ICS 77.040.10 H 22
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T38769—2020
金属材料 预裂纹夏比试样冲击
加载断裂韧性的测定
Metallic materialsMeasurement of fracture toughness at impact
loading rates using precracked Charpy-type test pieces
(ISO26843:2015,MOD)
2020-11-01实施
2020-04-28发布
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发布 GB/T38769—2020
目 次
前言引言
范围规范性引用文件符号和说明原理
2
3
5 试样 6 试验机
试验程序和测量断裂力学参数的计算试验报告
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8
9
附录A（规范性附录） 适用于各类试验程序的试验机，附录B（资料性附录） 估算应变速率附录C（规范性附录） 动态断裂韧性评价附录D（规范性附录） 用多试样法测定冲击加载速率下的阻力曲线附录E（规范性附录） 用归一化方法评定Ja-△a阻力曲线，附录F（规范性附录） 测定断裂韧性特征值J。.2 附录G（规范性附录） 有效性判据附录H（规范性附录） 测定J积分断裂韧性附录（资料性附录） 试验报告示例参考文献
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29 GB/T38769—2020
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用重新起草法修改采用ISO26843：2015《金属材料用预制裂纹夏比型试样测定冲击加
载速率下的断裂韧度》。
本标准与ISO26843：2015相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置用垂直单线（1）进行了标识，这些差异及其原因如下：
将国际标准“范围”中有关技术背景介绍增加至“引言”中，使标准使用者更易理解标准的技术内容和相关背景（见第1章，ISO26843：2015的第1章）；关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下： ·用修改采用国际标准的GB/T229代替ISO148-1（见第3章、第4章、5.1、5.6、7.1、9.4.5）； ·用修改采用国际标准的GB/T3808代替ISO148-2（见6.1、A.4、C.2.5）； ·用修改采用国际标准的GB/T19748代替ISO14556（见引言、第3章、第4章、6.2、7.1、
9.4.5、A.2、D.2.2); ·用修改采用国际标准的GB/T21143代替ISO12135（见第3章、5.2、7.2、7.6、D.1、D.2.2、
F.1、F.2、G.2); ·用修改采用国际标准的GB/T30069.2代替ISO26203-2（见8.6、F.2）。 修改了△amx、J与t的定义，明确符号的名称定义，使后续的图例和公式计算更清晰（见第3章)； - 规定了在预制疲劳裂纹过程中，最小与最大力比应控制在0～0.1之间，符合我国国情以及与 GB/T21143保持一致（见5.4）；将国际标准“与九点初始裂纹平均值之差”修改为“与九点最终裂纹平均值之差”，使上下文一
致，并与ISO12135及GB/T21143保持一致（见9.4.5）；增加“总则”与三类不同试验机的分类，更符合我国国情，并便于标准使用者理解（见附录A）；
一
将原表中t"=f（t)修改为f（t'），保持上下文一致（见表C.1)；
-
一将国际标准中的符号Utot修改为W，，与附录H上下文一致（见D.2.2）；一修改了式（E.5），提高数据的准确度（见E.2）；一增加了对迭代过程的技术说明，便于标准使用者理解，并与GB/T21143保持一致（见E.3）。 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（SAC/TC183)归口。 本标准起草单位：宝山钢铁股份有限公司、上海发电设备成套设计研究院有限责任公司、力试（上
海)科学仪器有限公司、深圳万测试验设备有限公司、钢研纳克成都检测认证有限公司、冶金工业信息标准研究院。
本标准主要起草人：方健、田根起、董莉、高怡斐、主斌、张建伟、黄星、侍克献、侯慧宁。
I GB/T 38769—2020
引言
本标准与GB/T19748关系密切。利用仪器化冲击可获得金属材料预制裂纹夏比试样在冲击加载速率条件下力、位移与能量的关系，当满足相应的有效性判据时，使用本标准所测得的材料动态断裂韧性结果与常规大尺寸试样的断裂韧性结果具有可比性。由于夏比试样的尺寸较小，有效性判据一般较难达到。然而，试验得到的性能结果可用于材料的研发、质量控制以及建立冲击加载速率条件下材料性能与试验温度的相关性。
