GB/T 24518-2009 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀室外暴露试验方法

　　ICS 77 . 060 H 25

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 24518—2009

　　金属和合金的腐蚀

　　应力腐蚀室外暴露试验方法

　　Corrosion ofmetalsand alloys—

　　Testmethodsforstresscorrosion cracking in outdoorenvironments

　　2009-10-30 发布 2010-05-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 24518—2009

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 原理 1

　　4 . 1 单轴加载拉伸应力腐蚀试验 1

　　4 . 2 C 型环试样应力腐蚀试验 1

　　4 . 3 预裂纹试样应力腐蚀试验 1

　　4 . 4 弯梁试样应力腐蚀试验 2

　　4 . 5 试验类型和适用范围 2

　　5 试验条件 2

　　5 . 1 试验场地 2

　　5 . 2 试验装置 2

　　5 . 3 环境因素监测 5

　　5 . 4 性能检测仪器 5

　　6 试样及制备 5

　　6 . 1 试样的要求 5

　　6 . 2 试样的制备 5

　　7 试验程序 9

　　7 . 1 试验前准备 9

　　7 . 2 试验 10

　　7 . 3 试样的安装 12

　　7 . 4 试验中间检测 13

　　7 . 5 试验中断 13

　　7 . 6 试验终止 13

　　7 . 7 最终检测 13

　　7 . 8 试验后处理 14

　　8 试验记录 14

　　8 . 1 环境因素记录 14

　　8 . 2 试样检测记录 14

　　8 . 3 运行记录 14

　　9 数据处理与结果表述 14

　　9 . 1 概述 14

　　9 . 2 非预裂纹试样应力腐蚀试验 14

　　9 . 3 预裂纹试样应力腐蚀试验 14

　　10 试验报告 15

　　附录 A(资料性附录) 应力腐蚀试验记录表推荐格式 16

　　Ⅰ

　　GB/T 24518—2009

　　前 言

　　本标准的附录 A 为资料性附录 。

　　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归 口 。

　　本标准起草单位：中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院 、国家材料环境腐蚀野外科学研究试验站网综合研究中心 、冶金工业信息标准研究院 。

　　本标准主要起草人：张晓云 、孙志华 、陆峰 、王振尧 、韩薇 。

　　Ⅲ

　　GB/T 24518—2009

　　金属和合金的腐蚀

　　应力腐蚀室外暴露试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了金属及其合金在大气环境下室外暴露的应力腐蚀试验条件 、试样制备 、试验程序 、数据处理与结果分析等 。

　　本标准适用于评价金属及其合金在大气环境下的应力腐蚀 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 14165—2008 金属和合金 大气腐蚀试验 现场试验的一般要求(ISO 8565:1992 , IDT)

　　GB/T 15970 . 1—1995 金 属 和 合 金 的 腐 蚀 应 力腐 蚀 试 验 第 1 部 分：试 验 方 法 总 则(idt ISO 7539-1 :1987)

　　GB/T 15970 . 2 金 属和 合 金 的 腐 蚀 应 力 腐 蚀 试 验 第 2 部 分：弯 梁 试 样 的 制 备 和 应 用(GB/T 15970 . 2—2000 , idt ISO 7539-2:1989)

　　GB/T 15970 . 4 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第 4 部分：单轴加载拉伸试样的制备和应用(GB/T 15970 . 4—2000 , idt ISO 7539-4:1989)

　　GB/T 15970 . 5 金 属 和 合 金 的 腐 蚀 应 力 腐 蚀 试 验 第 5 部 分：C 型 环 试 样 的 制 备 和 应 用(GB/T 15970 . 5—1998 , idt ISO 7539-5:1989)

　　GB/T 15970 . 6—2007 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第 6 部分：恒载荷或恒位移下的预裂纹试样的制备和应用(ISO 7539-6:2003 , IDT)

　　GB/T 19292 . 3 金 属 和 合 金 的 腐 蚀 大 气 腐 蚀 性 污 染 物 的 测 量 ( GB/T 19292 . 3—2003 , ISO 9225:1992 , IDT)

