I C S 7 7 . 0 6 0 H 2 5 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B / T2 0 1 2 0 . 1 一2 0 0 6 / 1 5 01 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验 第 1 部分: 循环失效试验 C o r r o s i o no f me t a l s a n da l l o y s 一C o r r o s i o nf a t i g u e t e s t i n g 一 P a r t l : C y c l e s t ofai l u r e t e s t i n g ( 1 5 0 1 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 ， I DT) 2 0 0 6 一 0 3 一 0 2 发布2 0 0 6 一 0 9 一 0 1 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 G B / T2 0 1 2 0 . 1 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 月 IJ吕 G B / TZ O 1 2 0 一2 0 o 6 在“ 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验” 总标题下包括以下部分: G B/T201 20. 1 一2 。 。 6 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验第1 部分: 循环失效试验; G B / T2012 o2 一2 。 。 6 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验第2 部分: 预裂纹试样裂纹扩展 试验。 本部分等同采用国际标准1501 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验第1 部分: 循环 失效试验 。 本部分作了下列编辑性修改: 删除国际标准前言。 本部分由中国钢铁工业协会提出。 本部分由全国钢标准化技术委员会归口。 本部分起草单位: 钢铁研究总院、 冶金工业信息标准研究院。 本部分主要起草人: 王玮、 金明秀、 柳泽燕、 冯超。 G B / T2 0 1 2 0 . 1 一2 0 0 6 八5 0 1 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 引言 通过对平板或缺口试样进行循环失效试验研究可以获得反映腐蚀疲劳裂纹本质的数据， 例如金属 或合金的行为， 并且可以用来改进工程设计标准， 以防止疲劳失效。 循环失效的研究可以应用在多种产品形式上， 包括板材、 棒材、 丝材、 薄板和管材及焊接部件等 只有在应用条件与试验条件， 尤其是关于材料、 环境及应力条件完全相同时， 腐蚀失效试验的结果 才可以直接应用 进行工程学判定 。因为材料/ 载荷/ 环境的组合不一定能与使用条件直接相比， 所以对于这些情况必须 G B / T2 D 1 2 0 . 1 一2 0 0 6 / 1 5 01 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 金属和合金的腐蚀腐蚀疲劳试验 第 1 部分: 循环失效试验 1 范围 1 . 1 本部分规定了金属及其合金在水或气体环境中的腐蚀疲劳试验和循环失效试验。裂纹扩展试验 在 G B / T2 O 1 2 02 一2 0 o 6中规定。 1 . 2 腐蚀或其他化学活性环境可以促使金属及其合金诱发疲劳裂纹并加快疲劳裂纹扩展速率。腐蚀 疲劳过程不局限在特定的金属/ 环境体系中， 如果没有试验室试验测得的数据， 对于在所有载荷和环境 组合下， 疲劳寿命安全性计算均无法进行。 1 . 3 本部分不适用于零件或组件的腐蚀疲劳试验， 但其中的许多一般原理仍可适用。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款凡是注日 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部分， 然而， 鼓励根据本部分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部分。 G B/T1 5 97o . 1 金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验 第 1 部分: 试验方法总则( G B/T1 5 9 70. 1 一 1 9 9 5 ， i d tl s ( )7 弓 3 9 一 1 : 1 9 8 7 ) 3 定义 下列定义适用于本部分的这一部分。 腐蚀疲劳c o rr o s i o n 金属在交变应变和腐蚀联合作用下产生的材料破坏过程， 通常导致破裂。 注: 当金属在腐蚀环境中遭受周期应变时， 可发生腐蚀疲劳. 疲劳载荷的 应力 振幅 s t r es s a m p l i t u d e s 。 i n fa t i g u e l o a d i n g S 。 一个周期极差的一半( 也称作交变应力) 。 。5 、 一 5， 5 一 兰 些 污二 些 “ 二， 。 ， . 。 。 。 (1) 32川 疲劳 载荷的 平均 应力 m e a n s t r e s s s ， in ra t in g lo ad豆 n g S 加 指在恒定振幅载荷或载荷频谱单个循环中的 最大应力值和最小应力值的 代数平均值。 一 5 ， 。 、 +S m .。 2 3 4 疲劳载荷的最大应力值 m a x i m u ms t r es s s .i n fa t i n g l o a d i n g S、 应力的代数最大值。 G B/T2 0 1 2 01 一2 0 D 6 / 巧0 1 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 5 ， 、 = 5 二 十5 ， 。 