使用本标准测得的材料断裂韧性与在准静态加载条件下测得的结果存在差异。事实上，在脆性区
间或韧脆区间开展试验时，材料的断裂韧性将随着加载速率的提高而降低，而在全韧区间结果恰相反（即断裂韧性同时提高）。有关加载速率（或应变速率)对断裂韧性的影响请参阅参考文献[1]。此外，断裂韧性通常也受试验温度影响。因此，试验者需给出每次试验实际的试验温度与加载速率
当铁素体钢在韧脆转变区间发生解理脆断时，由于结果分散性（差异性)较大而无法通过简单的统计充分表征材料的性能。此时需进行额外的试验并采用适用于此类型试验相关的统计方法开展性能评价，参见参考文献[2]。
I GB/T38769—2020
金属材料 预裂纹夏比试样冲击
加载断裂韧性的测定
1范围
本标准规定了用断裂力学方法对金属材料预制裂纹夏比试样进行仪器化冲击并评价其断裂韧性的
原理、试样、试验机、试验程序和测量、断裂力学参数的计算和试验报告。
本标准适用于金属材料预制裂纹的夏比试样冲击断裂韧性的测定。
规范性引用文件
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下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法（GB/T229—2007，ISO148-1：2006，MOD) GB/T 3808 摆锤式冲击试验机的检验（GB/T3808—2018，ISO148-2：2008，MOD) GB/T 19748 金属材料 夏比V型缺口摆锤冲击试验仪器化试验方法（GB/T19748一2019，
ISO14556:2015,MOD)
GB/T 21143 金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法 （GB/T21143—2014,ISO12135： 2002,MOD)
GB/T 30069.2 金属材料 高应变速率拉伸试验 第2部分：液压伺服型与其他类型试验系统 (GB/T30069.2—2016.ISO26203-2:2011.MOD)
符号和说明
3
本标准使用的符号和说明见表1。
表1 符号和说明
符号 3 af am ao Aa 裂纹扩展量（a一a。） Aa mx J值确定的裂纹扩展边界 Za
说明
单位 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm m/N
名义裂纹长度（用于预制疲劳裂纹的目的，该指定值小于αo）终止裂纹长度（a。十△a）机械加工切口长度初始裂纹长度
与位移s对应的裂纹扩展量试样厚度试样有效厚度，见式(E.7)定义
B Be By 两侧槽之间的试样净厚度 CM
试验机的柔度
1 GB/T38769—2020
表1(续)
符号 $pl 试样位移中的塑性分量 s 跨距 T 温度
说明
单位 mm mm ℃ s 2 S 3 s
时间试样受载至启裂时长
tf t: 裂纹启裂时刻 t: 信号上升的时间 to 摆锤冲击试样的时刻（试样开始变形的时刻）
力振荡的周期锤刃初始冲击速度
7 Vo Uos 与摆锤试验机最大有效能量对应的锤刃冲击速度 W 试样有效宽度 W.. 最大力时的能量，见GB/T19748定义 W, 至位移s时力-位移曲线下面积的塑性分量 W. 至位移s时力-位移曲线下面积所对应的总断裂能量 W. 力-位移曲线下全部面积对应的积分能量（积分至F=0.02F.），见GB/T19748定义 W。 有效冲击能量
m/s m/s mm J J J J J
泊松比
2
4 原理
采用GB/T19748规定的仪器化冲击试验机对疲劳预制裂纹的夏比试样实施冲击试验，采用断裂力学的方法基于表2和图1所反映的力-时间曲线评价材料的断裂韧性与其他动态断裂力学性能，图2给出了评价断裂性能和判断有效性的逻辑结构。本标准扩展了GB/T229所实施的针对V型缺口试样的夏比冲击试验。当有效性条件满足时，本标准也可以用来开展“主曲线法”（MasterCurve)参考温度点的评价[2]。
表 2 拟测定的断裂韧性
相应类型
R-曲线
特征参数
材料响应/断裂行为
线弹性弹塑性，不稳定断裂 Aa<0.2mm 弹塑性，不稳定断裂
I II I Ⅱ IV
J ed,KJed,Kia(B,dKa /dt ,dJ a/dt)
一
Jed,Kjed(B,dJa/dt)
J ud(B,a,dJ a/dt)
一
0.2mm≤Aa≤0.15(W-ao)
弹塑性，不稳定断裂 Aa>0.15(W-ao) 弹塑性，稳定断裂
Ja-a Ja-a
J o.2Ba (dJ a /de) J o.2Ba (dJ a /dt)
3 GB/T38769—2020
I型
Ⅱ型
IV型
说明： X 一时间； Y
力；一试验终止。
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图1典型的力-时间曲线示意图