ASTM E399-08
金属材料平面应变断裂韧性的标准试验方法

Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness K Ic of Metallic Materials

被代替

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标准号

ASTM E399-08

发布

2008年

发布单位

美国材料与试验协会

替代标准

ASTM E399-09

当前最新

ASTM E399-23

 

 

适用范围

通过该测试方法测定的性能KIc表征材料在中性环境中在存在尖锐裂纹的情况下在基本线弹性应力和严格的拉伸约束下的抗断裂能力，使得（1）裂纹附近的应力状态前端接近三拉伸平面应变，并且 (2) 与裂纹尺寸、试样厚度和裂纹前面的韧带相比，裂纹尖端塑性区很小。 KIc 值的变化可以预期在样本比例、a/W 和 W/B 的允许范围内。 KIc 也可能随着韧带尺寸的增加而增加。然而，尽管存在这些变化，KIc 被认为代表了环境中以及测试速度和温度下断裂韧性的下限值（对于 2% 的表观裂纹扩展）。对于因解理断裂而失效的材料，可以获得较低的 KIc 值；例如，处于延性至脆性转变区域或以下的铁素体钢，其中裂纹前沿长度以独立于裂纹前沿约束的随机方式影响测量。本测试方法不适用于此类材料，用户可参考测试方法 E 1921 和 E1820。同样，该测试方法不适用于高韧性或高抗撕裂材料，其失效伴随着明显的塑性。测试方法 E 1820 给出了测试弹塑性材料的指南。通过该测试方法获得的 KIc 值可用于估计使用中材料的失效应力和裂纹尺寸之间的关系，其中上述高约束条件将会是预期的。关于线弹性断裂力学方面的该测试方法的开发基础的背景信息可以在参考文献（1）和（3）中找到。当 KI 值小于 KIc 时，循环力会导致裂纹扩展。循环力或持续力（如应力腐蚀裂纹或蠕变裂纹扩展）下的裂纹扩展可能会受到温度和环境的影响。因此，KIc应用于服务组件设计时，应考虑实验室测试与现场条件的差异。平面应变断裂韧性测试很不寻常，因为无法提前保证在特定测试中确定有效的 KIc。因此，遵守该测试方法指定的有效性标准至关重要。残余应力会对指示的 KQ 和 KIc 值产生不利影响。对于从热处理过的或以其他方式未消除应力的库存、焊件、复杂的锻造零件或有意引起残余应力的零件中取出的样品，这种影响尤其显着。残余应力的迹象包括试样加工过程中的变形、取决于试样配置的结果以及不规则的疲劳预裂纹扩展（裂纹前部曲率过大或平面外扩展）。 Guide B 909 为无法完全消除应力的铝合金产品的平面应变断裂韧性测试提供了补充指南。指南 B 909 包括用于识别何时残余应力......的附加指南

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