　　3 术语和定义

　　GB/T 15970 . 1—1995 确立的术语和定义适用于本标准 。

　　4 原理

　　4 . 1 单轴加载拉伸应力腐蚀试验

　　使试样承受恒定的载荷，并将受力试样暴露于试验环境中，根据试样完全破断的时间或剩余强度评价材料在实际使用的应力水平下的抗应力腐蚀性能 。

　　4 . 2 犆 型环试样应力腐蚀试验

　　将试样恒载荷或恒应变加载，并将受力试样暴露于试验环境中，根据裂纹出现的时间或临界应力(低于此应力不出现裂纹)评价材料在实际使用的应力水平下的抗应力腐蚀性能 。

　　4 . 3 预裂纹试样应力腐蚀试验

　　对带机械缺口或疲劳预裂纹的试样施加恒定载荷，并将受力试样暴露于试验环境中，借助于平面应变应力强度定量地确定存在于预裂纹试样中裂纹尖端的应力状况，根据临界应力腐蚀强度因子 KISCC 和

　　1

　　GB/T 24518—2009

　　裂纹扩展速率 da/dt评价材料的抗应力腐蚀性能 。

　　4 . 4 弯梁试样应力腐蚀试验

　　把弯曲应力加到具有矩形截面的弯梁试样上，并将受力试样暴露于试验环境中，根据裂纹出现的时间或临界应力评价在所加应力水平下材料在该环境中抗应力腐蚀性能 。

　　4 . 5 试验类型和适用范围

　　根据金属或合金的规格与可能的使用环境，制备不同形式的受力试样，暴露在大气环境中，通过外观检查 、裂纹监测 、断口分析等方法，进行其应力腐蚀敏感性的评价 。本标准推荐的试验类型和适用范围见表 1 。

　　表 1 试验类型和适用范围

　　试 验 类 型

　　适 用 范 围

　　单轴加载拉伸应力腐蚀试验

　　主要适用于镁合金 、铝合金 、钢 、钛合金等的板材 、棒材等

　　C 型环试样应力腐蚀试验

　　主要适用于铝合金管材 、棒材和厚板

　　预裂纹试样应力腐蚀试验

　　双悬臂(DCB) 试样

　　主要适用于铝合金棒材 、厚板及锻件

　　楔形张开加载( WOL) 试样

　　主要适用于钢及钛合金棒材 、厚板及锻件

　　弯梁试样应力腐蚀试验

　　主要适用于能方便地提供具有矩形截面带材 、板材等

　　5 试验条件

　　5 . 1 试验场地

　　试验场地应符合 GB/T 14165—2008 第 4 章的要求，并设置环境因素监测场及大气环境因素测定项 目 的监测仪器 。

　　5 . 2 试验装置

　　5 . 2 . 1 单轴加载拉伸应力腐蚀试验

　　单轴加载拉伸应力腐蚀试验应在具有恒定载荷和持久拉伸能力的装置上进行，该装置应简单 、紧凑 、易于操作和移动，并且抗大气环境腐蚀 。推荐的试验装置由四面镂空的受力支架 、弹簧 、垫块 、试样上下夹头 、定位套筒 、压紧螺母及保护帽罩组成，加载后的示意图见图 1 。

　　a) 棒材试样 b) 板材试样

　　图 1 单轴加载拉伸的弹簧加载装置及加载后的示意图

　　5 . 2 . 2 犆 型环试样应力腐蚀试验

　　C 型环试样采用螺栓与螺母施加应力 。加载用的螺母和螺栓，宜采用与试样相同的材料制作 。 螺栓的长度 L根据具体零件尺寸而定，以保证与环的大小相配合 。推荐的螺栓与螺母的规格见图 2 ,加载后的试样示意图见图 3 。

　　2

　　GB/T 24518—2009

　　单位为毫米

　　图 2 C 型环试样采用螺栓与螺母

　　图 3 C 型环试样加载后的示意图

　　5 . 2 . 3 预裂纹试样应力腐蚀试验

　　预裂纹的双悬臂梁(DCB)试样和楔形张开加载( WOL)试样的应力腐蚀试验采用螺钉和垫块加载 。

　　推荐的 DCB试样的加载螺钉采用硬度大于或等于 45HRC 的钢制作，螺钉的螺纹端，一个是球面，一个是平面，或两个均为球面(见图 4) ,加载后的示意图见图 5 。

