单位，F用MN为单位，那么KQ的单位就应是MPa·m1/2。如果B和W用mm为单位，F用kN为单位，那么为了保证KQ的单位还是MPa·m1/2就应在式右边乘以103/2。6.2.4KIC的有效性判定如果满足以下条件：a0≥2.52且B≥2.52且≥2.52……且0.45≤≤0.55……（14）则KQ就是KIC。注意公式（13）使用的单位。KQ用MPa·m1/2为单位；Rp0.2用MPa为单位；a0、B、(W-a0)用m为单位。并且：Kf≤0.6KQ..……（15）(Rp0.2)p和(Rp0.2)t分别是预裂纹和试验温度下偏置0.2%对应的塑性延伸强度。如果不能满足式（13）、式（14）和式（15）的要求及本方法的其他要求，结果就不是有效的KIC，并应根据6.3或6.4对可能有效的δ或J值进行计算。6.3断裂韧度δ0的测定常见的F-V记录曲线类型（1）~（5见图2GB/T21143—XXXXa)在图2的（1）、（2）和（4）型的情况下，取断裂点的值为Fc、Fu或Fuc。P≥……………………（16）则取断裂点之前的第一个pop-in值为Fc、Fu或Fuc。c)当发生在断裂之前的pop-ins计算P<……………………（17）则取断裂点的值为Fc、Fu或Fuc。式（16）和式（17）中的P按下式计算（见附录GP=1-………………ΔF在这里表示在pop-in发生时载荷的下降值式（18）中：是根据式（8）~（10）得到的计算值，对三点弯曲或紧凑拉伸试样均适用；P代表裂纹尺寸的增加和所有pop-in包括第n级pop-in柔度叠加的因子；Q1代表pop-in1处的弹性位移（见图17Fn代表第n级pop-in处的力；Qn代表第n级pop-in处的弹性位移量；yn代表第n级pop-in处的力下降量；xn代表第n级pop-in处的位移增量；n代表被考虑的最后一个pop-in的系列号（见图17）。当只有一个pop-in发生时，n=1。当有多个pop-ins发生时，取n=1,2,3等按式（18）进行连续计算是必要的。Qn可以通过图解或解析方法得到（见图17）。另外，(Qn+xn)可以通过对试样卸载得到。当F和V对应于稳定裂纹扩展（5.8.3）后的裂纹失稳(5.8.4)时，且Δa<0.2mm+………………应将其记录为Fc和Vc。当F和V对应于稳定裂纹扩展（5.8.3）后的裂纹失稳(5.8.4)时，且Δa≥0.2mm+………………应将其记录为Fu和Vu。当不可能测定失稳之前的稳定裂纹扩展量Δa（见5.8.3）时，F和V应记录为Fuc和Vuc。6.3.2Fm和Vm的测定当试验记录在断裂之前没有显著的pop-in（见6.3.1）而出现最大力平台时，Fm的值应为通过试验GB/T21143—XXXX记录的首个达到最大力的点（见图2，类型（6对应于Fm的V应记录为Vm。6.3.3Vp的测定对应于裂纹嘴张开位移Vc、Vu、Vuc和Vm（按6.3.1和6.3.2测定）的缺口张开位移的塑性分量Vp（见图19）可以通过对试验记录进行手工计算或计算机技术自动计算得到。X裂纹嘴张开位移（V）或加载线位移（q）Y图19Vp的定义(用于测定CTOD)可以用基于柔度关系的分析方法来计算Vp，应从H.1中规定的总的缺口张开位移V中扣除理论弹性缺口张开位移Ve。Vp的测定，对应于F≤Fm的情况（见图2且忽略了在该力值范围以外的稳定裂纹扩展和pop-in引起的裂纹扩展的影响。6.3.4δ0的计算δ0值由按照5.5.1测定的B、BN、W、z和按照5.8.2测定的a0和按照6.3.1或6.3.2测定的F以及按照6.3.3测定的Vp来计算得到。0值不因裂纹扩展量Δa而进行修正。