ASTM E436-03

鐵素體鋼落錘撕裂試驗(yàn)試驗(yàn)方法[1]

本標(biāo)準(zhǔn)是以固定代號(hào)E436發(fā)布的。其后的數(shù)字表示原文本正式通過的年號(hào)；在有修訂的情況下，為zui后一次的修訂年號(hào)；圓括號(hào)中數(shù)字為zui后一次重新確認(rèn)的年號(hào)。上標(biāo)符號(hào)（ε）表示與上次修改或重新確定的版本有編輯上的變化。

1 范圍

1.1 本試驗(yàn)方法適用于厚度在3.18到19.1mm（0.125in.到0.750in.）之間鐵素體鋼的落錘撕裂試驗(yàn)（DWTT）。

1.2 將單位制表示的數(shù)值作為標(biāo)準(zhǔn)。

1.3本標(biāo)準(zhǔn)不涉及所有安全的問題，即使存在也僅涉及到使用。本標(biāo)準(zhǔn)使用者有責(zé)任在使用前建立適當(dāng)?shù)牟僮饕?guī)程，確定適當(dāng)?shù)陌踩胧?/span>

2 規(guī)范性引用文件

2.1ASTM標(biāo)準(zhǔn)

E 208 使用落錘試驗(yàn)確定鐵素體鋼零延性轉(zhuǎn)換溫度的試驗(yàn)方法[2]

E 1823 疲勞和破裂試驗(yàn)術(shù)語²

3 意義和用途

3.1 本試驗(yàn)可用于測(cè)定普通碳鋼或低合金管線鋼（屈服強(qiáng)度低于825MPa或120000psi）在斷裂形式從脆性（解理或平坦）轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性（剪切或傾斜）的溫度范圍內(nèi)擴(kuò)展的斷裂形貌。

3.2本試驗(yàn)的用途如下：

3.2.1 用于研究和設(shè)計(jì)，研究如成分或熱處理等冶金因素的作用，或如焊接或成形等加工操作對(duì)斷裂擴(kuò)展型式的影響。

3.2.2用于評(píng)定服役的材料，通過指出服役溫度下的斷裂擴(kuò)展行為說明材料對(duì)特殊應(yīng)用的適合性。

3.2.3 用于資料或技術(shù)規(guī)范，僅當(dāng)與服役性能已確立適當(dāng)?shù)模拍芴峁┥a(chǎn)質(zhì)量的控制。

4 設(shè)備

4.1 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)為擺錘型或立式落錘（注1）型。試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能提供足夠的能量，以便一次沖擊即可*打斷一根試樣。

4.1.1 作為這種設(shè)備設(shè)計(jì)的指南，已發(fā)現(xiàn)要*打斷一根厚度達(dá)12.7mm（1/2in.），抗拉強(qiáng)度690MPa（100000psi）的鋼試樣，可能需要高達(dá)2712J（2000ft.lbf）的能量。

注1－在ASTM E 208中描述了能修改以進(jìn)行落錘撕裂試驗(yàn)的立式落錘異型設(shè)備。

注2－現(xiàn)有管線鋼牌號(hào)要求在-5℃承受能量超過4kJ。

4.2為了防止試樣向一邊轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆绞街卧嚇印?/span>

4.3落錘速度（對(duì)任何一種試驗(yàn)機(jī)）應(yīng)不小于4.88m/s（16ft/s）。

5 試樣

5.1試樣應(yīng)為76.2×305mm（3×12in.）×全板厚的帶壓制單邊缺口試樣。圖1給出了試樣的尺寸和偏差。用鋸切、剪切或火焰加工方法從試料切取試樣，隨后機(jī)加工或不機(jī)加工。

注3－如果試樣使用火焰切割，除非通過機(jī)加工去除熱影響區(qū)，否則一般難以壓制缺口。

5.2試樣缺口應(yīng)使用傾角為45°±2°的尖銳工具鋼鑿子壓制到圖1所示的深度。禁止使用機(jī)加工缺口。

注4－使用尖銳工具鋼鑿子壓得的缺口半徑通常在0.013到0.025mm（0.0005到0.001in.）之間。當(dāng)要試驗(yàn)很多試樣時(shí)，建議使用一種夾具能夠?qū)﹁徸舆M(jìn)行導(dǎo)向并使其在適當(dāng)?shù)纳疃韧Ｖ埂?/span>

圖1 落錘撕裂試驗(yàn)用試樣和支座尺寸及公差（厚度為1/8到3/4in.的試樣）

6 試驗(yàn)步驟

6.1 在－73到100℃（－100到＋212℉）的溫度范圍內(nèi)應(yīng)采用6.1.1和6.1.2描述的步驟。

6.1.1將試樣*浸沒在所需試驗(yàn)溫度的適宜液體浴槽中，溫度在與期望試驗(yàn)溫度±1℃（±2℉）的范圍內(nèi)，試驗(yàn)前至少保溫15分鐘。試樣在浴槽內(nèi)相隔距離至少等于試樣厚度。為了確保浴槽內(nèi)溫度均勻，要保證浴槽的循環(huán)流通。