　　推荐的 WOL试样的加载螺钉和垫块采用硬度大于 61HRC 的轴承钢或其他材料制作(见图 6) ,加载后的示意图见图 7 。

　　单位为毫米

　　a) 球面端头的加载螺钉

　　b) 平面端头的加载螺钉

　　图 4 DCB试样的加载螺钉

　　3

　　GB/T 24518—2009

　　图 5 DCB试样加载后的示意图

　　单位为毫米

　　a) 加载螺钉

　　b) 加载垫块

　　图 6 WOL试样的加载螺钉与垫块

　　图 7 WOL试样加载后的示意图

　　4

　　GB/T 24518—2009

　　5 . 2 . 4 弯梁试样应力腐蚀试验

　　用于加载试样的夹具，应采用在试验环境中耐蚀的材料制成，并避免产生电偶腐蚀 。若采用塑料夹具，在试验过程中，应不发生明显变形 。 推荐用于弯梁试样的夹具形状和尺寸见图 8 ,加载后的示意图见图 9 。

　　单位为毫米

　　图 8 弯梁试样的夹具形状和尺寸

　　图 9 弯梁试样加载后的示意图

　　5 . 3 环境因素监测

　　按照 GB/T 19292 . 3 规定的方法和要求检测大气环境 中 的 污 染 物 。 环 境 温 度 、空 气 湿 度 、大 气 压力 、大气降水 、风向和风速 、日照时数 、太阳辐射 、天气现象等按照相关试验规程进行监测 。

　　5 . 4 性能检测仪器

　　5 . 4 . 1 读度数显微镜

　　用于监测预裂纹试样的裂纹长度，读度数显微镜的精度为 0 . 01 mm 。也可通过电阻法 、背面应变法或位移引伸法进行裂纹长度的测量 。

　　5 . 4 . 2 扫描电镜

　　用于观测试样断口的微观形貌 。

　　6 试样及制备

　　6 . 1 试样的要求

　　根据材料的规格与形状以及试验的评价要求选择试样的形式和施加的载荷强度 。每组试验平行试样的数量为(3 ~ 5)个 。试样表面粗糙度应保持一致，棱角处光滑无毛刺，圆弧与工作段连接处应圆滑，试样表面无划伤 。

　　6 . 2 试样的制备

　　6 . 2 . 1 单轴加载拉伸应力腐蚀试样

　　单轴加载拉伸应力腐蚀试样取向根据试验目的 、材料尺寸和形状而定 。板材一般取横向，小截面的型材和棒材取纵向，对大截面的材料和零件以高度方向取样为主 。推荐的便携式拉伸应力腐蚀试验器

　　5

　　GB/T 24518—2009

　　的试样尺寸参见图 10 。也可按 GB/T 15970 . 4 规定的方法制备 。

　　单位为毫米

　　a) 铝合金 、镁合金板材试样

　　b) 铝合金 、镁合金棒材试样

　　c) 钢 、钛合金板材试样

　　d) 钢 、钛合金棒材试样

　　图 10 推荐的便携式弹簧加载夹具的试样的形状和尺寸

　　6

　　GB/T 24518—2009

　　6 . 2 . 2 犆 型环应力腐蚀试样

　　C 型环应力腐蚀试样的取样方法见图 11 。推荐的试样尺寸和试样图分别见表 2 和图 12 。也可按GB/T 15970 . 5 规定的方法制备 。

　　a) 管材 b) 棒材和型材

　　c) 厚板

　　图 1 1 各种产品的取样方法示意图

　　表 2 犆 型环试样的外径和壁厚

　　外径 D0 mm

　　壁厚 δ mm

　　32

　　2 . 5

　　20

　　1 . 5

　　16

　　1 . 5

　　单位为毫米

　　图 12 犆 型环试样的形状和尺寸

　　6 . 2 . 3 预裂纹应力腐蚀试样

　　预裂纹应力腐蚀试样的取样方法见图 13 。铝合金厚板的 DCB试样取短横向 Z-X(S-L) , 一般钢及钛合金的 WOL试样取 Y-X(T-L)方向，其中 X(L) 为纵向(晶粒流动方向)，Y(T) 为长横向，Z(S) 为短横向，第一个字母表示施加应力的方向，第二个字母表示裂纹扩展的方向 。 推荐的铝合金 DCB 试样和钢及钛合金 WOL试样尺寸分别参见图 14 和图 15 ,也可按 GB/T 15970 . 6—2007 规定的方法制备 。