GB/T21143—XXXX对于三点弯曲试样，δ0按下式计算（见参考文献[9]对于紧凑拉伸试样，δ0按下式计算：…………对于式（21）和式（22）m和τ由下式计算：m=4.9−3.5…………τ=−1.42+2.8)−0.35{0.8+0.2exp−0.019B−25)}………………（24）对于式（21）和式（22）Vp为V的塑性分量，当使用附加刀口时，夹规测量值Vg由下式转换为V：对于三点弯曲试样：Vg………………对于台阶型紧凑拉伸试样： （26）对于直通型紧凑拉伸试样：Vg………………注5：当Vp的测量位置在试样缺口边缘以外（见图8b）时，z是正值；当Vp的测量位置在试样缺口边缘以内时，z是注6：对于直通型紧凑拉伸试样允许采用由Vg计算得到的V是因为可以推导证明计算得到的V与直接测量的V（=q）6.3.5断裂韧度δ0的判定按照6.3计算的断裂韧度δ0值是尺寸敏感的，与试样厚度直接相关。厚度应以mm为单位，在断裂韧度符号的右下标括号中注明：利用Fc和Vc计算δ0，得到δc(B)；利用Fu和Vu计算δ0，得到δu(B)；利用Fuc和Vuc计算δ0，得到δuc(B)；利用Fm和Vm计算δ0，得到δm(B)。GB/T21143—XXXX例如对于试样厚度B=25mm的试验，得到的由Fc和Vc计算的δ0值，断裂韧度值δc(B)应标为δc(25)。6.4断裂韧度J0值的测定6.4.1Fc和Vc或qc，Fu和Vu或qu或Fuc和Vuc或quc的测定用和6.3.1相同的方法测定F和V或q，按照6.4.4计算J0值。当F对应于较小的稳定裂纹扩展量时（见5.8.2且Δa<0.2mm+……F应记录为Fc，对应的V或q应记录为Vc或qc。当F和q对应于较大的稳定裂纹扩展量时（见5.8.3且Δa≥0.2mm+……F应记录为Fu，对应的V或q应记录为Vu或qu。当不能测定Δa时（见5.8.3F和V或q应记录为Fuc和Vuc或quc。6.4.2Fm和qm的测定当试验记录在断裂之前没有显著的pop-in（见6.3.1）而出现最大力平台时，Fm的值应为通过试验记录的首个达到最大力的点（见图2，类型（6对应于Fm的V或q应记录为Vm或qm。6.4.3Up的测定通过试验记录适当的加载线位移qc、qu、quc和qm或裂纹嘴张开位移Vc、Vu、Vuc和Vm（见6.4.1和6.4.2从H.3中规定的总面积中减去理论的弹性面积Ue得到塑性分量Up。有多种计算方法可以使用，例如通过求积仪得到，或利用计算机的数字积分技术，还可以利用后面叙述的弹性柔度分析方法得X裂纹嘴张开位移（V）或加载线位移（q）YGB/T21143—XXXX图20Up的测定（用于J的测定）），6.4.4J0的计算对于三点弯曲和紧凑拉伸试样的J0值，可以借助下列关系和5.5.1中确定的B、BN、W，5.8.2中确定的a0以及相应的6.4.3中确定的Up值和6.4.1或6.4.2中确定的试验记录上的力F计算得到。对于三点弯曲试样，若UP由测量的加载线位移q计算得到，J0按下式来计算：…………对于三点弯曲试样，若UP由测量的裂纹嘴张开位移V计算得到，J0按下式计算：………………其中S是定义的跨距（见图10式中ηp=3.667-2.199(a0/W)+0.437(a0/W)2 对于台阶型缺口紧凑拉伸试样，J0按下式来计算：……式中ηp=2+0.522(1-a0/W) 直通型紧凑拉伸试样的Up可以用式（27）将Vg换算为q（=V）计算得到。J0的计算与台阶型缺口紧凑拉伸试样相同，采用式（33）。6.4.5断裂韧度J0的判定按照6.4计算的断裂韧度J0值是尺寸敏感的，与试样厚度直接相关。