。 一 3) 3 . 5 疲劳载荷的最小应力值 m i n i m u ms t r e s s s i n fa t i n g l o a d i n g 5 o .。 应力的代数最小值。 5 、 。 = 5 ， 一民 . ， 一 (4) 3 . 6 疲劳载荷的应j7比 s t r e s s r a t i o Ri n 九 t i n g l o “i n g R 一个循环周期内最小与最大应力值的代数比。 。 。 (5) 注: 应力比R等效于载荷比P 二 n / 尸 二， 其中P o .二 和尸 . ， 分别代表在一个循环周期内的最小与最大载荷 3 . 7 5一 N图5一 Nd i a g 斑m 应力与试样断裂时循环周次的关系曲线。 应力可以是最大应力5 。 : 、 最小应力S m ， 、 应力极差 5或5， 也可以是交变应力5 。 。从图中可以 得到在指定5 ， 、 R的值及幸存概率条件下， 5一 N之间的关系。 通常N为对数坐标， 5 为线性坐标或对 数坐标。 3 ， 8 疲劳 缺口 系 数 fa t ig u e n o t c h f a c t o r K了 在相同载荷和环境条件下， 经过N次循环后同样幸存概率下的无应力集中试样的疲劳强度与有应 力集中试样的疲劳强度的比值。 注: 在规定K J 时。 必须指定试样的 几何形状、 应力幅值、 平均应力值和估算的 N值。 3 . 9 应力集中系 数 st co nc en t ， t l 助几 c 生 。 K 在缺口 处或其他由弹性理论计算出的应力集中区域的最大应力与相应的标称应力之比。当缺口 根 部的应力超过屈服强度时， K ， 是无效的. 3 ， 1 0 循环( 在疲劳中) c y c l e ( i u fa t i g u e ) 周期性重复的载荷或应力一时间函数的最小单位。常用术语疲劳循环、 载荷循环和应力循环。 3 . 1 1 波形 w ave 伪 溯 载荷的两个相邻波峰之间形状变化， 是时间的函 数。 3 . 1 2 循环频率 叮 c l i c f re q ue n c y 了 单位时间内的 循环次数， 通常用循环次数每秒( 1 宝 2 ) 来表示。 3 . 1 3 N次载荷 循环时的疲 劳强度 fa t ig u e s t r e n g t h a t Nl o a d c y c l e s S 、 G B / T2 0 1 2 0 . 1 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 由5一 N图所确定的试样断裂时的准确循环次数N对应的应力值。这样确定的S N条件与5 一 N 图相同。 注 1 : 5 、 值通常也被认为是N次循环的疲劳强度中 值 注2 : 在腐蚀环境中的 疲劳强度可能会比在空气中的小。 3 . 1 4 疲劳强度极限 fa t i g u e s t re n g t h l i m it S ， 作为疲劳寿命的疲劳强度中值的极限值， 会使循环次数 N变得很大。大部分材料和环境都不能获 得意义明确的疲劳极限。 4 试验 4 1 原理 在侵蚀性环境条件下， 金属或合金的疲劳强度的下降程度取决于环境和试验条件的状况。例如， 钢 在空气中观察到的明显的疲劳强度极限， 在侵蚀性环境中 将不再明显， 如图1 所示。因此试验结果的解 释是基于部件允许寿命假设 n目 0 日 州已2烤理蜂只创防摇 1 0 1 0 失效循环次数 N 空气中的疲劳; 空气中的疲劳极限; 3 腐蚀疲劳( 无疲劳极限) 。 图 ， 钢的疲劳和腐蚀疲劳5一 N曲线对比 G B / T2 0 1 2 0 . 1 一2 0 0 6 / 1 5 0 1 1 7 8 2 一 1 : 1 9 9 8 本试验是在逐步减小的交变应力下， 使用不同的 应力循环次数， 使暴露在腐蚀性或其他化学活性环 境中的一系列试样产生疲劳裂纹并扩展到足够大， 引 起失效。目 的 是由5 一 N曲 线确定N次循环时疲 劳强度S N或疲劳寿命很大时的疲劳强度极限值。 本试验是用来确定在相对循环次数多的应力作用下， 环境、 材料、 几何形状、 表面 状况及应力等对金 属或合金的 抗腐蚀疲劳性能的影响。 本试验也可以 用在已知环境条件和重复应力条件下选材指导上。 4 . 2 试样 42 ， 了 总则 试样的设计和类型取决于使用的疲劳测试机、 疲劳研究的目的以及取样材料的形式。 设计疲劳试 验试样应根据加载方式而定， 包括轴向 加载、 平面弯曲、 旋转梁、 交替扭转或组合应力。 试样可以是圆形、 正方形、 矩形、 环形或特殊条件下的其他形状的横截面。 装夹端可以是适合试验机夹持器的任何形状。除非试样的装夹端与腐蚀试验环境相隔离， 否则可 能会产生问题。 应减少试样试验段的横截面面积以防止装夹端失效。为了优化系统的灵敏度和响应时间， 选择试 样试验段的尺寸， 以便利用疲劳机额定负荷的中上部量程。 应设计试样的工作段到装夹端的过渡部分， 以便使任何应力集中都减少到最小值。推荐均匀过渡的 倒角半径至少为工作段直径或宽度的8 倍。装夹端的 横截面面积应至少为试样工作段横截面积的4 倍。 工作段长度应该是其直径或宽度的3 倍以上 在压缩试验中， 为了 将挠度减到最小， 工作段长度应该小于其直径或宽度的4 倍。 为了得到要求的应力而计算施加载荷， 计算面积的尺寸测量误差应在。 . 02 m m之内。 应使用一种不可擦除且不影响试验结果的标记方法来标识试样， 例如在表面， 最好是平坦的末端打印。 在试验前， 经过适当清洗后的试样应存放在干燥的条件下， 以避免发生腐蚀而影响试验结果。 4 . 2 . 2 图柱形试样 在腐蚀疲劳试验中经常使用两类圆形横截面试样: a)工作段与装夹端间有相切的倒角( 见图2); 此种类型的试样适用于轴向加载试验; b)装夹端之间由连续半径连接， 且在中心具有最小半径的试样( 见图3 ) ; 此类型试样适用于旋转 弯曲试验 最小横截面直径首选 弓m m。 图 2 试验段与装夹端国倒角相切的试样 图 3 装夹端之间由连续半径连接的试样 G B / T2 0 1 2 0 . 1 一勿0 6 / 1 5 01 1 7 8 2 一 1 :