　　7

　　GB/T 24518—2009

　　按图 15 制试样时，表面 A1 对 A2 的不垂直度允许公差 0 . 1 mm,其他各面部垂直度 0 . 06 mm ; M16中心线与厚度的中心线相重合，与φ18 孔中心线垂直;试样热处理前粗加工，热处理后精加工 。在打号区进行打号以用于区分试样，两面刻线以标识中心位置 。

　　a) 矩形截面的基本断裂平面 b) 非基本断裂平面

　　c) 径向晶粒流向 轴向加工 d) 轴向晶粒流向 径向加工

　　图 13 试样在各种形式的材料中的取向

　　单位为毫米

　　图 14 推荐的铝合金 DCB试样的形状和尺寸

　　8

　　GB/T 24518—2009

　　单位为毫米

　　图 15 推荐的钢或钛合金 WOL试样的形状和尺寸

　　6 . 2 . 4 弯梁应力腐蚀试样

　　弯梁应力腐蚀试样应沿材料轧制方向切取，试样的厚度通常由材料的力学性能和所供产品的形状决定 。推荐的试样的形状和尺寸见图 16 ,建议用非切削面作为试验表面 。也可按 GB/T 15970 . 2 规定的方法制备 。

　　单位为毫米

　　图 16 弯梁试样的形状和尺寸

　　7 试验程序

　　7 . 1 试验前准备

　　7 . 1 . 1 试样的清洗与标识

　　试验前对试样进行表观检查，清洗除油，缺口试样应特别注意清洗缺 口 。试样应打上永久的识别标记，标记的位置应不影响试验结果 。

　　7 . 1 . 2 初始尺寸测量

　　7 . 1 . 2 . 1 单轴加载拉伸应力腐蚀试样

　　根据不同的试样规格进行尺寸测量，其中板材试样测量其工作段的厚度和宽度，棒材试样测量其工作段的直径 。并计算其截面积，记录表格参见附录 A 中表 A. 1 。

　　7 . 1 . 2 . 2 C 型环应力腐蚀试样

　　在加力孔两侧测量 C 型环试样的外径(D0 ) ,取两次测量的平均值 。沿 C 型环试样中心线至少在两个位置上测量 C 型环试样的 厚 度(δ) ,取 其 平 均 值，测 量 精 度 为 ± 0 . 01 mm,按 公 式(1) 计 算 平 均 直 径

　　9

　　GB/T 24518—2009

　　(D)。并进行记录，记录表格参见附录 A 中表 A. 2 。

　　D = D0 - δ …………………………………( 1 )

　　式中：

　　D— 平均直径，单位为毫米(mm) ;

　　D0 — 加应力前试样的外径，单位为毫米(mm) ;

　　δ— 试样壁厚，单位为毫米(mm) 。

　　7 . 1 . 2 . 3 预裂纹应力腐蚀试样

　　7 . 1 . 2 . 3 . 1 双悬臂梁(DCB)试样

　　预制裂纹前进行尺寸测量，包括试样的厚度(B)、试样的半高(h)、试样的长度(L)，以及加载前试样加载中心线处的缺口宽度(V0 )(见图 14) 。并进行记录，记录表格参见附录 A 中表 A. 3 。

　　7 . 1 . 2 . 3 . 2 楔形张开加载(WOL)试样

　　预制裂纹前进行尺寸测量，包括试样的宽度(W)和试样的厚度(B)，并进行记录，记录表格参见附录 A 的表 A. 4 。

　　7 . 1 . 2 . 4 弯梁应力腐蚀试样

　　测量试样厚度及夹具外支点间的距离并记录，记录表格参见附录 A 中表 A. 5 。

　　7 . 2 试验

　　7 . 2 . 1 试样的加载

　　7 . 2 . 1 . 1 单轴加载拉伸应力腐蚀试验

　　采用图 1 所示的装置对试样加载时，将试样通过上 、下夹头安装在主承力框架内，利用弹簧对试样施加轴向载荷，使试样承受恒定的拉伸应力 。按公式(2)计算需要施加的载荷：

