ГОСТ 25.506-85

Группа В09

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Расчеты и испытания на прочность

     
МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ

Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении

     
Design, calculation and strength testing. Methods of mechanical testing of metals. Determination of fracture toughness characteristics under the static loading

МКС 77.040.10     

ОКСТУ 0809

     Дата введения 1986-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 марта 1985 г. N 902 дата введения установлена 01.01.86

Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

Настоящий стандарт устанавливает методы механических испытаний для определения характеристик трещиностойкости металлов при статическом кратковременном нагружении на образцах толщиной не менее 1 мм при температуре от минус 269 °С до плюс 600°С.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Обозначения и единицы измерения величин, применяемые в настоящем стандарте, указаны в приложении 1.

Примечание. Пояснения к обозначениям приведены в приложении 2.

1.2. Для определения характеристик трещиностойкости испытывают с записью диаграмм "нагрузка-смещение" ("") или "нагрузка-прогиб" ("") образцы с предварительно нанесенной усталостной трещиной.

1.3. По результатам испытаний определяют следующие основные характеристики трещиностойкости:

силовые - критические коэффициенты интенсивности напряжений (или ): , , , ;

деформационная - раскрытие в вершине трещины ;

энергетические - критические значения -интеграла ил

и .

1.4. Трещиностойкость металлов оценивают по одной или нескольким силовым, деформационным и энергетическим величинам , , , , , .

При выполнении условий корректности определения характеристик трещиностойкости (п.5.1.3.2; 5.1.5.1 и 5.1.6) основной является величина .

В случае невыполнения условий корректности величин , , трещиностойкость металлов оценивают по величинам , , .

Прим

ечания:

1. Для определения трещиностойкости металлов в широком диапазоне длин трещин допускается использовать предел трещиностойкости (приложение 3).

2. Методы построения температурных зависимостей характеристик трещиностойкости и определение критических температур для малоуглеродистых и низколегированных сталей описаны в приложении 4.

1.5. Определяемые по настоящему стандарту характеристики трещиностойкости (наряду с другими характеристиками механических свойств) могут быть использованы для:

сравнения различных вариантов химического состава, технологических процессов изготовления, обработки и контроля качества металлов и сплавов;

сопоставления материалов при обосновании их выбора для машин и конструкций;

расчетов на прочность несущих элементов конструкций с учетом их дефектности, геометрических форм и условий эксплуатации;

анализа причин аварий и разрушений конструкций.

1.6. Для металлов, предназначенных для использования в машинах и конструкциях с заданными условиями эксплуатации, могут быть применены методы испытаний, типы образцов и характеристики трещиностойкости металла в соответствии с отраслевыми нормативно-техническими документами.

2. ОБРАЗЦЫ И ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЕ

2.1. Для определения характеристик трещиностойкости применяют следующие образцы: тип 1 - плоский прямоугольный с центральной трещиной для испытаний на осевое растяжение (черт.1); тип 2 - цилиндрический с кольцевой трещиной для испытаний на осевое растяжение (черт.2); тип 3 - прямоугольный компактный образец с краевой трещиной для испытаний на внецентренное растяжение (черт.3); тип 4 - плоский прямоугольный образец с краевой трещиной для испытаний на трехточечный изгиб (черт.4).

Тип 1

     
- расстояние между частями образца, служащими для крепления в захватах;

;  ;

;  ;

Черт.1

Тип 2

     
- расстояние между частями образца, служащими для крепления в захватах;

; ;

мм и

Черт.2

Тип 3

; ; ; ;

;  ;  ;

Черт.3

Тип 4

- расстояние между опорами

; ; ;

; ;

Черт.4

2.2. Соотношение размеров и схемы нагружения образцов показаны на черт.1-4. При этом рекомендуются следующие размеры образцов:

тип 1 ширина не менее 50 мм;

тип 2 диаметр не менее 12 мм;

тип 3 толщина не менее 20 мм;

тип 4 толщина не менее 10 мм.

В образцах типов 1 и 2 форму и размеры частей, служащих для крепления и нагружения, определяют после выбора конструкции захватов. Размер назначают в зависимости от способа изготовления надреза и крепления образца так, чтобы он не разрушился в захватах.

Примечания:

1. Для образцов типов 1, 3, 4 шероховатость их боковой поверхности вблизи вершины надреза и исходной усталостной трещины должна соответствовать 8-му классу.

2. Рекомендации по выбору образцов приведены в приложении 5.

2.3. Инициирующий надрез в образце типа 2 показан на черт.2, а в остальных - на черт.5. Ориентация надреза в случае анизотропии механических свойств должна быть одинаковой для всех образцов при данных испытаниях.

Для образцов типа 1 применяют надрезы вариантов 1, 2, 3 (черт.5), для образцов типов 3 и 4 вариантов 1 и 2.

Надрез изготовляют с помощью специальных фрез (см. черт.5, варианты 1 и 2) или шлифовального круга (вариант 2), пропиливанием от центрального отверстия (вариант 2) или электроискровым способом (вариант 3). В отдельных случаях допускается комбинировать различные способы. Инициирующий надрез для образца типа 2 изготовляют на токарном станке с последующей шлифовкой.

Примечание. Для уменьшения нагрузки и времени, необходимых для зарождения трещин, можно применять лазерную, электронно-лучевую и другие обработки вершины надреза при условии, что область нарушенного состояния исходного материала у вершины надреза будет меньше длины создаваемой исходной усталостной трещины.

мм

Черт.5

2.4. При вырезке и изготовлении образцов необходимо обеспечить минимальные наклеп, остаточные напряжения, а также изменения структуры и фазового состава в зоне разрушения образца. Окончательную механическую обработку образцов и нанесение исходной усталостной трещины проводят после термической обработки образцов.

2.5. Усталостную трещину наносят таким образом, чтобы контур надреза находился между прямыми, пересекающимися под углом 2 20° - 30° в вершине трещины (черт.5), а разность была не меньше 1,5 мм.