高强钢断裂韧性<i>K</i><sub>IC</sub>的小尺寸试样评价方法

doi:10.11901/1005.3093.2018.107

材料研究学报

2018, Vol. 32

Issue (8): 561-566 DOI: 10.11901/1005.3093.2018.107

研究论文

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高强钢断裂韧性K_IC的小尺寸试样评价方法

段启强^1,², 王斌², 张鹏^1,²(

), 屈瑞涛^1,², 张哲峰^1,²(

)

1 中国科学院大学北京 100049
2 中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂研究部沈阳 110016

Small Size Specimen Evaluation Method for Fracture Toughness K_IC of High Strength Steel

Qiqiang DUAN^1,², Bin WANG², Peng ZHANG^1,²(

), Ruitao QU^1,²(

), Zhefeng ZHANG^1,²

1 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China.
2 Materials Fatigue and Fracture Division, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China.

引用本文:

段启强, 王斌, 张鹏, 屈瑞涛, 张哲峰. 高强钢断裂韧性K_IC的小尺寸试样评价方法[J]. 材料研究学报, 2018, 32(8): 561-566.
Qiqiang DUAN, Bin WANG, Peng ZHANG, Ruitao QU, Zhefeng ZHANG. Small Size Specimen Evaluation Method for Fracture Toughness K_IC of High Strength Steel[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2018, 32(8): 561-566.

全文: PDF(3636 KB) HTML

摘要:

研究了不同尺寸的0Cr13Ni8Mo2Al沉淀硬化高强钢断裂韧性试样的断口形貌和断裂机理。结果表明：断裂韧性试样的拉断区可分为裂纹慢速扩展区(解理区)和快速扩展区(韧窝区);而断裂能,则主要消耗在裂纹慢速扩展区内。本文建立了断裂韧性K_IC的小尺寸试样评价方法。根据该方法,使用小尺寸试样测得的断裂韧性K_IC值与使用标准试样测得的断裂韧性K_IC值之间的相对误差为9%,没有超过10%。这个结果表明,使用小尺寸试样评价方法测出的金属材料的断裂韧性K_IC值是十分可靠的。

关键词 ：金属材料, 高强钢, 小尺寸试样, 断裂机理, 断裂韧性K_IC

Abstract：

ABSTRAT In the present study, the 0Cr13Ni8Mo2Al precipitation hardening high strength steel was selected as the experimental material, and the fracture morphologies and the relevant mechanisms of fracture toughness specimens with different sizes were studied. Results show that, according to the difference of fracture mechanisms, the tensile fracture region of fracture toughness specimens can be divided into crack slow propagation zone (cleavage zone) and fast propagation zone (dimple zone); and the fracture energy is mainly consumed in the crack slow propagation zone. A small size specimen evaluation method for fracture toughness K_IC was established in this study, and the relative error between the fracture toughness K_IC value obtained with this method and that with the standard specimen is 9%. This means that the fracture toughness K_IC value of the metallic materials obtained with the small size specimen evaluation method is very reliable.

Key words： metallic materials high strength steel small size specimen fracture mechanisms fracture toughness K_IC

收稿日期: 2018-01-16

ZTFLH:

TG142

基金资助:资助项目国家自然科学基金(51331007,U1664253和51771205)

作者简介:

作者简介段启强,男,1980年生,博士生

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表1 几种钢铁材料的力学性能[4, 5]以及开展断裂韧性KIC试验需要满足的条件

表2 断裂韧性试样的尺寸

表3 断裂韧性实验结果

图1 不同尺寸断裂韧性试样的力-位移曲线

图2 不同尺寸断裂韧性试样的宏观断口形貌

图3 断裂韧性试样的微观断裂形貌

图4 裂纹慢速扩展区断裂面示意图

图5 试样厚度(B)与KQ的关系

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