　　P = k× Rp0 . 2 × S ………………………………( 2 )

　　式中：

　　P— 试验载荷，单位为牛(N) ;

　　k— 材料屈服强度的百分数;

　　Rp0 . 2 — 材料的规定非比例延伸强度，单位为牛每平方毫米(N/mm2 ) ; S— 试样工作段截面积，单位为平方毫米(mm2 ) 。

　　7 . 2 . 1 . 2 C 型环试样应力腐蚀试验

　　采用螺栓与螺母施加应力，旋紧螺母，使试样受力，直至直径的减小达到所需值 。直径的减小用游标卡尺测量，所需直径的减小值(Δ)按公式(3)和公式(4)求出：

　　D0F = D0 - Δ ( 3 )

　　Δ = FπD2 /4EδZ ( 4 )

　　式中：

　　D0F — 加应力后试样的外径，单位为毫米(mm) ;

　　D0 — 加应力前试样的外径，单位为毫米(mm) ;

　　Δ— 直径的减小值，施加所需应力时，D0 需要改变的数值，单位为毫米(mm) ;

　　F— 所需应力值，但应低于材料的屈服强度，单位为兆帕( MPa) ;

　　D— 平均直径(D0 -δ) , 单位为毫米(mm) ;

　　E— 弹性模量，单位为兆帕( MPa) ;

　　δ— 试样壁厚，单位为毫米(mm) ;

　　Z— 校正系数，见图 17 。

　　10

　　GB/T 24518—2009

　　图 17 校正系数对应表

　　7 . 2 . 2 预裂纹试样的应力腐蚀试验

　　7 . 2 . 2 . 1 双悬臂梁(DCB)试样

　　双悬臂梁(DCB)试样借助装载试样两臂上的两个螺栓相对进行 自加载，即对称地旋进试样两臂上的两个螺栓，直到两观测面出现突进裂纹并达到 2 . 5 mm ~ 4 . 0 mm 为止 。用读数显微镜测量并记录两表面的初始裂纹长度(a0 ) ,加载后试样 中 心 线 处 的 缺 口 宽 度(V1 ) ,并 按 公 式(5) 计 算 试 样 的 张 开 位 移(V)(见图 18) 。

　　V = V1 -V0 ……………………………………( 5 )

　　式中：

　　V— 试样的张开位移，单位为毫米(mm) ;

　　V0 — 加载前试样加载中心线处的缺口宽度，单位为毫米(mm) ;

　　V1 — 加载后试样中心线处的缺口宽度，单位为毫米(mm) 。

　　图 18 双悬臂(DCB)试样断口图

　　7 . 2 . 2 . 2 楔形张开加载(WOL)试样

　　7 . 2 . 2 . 2 . 1 预制疲劳裂纹

　　应参照 GB/T 15970 . 6—2007 预制疲劳裂纹 。在加载前预制疲劳裂纹，预制疲劳裂纹前应用汽油等溶剂将试样的表面及线切割槽清洗干净 、吹干 。用于预制疲劳裂纹的试验机，对试样加载时，应使切口附近的应力分布对称，并且施加力的准确度达 ±2 . 5%以内 。疲劳裂纹长度为 2 . 0 mm ~ 2 . 5 mm 。为保证疲劳裂纹分析的有效性，应检查两侧面上的疲劳裂纹，使与裂纹中心面偏离均不大于 10 °。 预制疲劳裂纹时，最大疲劳强度因子 Kf 不超过 0 . 6KIC 。疲劳应力比 R 应满足 0

　　11

　　GB/T 24518—2009

　　7 . 2 . 2 . 2 . 2 加载

　　预制完疲劳裂纹的试样测量表面裂纹长度 a0 ,见图 19 。确定欲加初始应力强度 KIi 后，根据公式(6)和 公 式 (7) 计 算 试 样 的 张 开 位 移(V)。 初 始 应 力 强 度 KIi 一 般 应 低 于 材 料 的 KIC 值，可 参 考GB/T 15970 . 6—2007 的 7 . 6 . 2 用折半法进行 。加载时旋转螺栓，匀速加载，同时用千分表或引伸计测量试样的张开位移，直至达到欲加的位移 V。测量表面裂纹长度及实际的张开位移 V。并进行记录，记录表格参见附录 A 中表 A. 4 。