厚度应以mm为单位，在断裂韧度符号的右下标括号中注明：利用Fc和Vc或qc计算J0，得到Jc(B)；利用Fu和Vu或qu计算J0，得到Ju(B)；GB/T21143—XXXX利用Fuc和Vuc或quc计算J0，得到Juc(B)；利用Fm和Vm或qm计算J0，得到Jm(B)。例如对于试样厚度B=25mm的试验，用Fc和qc计算得到的J0，断裂韧度值Jc(B)应标为Jc(25)。7δ-Δa和J-Δa阻力曲线和稳定裂纹扩展下的启裂韧度δ0.2BL、J0.2BL、δi和Ji的测定7.1总则本条款描述了对应于图1右半部分显示的具有稳定裂纹扩展和非线性力-位移试样的断裂行为的测定，根据δ或J与Δa的关系曲线取特征值。δ随裂纹扩展量Δa的变化是非尺寸敏感的，已经对δ进行了稳定裂纹扩展修正。本方法给出了利用δ-Δa和J-Δa阻力曲线测定工程启裂韧度δ0.2BL和J0.2BL的方法。分析步骤适用于多试样或单试样的δ或J测定。7.2试验步骤7.2.1概述按照5.7对试样加载，按照5.8测量产生的裂纹扩展量。7.2.2多试样法对一系列标称尺寸相同的试样加载到预先选定的不同位移水平，并测定相应的裂纹扩展量。每个试样都为δ-Δa或J-Δa阻力曲线（后面通称R曲线）提供一个数据点。得到一条R曲线（见7.4）和在稳定裂纹扩展开始附近处测量断裂韧度δ0.2BL或J0.2BL（见7.6）需要六个或更多个合适位置的点。对第一个试样加载到刚刚超过最大力，测量相应的稳定裂纹扩展量，并根据此时位移量来估计其它合适位置的数据点位移量。一组名义上完全相同的试样可以都按照5.8.2的规定进残余应力修正或都不进行修正。7.2.3单试样法单试样法是利用弹性柔度或其他技术通过一个试样的试验得到阻力曲线上的多个点的方法。附录I描述了单试样法。当Δa≤0.2(W-a0)时，利用直接法估计的最终裂纹扩展量Δa与测量的裂纹扩展量之差应当不超过后者的15%或0.15mm，取其大者；当Δa>0.2(W-a0)时，这一差值应在0.03(W-a0)以内。为了后续的裂纹扩展量的测定需要对初始裂纹长度a0作一个估计时，例如卸载柔度技术，a0的估计值应该在试验后测量a0值的2%以内。对于间接测量技术，第一个试样用于建立试验输出与测量裂纹扩展量直到定义的Δamax之间的修正关系。至少需要一个附加试样完成相同试验，用于验证由第一个试样得到的裂纹扩展量的精确性。估计值与实际Δa测量值之差应不超过后者的15%或0.15mm，取其大者，否则试验结果无效。7.2.4最终裂纹前缘的平直度最终裂纹长度定义为按照5.8.2和5.8.3描述的九点平均值法测定的初始裂纹长度加上稳定裂纹扩展量。中间七点的裂纹长度与九点平均值之差不应大于0.1a0，否则试验结果无效。7.3J和δ的计算7.3.1J的计算对于三点弯曲试样，若测量裂纹嘴张开位移V，则J按下式计算：…………式中S是定义的跨距（见图10）。若测量q则取ηp=1.9；Yp=0.5，若测量V则由式（32）计算得到ηp，由公式（36）计算得到Yp。GB/T21143—XXXXYp=0.131+2.131(a0/W)-1.465(a0/W)2对于台阶型缺口紧凑拉伸试样，J按下式来计算：「F(a)721-D2ηU「(BB「F(a)721-D2ηU「………………ΔΔa7W-a0」（36）（37）式中ηp由公式（34）给定。