　　K …………………………………( 6 )

　　Y = e[ 10 . 5038-115 . 596 6 +408 . 388 6 2 -708 . 341 4 3 +602 . 049 1 4 -200 . 823 5 5 ] ……( 7 )式中：

　　E— 材料的弹性模量，单位为兆帕( MPa) ;

　　V— 试样的张开位移，单位为米(m) ;

　　a0 — 试样加载前表面裂纹长度，单位为米(m) ;

　　W — 试样的宽度，从试样加载中心线处到试样末端的距离(见图 15) , 单位为米(m) 。

　　图 19 楔形张开加载(WOL)试样断面图

　　7 . 2 . 3 弯梁试样应力腐蚀试验

　　弯梁试样采用恒应变三点加载法加载 。三点加载试样的最大应力出现在凸型表面的中部，并线性下降至外支点处为零 。 凸型表面中点的弹性应力按公式(8)计算 。将试片装在夹具上(见图 9) ,试样两端固定，拧紧装有球状顶尖的螺栓，在中点将试样顶弯，使试片造成应力 。加力时应缓慢使试样弯曲，不允许超过应加挠度 。

　　……………………………………( 8 )

　　式中：

　　σ— 最大张应力，单位为兆帕( MPa) ;

　　E— 弹性模量，单位为兆帕( MPa) ;

　　δ— 试样厚度，单位为毫米(mm) ;

　　Y— 最大挠度，单位为毫米(mm) ;

　　H— 外支点间的距离，单位为毫米(mm) 。

　　7 . 2 . 4 夹具与试样连接部位的防护

　　对夹具与试样连接的部位采取密封胶密封或涂绝缘漆的方式进行防护处理，防止电偶腐蚀的产生 。

　　7 . 3 试样的安装

　　加载后应尽快将试样放置于暴露环境中 。其中单轴加载拉伸应力腐蚀试样放置于暴露场内距地面1 m左右的平台上;C 型环试样和弯梁试样受拉应力面向上放置于 45 °暴露架上;预裂纹试样缺 口 向上

　　12

　　GB/T 24518—2009

　　放置于 45 °暴露架上 。

　　7 . 4 试验中间检测

　　7 . 4 . 1 概述

　　试验周期和检查周期应根据被试验材料种类 、性能决定，试验开始后要定期检查并记录试样表面情况，如试样外观变化 、腐蚀和裂纹出现的时间 、腐蚀的类型等;预制裂纹的试样定期测量并记录裂纹扩展的长度 。试验早期应每周检查 2 次 ~ 3 次，根据试验情况或裂纹扩展速率可以适当延长或缩短观察和测量的时间间隔 。

　　7 . 4 . 2 单轴加载拉伸应力腐蚀试样

　　目视检查单轴加载拉伸应力腐蚀试样的腐蚀和破裂情况 。

　　7 . 4 . 3 犆 型环应力腐蚀试样

　　目视或采用 5 倍 ~ 20 倍放大镜检查 C 型环应力腐蚀试样的裂纹萌生 、扩展和开裂情况 。

　　7 . 4 . 4 预裂纹应力腐蚀试样

　　采用读数显微镜定期测量预裂纹试样的裂纹扩展速率 。

　　7 . 4 . 5 弯梁试样应力腐蚀试验

　　目视检查弯梁试样的腐蚀和破裂情况 。

　　7 . 5 试验中断

　　当试验发生下列任何一种情况时，可以中断试验：

　　a) 试样结构损坏，已无法进行性能测试;

　　b) 不能满足安全要求，或出现危及安全的情况 。

　　7 . 6 试验终止

　　7 . 6 . 1 单轴加载拉伸应力腐蚀试验

　　单轴加载拉伸应力腐蚀试样断裂后应及时取下，保护断 口，存放于干燥器中，并及时进行相关性能检测 。对于超过试验总周期而未破裂的试样，根据具体试验要求确定继续进行试验或终止试验后测量其力学性能 。

　　7 . 6 . 2 犆 型环试样应力腐蚀试验

　　C 型环应力腐蚀试样出现明显可见的裂纹时，应及时取下试样，存放于干燥器中 。对于超过试验总周期而未出现裂纹的试样，根据具体试验要求确定继续进行试验或终止试验后进行微观检查分析 。

　　7 . 6 . 3 预裂纹试样应力腐蚀试验

　　预制裂纹的应力腐 蚀 试 样，当 裂 纹 扩 展 速 率 小 于 或 等 于 10 - 10 m/s 时，将 试 样 取 下，存 放 于 干 燥器中 。

　　7 . 6 . 4 弯梁试样应力腐蚀试验

　　弯梁试样出现明显可见的裂纹时，应及时取下试样，存放于干燥器中 。对于超过试验总周期而未破裂的试样，根据具体试验要求确定继续进行试验或终止试验后进行微观检查分析 。

　　7 . 6 . 5 终止试验

　　当试验发生下列任何一种情况时，可以终止试验：

　　a) 试验双方商定的试验期满(周 、月 、年);

　　b) 试样主要性能指标下降率达到规定值 。

　　7 . 7 最终检测

　　所有试样应在放大倍数(8 ~ 16)倍下进行外观检查，确定裂纹的特征和位置以及存在的腐蚀产物 。根据需要对有裂纹的试样或破断试样进行金相分析 。

　　对于无裂纹的单轴加载拉伸试样进行拉伸试验，并与基体材料的抗拉强度和伸长率等进行比较 。

　　对预制裂纹的试样，试验结束后将试样打开，在 25%B、50%B、75%B三个位置上同时测定裂纹长

　　—

　　度 a1 、a2 、a3 ,并按公式(9)计算平均值 a-，作为计算 KISCC 的有效裂纹长度 。双悬臂(DCB) 试样断面图和

　　13

　　GB/T 24518—2009

　　楔形张开加载( WOL)试样断面图分别见图 18 和图 19 。

　　…………………………………( 9 )

　　式中：

　　a-— 试验截止时试样断口上的有效裂纹长度，单位为米(m) ;

　　a1 — 试验截止时试样断口上 25%B处的裂纹长度，单位为米(m) ;

　　a2 — 试验截止时试样断口上 50%B处的裂纹长度，单位为米(m) ;

　　a3 — 试验截止时试样断口上 75%B处的裂纹长度，单位为米(m) 。

　　7 . 8 试验后处理

　　试验后对试样断口进行清洗，用扫描电镜观察断口形貌，也可磨制金相试样进行观察 。

　　8 试验记录

　　8 . 1 环境因素记录

　　环境因素记录按照相关试验规程要求记录，并可根据实际需求进行选择，特殊因素记录表格，也可根据实际情况自行设计 。

　　8 . 2 试样检测记录

　　应记录试验材料及热处理状态 、试样形式和取样方向 、施加载荷强度 、试验环境 、试验开始与终止时间 、腐蚀出现的时间和腐蚀形态 、裂纹产生或试样破断的时间 、裂纹扩展长度 、断口形貌等 。具体的记录表格参见附录 A 。

　　8 . 3 运行记录

　　对预裂纹试样应详细记录每次测量裂纹的时间和裂纹长度 。

　　9 数据处理与结果表述

　　9 . 1 概述

　　一般情况下全部报出所得试样的试验数据;若测定应力-寿命曲线，则绘出应力-寿命数据的分散带图形 。

　　9 . 2 非预裂纹试样应力腐蚀试验

　　单轴加载拉伸试样 、C 型环试样和弯梁试样根据在一定环境和应力水平条件下材料或试样的破坏时间和临界应力值(σKP ) ,进行材料的应力腐蚀开裂倾向的评定 。根据需要有 裂 纹 的 试 样 进 行 金 相 分析;无裂纹的试样进行拉伸试验，并与基体材料的抗拉强度和伸长率等进行比较 。破坏时间为裂纹的首次出现或试样整体分离或某个商定的中间条件的时间 。