注5：对于直通型缺口紧凑拉伸试样直接测量加能够证实计算得到的q与直接测量的q相差在17.3.2δ的计算对于三点弯曲试样，δ按下式计算（见参考文献[10]「FS(a)721-v2(1-r)Δa+rBNp0.5W1.5×g1(|,「FS(a)721-v2(1-r)Δa+rBNpm由公式（39）计算，rp由公式（40）计算：m=4.9−3.5…………（39）rp=R1()+R2…………（40）式中R1=−0.62+0.76…………（41）R2=0.61−0.22…………（42）对于直通型缺口紧凑拉伸试样，δ按下式来计算：(BBNW)0.52|(W,+0.46W+zp(BBNW)0.52|(W,+0.46W+zp注5：对于直通型缺口紧凑拉伸试样直接测量加GB/T21143—XXXX7.4R曲线图δ或J与Δa的点组成了R曲线（例如图I.1）。数据可以用表格或图形的形式表达。为了便于分析也可以将数据拟合成方程或将拟合的方程以曲线的形式做出来。7.4.1图的结构δ或J与Δa的阻力曲线由7.2和7.3得到的数据点组成（见图21）。lbbacd2d3d4d2d3d4d1OOmax裂纹扩展量(Δa)注：至少需要六个数据点。每一个裂纹长度区间应至少包含一个数据点。如果需要方程，可以使用确定的图21用于测定R曲线的数据分布过Δa最大数据点作钝化线的平行线与横坐标轴交于一点，此点的横坐标值定义为Δamax，Δamax应满足下式的要求：0.5≤Δamax≤0.25（W-a0）………………（44）根据的描述，用下面两种方法之一来确定钝化线：δ=1.87(Rm/Rp.)Δa （45）或J=3.75RmΔa （46）式中Rm和Rp0.2应在试验温度下测定。注2：附录D给出了利用扫描电镜（SEM）测量临界伸张区宽度进而进行钝化线标定的方法，对于延性较高的奥氏GB/T21143—XXXX按照（见图21）得到Δamax，过Δamax作钝化线的平行线定义为有效裂纹扩展量的右边界线。在Δa=0.1mm（见图21）处作钝化线的平行线定义为有效裂纹扩展量的左边界线。当发生非稳定裂纹扩展时试验应终止，如果在断口上可以测量稳定裂纹扩展量，该数据点应包括在R曲线图上。不稳定断裂数据点应在R曲线上清晰地标明，并应在试验报告中注明（见附录E）。7.4.2数据间隔和曲线拟合至少需要六个数据点定义R曲线。拟合R曲线时，在四个等间距的裂纹扩展区内，每个区域至少有一个数据点，如图21所示。对0.1mm和Δamax边界线之间的数据点按指数方程式（47）进行拟合。y……………………（47）式中α和β≥0，0≤γ≤1。如果按照附录C线性拟合得到的α或β小于0，那么结果无效，拟合公式也不能用于表达R曲线。这种情况下，建议进行补充试验或采用附录I的单试样法。如果使用单试样法，所有位于0.1mm偏置线以右的数据点都应参加曲线拟合。但是，只有达到δg或Jg时，R曲线才有效（见图22）。l裂纹扩展量(Δa)注：如果R曲线与δmax或Jmax水平线在Δamax边界线左侧相交，那么δg或Jg等于δmax或Jmax。图22δg或Jg的定义和极限判定7.5阻力曲线的判定7.5.1J-Δa阻力曲线的判定GB/T21143—XXXX每个试样的Jmax按以下三个公式计算，取其中的最小值：Jmax=B……………………Jmax=a0……………………Jmax=W−a0……………………按照上式计算的最小Jmax作为J-Δa阻力曲线的上边界线(见图22)。J与拟合曲线在Jmax或Δamax（由式（44）得到）边界线的交点定义为Jg（见图22）。Jg应为该尺寸下被测试样的J控制的裂纹扩展行为的上极限。7.5.2δ-Δa阻力曲线的判定每个试样的δmax值按以下三个公式计算，取其中的最小值：……………………………………按照上式计算的最小δmax作为δ-Δa阻力曲线的上边界线(见图22)。δ与拟合曲线在δmax或Δamax（由式（44）得到）边界线的交点定义为δg（见图22）。δg应为该尺寸下被测试样δ控制的裂纹扩展行为的上极限。7.6J0.2BL和δ0.2BL的测定和判定7.6.1J0.2BL的测定按照7.4绘制拟合R曲线，要求在0.1mm和0.3mm钝化线偏置线之间至少有一个数据点，在0.1mm和0.5mm钝化线偏置线之间至少有两个数据点（见图23）。按照式（47）拟合的曲线应至少包括六个数据点。在曲线图上偏置0.2mm处作钝化线的平行线，见图23。拟合曲线与0.2mm偏置线的交点定义为J0.2BL。如果J0.2BL超过Jmax（见），那么J0.2BL无效。如果J-Δa曲线在0.2mm裂纹扩展偏置线交点处的斜率(dJ/da)0.2BL不能满足下式的要求：3.75Rm>0.2BL…………那么按测定的J0.2BL无效。如果J0.2BL符合7.6，也符合8.8，那么按测定的J0.2BL是非尺寸敏感的。如果不是这样，就应该报告尺寸敏感值J0.2BL(B)，B是试样厚度。当应用环境为线弹性但是试样无法得到有效的KIC结果时，在稳定裂纹扩展开始时的线弹性平面应变断裂韧性值可以由下式计算：KJ0.2BL=…………7.6.2δ0.2BL的测定GB/T21143—XXXX按照7.4绘制拟合R曲线，要求在0.1mm和0.3mm钝化线偏置线之间至少有一个数据点，在0.1mm和0.5mm钝化线偏置线之间至少有两个数据点（见图23）。按照式（46）拟合的曲线应至少包括六个数据点。在曲线图上偏置0.2mm处作钝化线的平行线，见图23。拟合曲线与0.2mm偏置线的交点定义为δ0.2BL。如果δ0.2BL超过δmax（见），那么δ0.2BL无效。如果δ-Δa曲线在0.2mm偏置线交点处的斜率(dδ/da)0.2BL不能满足下式的要求：1.87……那么按确定的δ0.2BL无效。如果δ0.2BL符合7.6，也符合8.7，那么按照测定的δ0.2BL是非尺寸敏感的。如果不是这样，就应该报告尺寸敏感值δ0.2BL(B)，B是试样厚度。aJQ0.2BLdOb\c/ //裂纹扩展量(Δa)/mm图23δ0.2BL或J0.2BL的数据间隔7.7通过扫描电镜测定启裂韧度δi和Ji附录D给出了利用伸张区的宽度（SZW）测定启裂韧度δi和Ji值的方法。扫描电镜操作者应该具备解析扫描电镜断口照片的经验。如果SZW不能与稳定裂纹扩展区分，那么不能用此种方法测定δi或Ji。8试验报告GB/T21143—XXXX8.1结构本标准给出了试验报告的格式参考，试验报告应包括七个部分（见8.2到8.8被测材料的描述，试样和试验条件，包括试验环境都应按照8.2注明。机械加工，疲劳裂纹，裂纹前缘的平直度和裂纹长度数据都应符合8.3。导出的断裂参数应该符合8.4到8.8。8.2试样、材料和试验环境（见E.1）。8.2.1试样描述——试样编号；——类型；——裂纹面取向；——取样位置。8.2.2试样尺寸——厚度B和净厚度BN，(mm)；——宽度W，(mm)；——初始相对裂纹长度，a0/W。8.2.3材料描述——材料的成分和标准牌号；——产品成形（板，锻造，铸造等）和状态；——在预制裂纹温度下的拉伸性能的参考值或测量值；——在试验温度下的拉伸性能的参考值或测量值。8.2.4辅助尺寸——跨距S，(mm)；——刀口厚度z（见5.5.1）。8.2.5试验环境——温度(℃);——加载位移速率（mm/min）；——位移控制的类型。8.2.6预制疲劳裂纹的条件——Kf(MPa·m1/2)；——Ff(kN)；——预制疲劳裂纹温度(℃)。8.3试验数据的判定8.3.1限定条件所有满足特定要求的数据都应按照本方法进行判定，只有有效的数据才能用以定义断裂韧度。建议按照表E.2编排8.3.2至8.3.4中描述的数据。