　　采用临界应力值(σKP )进行评定，即在一系列初始应力或应力强度水平下进行试样的暴露试验，测定应力-破断时间曲线，获得临界应力值 。可采用二元搜索法确定临界应力，第一次试验应在特定的初始应力下(即有关材料抗拉强度的一半)进行，以后的试验参照 GB/T 15970 . 1—1995 中 10 . 4 的图 1 所示的程序，按上一次试验是否发生试样破断，考虑在抗拉强度的另一百分数下进行 。

　　9 . 3 预裂纹试样应力腐蚀试验

　　9 . 3 . 1 计算裂纹扩展速率

　　根据记录的裂纹长度(a)和时间(t)数据，计算裂纹扩展速率和相对应的 KI;绘制 KI曲线，并求出 Ⅱ 区裂纹扩展速率 。

　　9 . 3 . 2 计算应力腐蚀开裂界限应力强度因子 KISCC

　　9 . 3 . 2 . 1 预制裂纹的 DCB试样

　　应力腐蚀开裂界限应力强度因子 KISCC 按公式(10)进行计算 。

　　14

　　GB/T 24518—2009

　　K

　　式中：

　　KISCC — 应力腐蚀开裂界限应力强度因子，单位为 MPa · m1/2 ;

　　E— 材料的弹性模量，单位为兆帕( MPa) ;

　　V— 试样的张开位移，单位为米(m) ;

　　h— 试样的半高，单位为米(m) ;

　　a-— 试验截止时试样断口上的有效裂纹长度，单位为米(m) 。

　　9 . 3 . 2 . 2 预制裂纹的 WOL试样

　　应力腐蚀开裂界限应力强度因子 KISCC 按公式(11)进行计算 。

　　K

　　Y = e[ 10 . 5038-115 . 596 6(w(a)- )+408 . 388 6(w(a)- )2 -708 . 341 4(w(a)- )3 +602 . 049 1(w(a)- )4 -200 . 823 5(w(a)- )5 ] ………( 12 )

　　式中：

　　KISCC — 应力腐蚀开裂界限应力强度因子，单位 MPa · m1/2 ;

　　E— 材料的弹性模量，单位为兆帕( MPa) ;

　　V— 试样的张开位移，单位为米(m) ;

　　a-— 试样断口的平均长度，单位为米(m) ;

　　w — 试样的宽度，从试样加载中心线处到试样末端的距离(见图 15) , 单位为米(m) 。结合腐蚀开裂界限强度因子 KISCC 及开裂后试样的断口形貌进行评定 。

　　9 . 3 . 3 预裂纹应力腐蚀评定

　　根据对预裂纹应力腐蚀试样裂纹扩展的监测结果 、测定的裂纹扩展速率 da/dt、试验达到截止条件后计算取得的应力腐蚀开裂界限强度因子 KISCC 及开裂后试样的断口形貌进行评定 。

　　10 试验报告

　　试验报告一般应包括以下内容：

　　a) 试验方法的标准号;

　　b) 材料的牌号 、规格 、热处理状态及来源;

　　c) 材料的化学成分 、力学性能数据;

　　d) 试样形式 、取样方向;

　　e) 大气环境暴露地点和环境特征;

　　f) 试验开始时间和终止时间;

　　g) 试验数据和结果;

　　h) 必要时说明断口情况 。

　　15

　　GB/T 24518—2009

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　应力腐蚀试验记录表推荐格式

　　表 A.1 单轴加载拉伸应力腐蚀试验记录表

　　试样编号

　　挂牌号

　　试样尺寸mm

　　截面积 s/ mm2

　　应力水平

　　试验应力MPa

　　试验负荷kg

　　投样时间

　　断裂时间

　　持续时间

　　备注

　　16

　　17

　　GB/T 2 4 5 1 8 — 2 0 0

　　表 A.2 C 型环试样应力腐蚀试验记录表

　　试 验 号

　　挂 牌 号

　　外径 D0 / mm

　　壁厚 δ/ mm

　　平均

　　直径D/mm

　　应力水平

　　试验

　　应力MPa

　　变形量Δ/mm

　　变形后尺寸D0F /mm

　　投样时间

　　断裂时间

　　持续时间

　　备注

　　1

　　2

　　3

　　平均

　　1

　　2

　　3

　　平均