力—位移的记录应满足5.7.4的要求。8.3.2裂纹长度的测量按照图15和图16所示，在横跨试样厚度的等间隔的九点上测量裂纹长度。下述值应该在报告中注——机械加工缺口长度（am——疲劳缺口尖部的初始裂纹长度（a0）；——预制疲劳裂纹长度（a0-am——最终裂纹长度（af——平均裂纹扩展量(Δa=af-a0）。8.3.3断口的形貌GB/T21143—XXXX——记录断口特殊形貌的信息；——记录非稳定裂纹扩展例如解理的信息。8.3.4Pop-in——力-位移记录上的每一个pop-in对应的F,x,y和Q；——发生显著pop-in的数量；——第一个显著pop-in的位置和表E.2中注明的信息。8.3.5阻力曲线——阻力曲线的数据包括表E.3单试样试验阻力曲线的数据。8.3.6数据判定的检查表如果符合下述要求，则数据有效：a)试样应满足5.4.1尺寸和公差的要求；b)试验装置应满足5.7误差和同轴度的要求；c)试验机和夹规应符合5.6的准确度要求；d)平均初始裂纹长度a0应在0.45W~0.7W之间，对于KIC试验应在0.45W~0.7W之间；e)预制疲劳裂纹的长度（从机械加工缺口的根部算起）应不小于1.3mm或2.5%W，取其中大者；f)试样两表面的疲劳预制裂纹应在包迹线之内（见图6g)预制疲劳裂纹的应力强度因子应满足的要求；h)中间七点的初始裂纹长度与九点初始裂纹平均值之差应不超过0.10a0；i)中间七点的最终裂纹长度与九点最终裂纹平均值之差应不超过0.10(a0+Δa)；j)力-位移记录的初始斜率应在0.85和1.5之间（便于手工记录的分析k)对于单试样法直接计算的裂纹扩展量，当裂纹扩展量小于等于0.2（W-a0）时，计算的最终裂纹扩展量与九点平均测量的裂纹长度之差应小于后者的15%或0.15mm，取其大者；当裂纹扩展量大于0.2（W-a0）时，这一差值应小于0.03（W-a0l)单试样法估计的初始裂纹长度a0/W与测量的初始裂纹长度a0/W之差应小于后者的2%；m)对于单试样法间接计算裂纹扩展量，当裂纹扩展量小于等于0.2（W-a0）时，计算的最终裂纹扩展量与九点平均测量的裂纹长度之差小于后者的15%或0.15mm，取其大者；当裂纹扩展量大于0.2（W-a0）时，这一差值应小于0.03（W-a0n)7.4.2和7.6.1中要求的数据点数量和间隔应满足δ-Δa曲线和δ0.2BL的测定要求；o)7.4.2和7.6.2中要求的数据点数量和间隔应满足J-Δa曲线和J0.2BL的测定要求。8.4KIC的判定如果KQ（按照6.2.3计算得到的）满足下列有效性判据，则KQ等于KIC，建议按照E.4的格式报告：a)满足8.3的全部要求，包括0.45W≤a0≤0.55W；b)2.5e)Fmax/FQ≤1.10，式中Fmax是试样承受的最大力。8.5δc(B)、δu(B)、δuc(B)和δm(B)的判定尺寸敏感CTOD单点特征值的判定依据由6.3.5给出，采用图2对载荷和位移分类并按照6.4.1测量稳定裂纹扩展量Δa。厚度应以mm为单位，在断裂韧度符号的右下标括号中注明。例如对于试样厚度B=25mm的试验，得到的由Fc和Vc计算的δ0值，断裂韧度值δc(B)应标为δc(25)。8.6Jc(B)、Ju(B)、Juc(B)和Jm(B)的判定GB/T21143—XXXX尺寸敏感单点特征值J的判定依据由6.4.5给出，采用图2对载荷和位移分类并按照6.4.1测量稳定裂纹扩展量Δa。厚度应以mm为单位，在断裂韧度符号的右下标括号中注明。例如对于试样厚度B=25mm的试验，得到的由Fc和Vc计算的J值，断裂韧度值Jc(B)应标为Jc(25)。8.7δ-R曲线的判定按照7.4.2对数据进行幂乘拟合，拟合δ-R曲线。应满足下述要求：a)按8.3判定合格的数据；b)按设定δ-R曲线的极限δg。8.8J-R曲线的判定按照7.4.2对数据进行幂乘拟合，拟合J-R曲线。应满足下述要求：c)按8.3判定合格的数据；d)按设定J-R曲线的极限Jg。8.9δ0.2BL(B)判定为δ0.2BL的条件按照7.6.1计算得到的δ0.2BL(B)如果符合下述条件，则判定为δ0.2BL：a)满足8.3的全部要求；b)幂乘拟合线与0.2mm偏置钝化线交点的切线斜率dδ/da小于0.935(Rm/Rp0.2)；c)15δ0.2BL≤a0；d)15δ0.2BL≤B；e)15δ0.2BL≤W-a0。8.10J0.2BL(B)判定为J0.2BL的条件按照7.6.2计算得到的J0.2BL(B)如果符合下述条件，就判定为J0.2BL：a)满足8.3的全部要求；b)幂乘拟合线在0.2mm偏置钝化线交点的切线斜率dJ/da小于1.875Rm；c)20≤a0；e)20≤W−a0。9测定结果的数值修约试验测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约。如未规定具体要求，应按照以下要求进行修约。对于KIC,KQ,KJ0.2BL以及Jc(B),Ji,Jm(B),Ju(B),Juc(B),J0.2BL,J0.2BL(B)应保留三位有效数字；对于δc(B),δi,δm(B),δu(B),δuc(B),δ0.2BL,δ0.2BL(B)应准确到0.001mm。修约的方法按照GB/T8170。GB/T21143—XXXX（规范性）裂纹面的取向下列各项符号将用来使裂纹面和扩展方向的选取符合产品的特性方向（见GB/T20832）。使用一串带有连字符的字母，在连字符前的字母表示常规的裂纹面的方向，连字符后面的字母表示预期的裂纹扩展方向（见图A.1）。对于锻造金属字母X表示主变形（最大晶粒流动）的方向；字母Z表示最小变形的方向；字母Y表示垂直于X-Z平面的方向。如果试样的取向与产品的特性方向不一致，那么将使用二个字母来表示裂纹面和（或者）预期的裂纹扩展方向（见图A.1b）。如果没有晶粒流的方向（例如铸件可以任意指定参考轴但是必须能够清晰的识别它们。a)与晶粒流动方向一致b)与晶粒流动方向不c)径向晶粒流动，轴向加工方向d)轴向晶粒图A.1断裂平面的确定GB/T21143—XXXX（规范性）应力强度因子和柔度关系B.1应力强度因子B.1.1三点弯曲试样对于三点弯曲试样，应力强度因子系数g1(a0/W)由式B.1给出见参考文献[13]。B.1.2紧凑拉伸试样对于紧凑拉伸试样，应力强度因子系数g2(a0/W)由式B.2给出见参考文献[13]。…………注：为了简化K的计算，在表B.2中给出了对应a0/W的g2(a0/W)的GB/T21143—XXXX表B.1三点弯曲试样的g1(a0/W)值a0/Wg1(a0/W)a0/Wg1(a0/W)GB/T21143—XXXX表B.2紧凑拉伸试样的g2(a0/W)值a0/Wg1(a0/W)a0/Wg1(a0/W)B.2弹性柔度关系以下弹性柔度关系式仅适用于平面应变条件，如材料不满足平面应变状态而满足平面应力状态则应以下弹性柔度关系式仅适用于平面应变条件，如材料不满足平面应变状态而满足平面应力状态则应在公式B.3、B.6、B.8、B.10中删除（1-在公式B.3、B.6、B.8、B.10中删除（1-D2）项。B.2.1三点弯曲试样力F与缺口张开位移VM1关系的公式对于三点弯曲试样力F与缺口张开位移VM1，其弹性柔度VM1/F由式（B.3）给出见参考文献[14]：…