注5－此外假如其它的加熱和冷卻方法在試樣溫度下產(chǎn)生等量的時(shí)間，也可使用這些方法。

6.1.2從浴槽中取出試樣，并按這里描述的程序在10s中內(nèi)打斷試樣。如果試樣在浴槽外停留時(shí)間已超過10s仍未打斷，則應(yīng)將其放回浴槽中至少保溫10分鐘。不要使用溫度與試驗(yàn)溫度顯著不同的裝置接觸試樣缺口附近。

6.2對(duì)于超出6.1中規(guī)定范圍的試驗(yàn)溫度，沖擊時(shí)應(yīng)將試樣溫度保持在所需試驗(yàn)溫度的±4℃（±2℉）的范圍內(nèi)。

6.3將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)上，使試樣缺口與落錘沖頭的中心線相一致，偏差不大于1.59mm（1/16in.）。試樣的缺口也應(yīng)位于支座的支架之間。

6.4 如果試樣在沖擊時(shí)彎曲認(rèn)為試驗(yàn)無效。

注6－經(jīng)驗(yàn)表明試樣厚度小于4.75mm（0.187in.）時(shí)會(huì)彎曲。

7 試樣評(píng)定

7.1對(duì)于本試驗(yàn)方法的目的，剪切斷裂表面應(yīng)認(rèn)為是具有不鮮明灰白絲狀形貌的斷口，一般與試樣表面傾斜一個(gè)角度。解理斷或脆斷應(yīng)認(rèn)為具有發(fā)亮和結(jié)晶形貌的斷口，且與試樣表面垂直。解理斷裂一般從缺口根部擴(kuò)展，且由剪切區(qū)或試樣表面上的剪切唇包圍。

7.2不考慮從試樣缺口根部算起的一個(gè)試樣厚度距離的斷裂表面和從落錘打擊邊緣算起的一個(gè)試樣厚度距離的斷裂表面，測(cè)定斷口剪切區(qū)面積百分比來評(píng)定試樣（注7）。圖2用交叉影線區(qū)表示評(píng)定試樣斷口剪切面積百分比時(shí)要考慮的斷口部位。

注7－如果評(píng)定剪切區(qū)之后試樣還要保存一段時(shí)間，或在試驗(yàn)與評(píng)定之間還隔一段較長時(shí)間，則試樣斷口應(yīng)進(jìn)行處理以保持?jǐn)嗫诓皇芨g。

                                        C表示其它解理形貌區(qū)

圖2 剪切區(qū)測(cè)定中包括的斷裂表面          圖3其他剪切解理斷口形貌

7.3 試樣偶爾會(huì)出現(xiàn)圖3所示的斷口形貌。在這一類試樣的厚度中間處，斷口會(huì)顯示多次中止和起始的剪切和解理間歇區(qū)。在這一類試樣的斷口中所包含的剪切區(qū)面積如圖3所示（評(píng)定試樣時(shí)可忽略剪切和解理斷裂間歇區(qū)的剪切面積）。

7.4對(duì)于測(cè)定斷口剪切區(qū)面積百分比的仲裁方法，可用面積儀在斷口的照片或光學(xué)投影圖上測(cè)量斷口解理區(qū)的面積。然后用這種斷口中所包含的試樣凈截面面積除解理面積，使用百分比表示，從100中減去。更適用于常規(guī)評(píng)定的其他方法在7.4.1-7.4.3中敘述。

7.4.1剪切面積的百分比，可以通過將斷口與先前斷裂試樣已標(biāo)定的一組斷口照片進(jìn)行比較，或與規(guī)定厚度的已標(biāo)定的剪切區(qū)面積百分比的實(shí)際試樣進(jìn)行比較，予以評(píng)定。標(biāo)定按7.4進(jìn)行。

7.4.2剪切區(qū)面積百分比的評(píng)定，可按附錄A1中敘述的方法進(jìn)行。

7.4.3剪切區(qū)面積百分比的評(píng)定，可用已證明所得結(jié)果與7.4中所得結(jié)果等效的其它任何方法評(píng)定。

7.5圖4給出了在-17到16℃（0到60℉）溫度范圍內(nèi)試驗(yàn)的5種DWTT試樣。斷口光亮區(qū)是解理斷裂區(qū)，暗灰區(qū)是剪切斷裂區(qū)。（注：在4℃（40℉）下試驗(yàn)的試樣幾乎具有100％的剪切區(qū)，而且每個(gè)斷面都有一段剪切唇，在厚度中間處有平坦的纖維剪切區(qū)（見圖A1.1(a)的A-A截面））。這種斷口形貌是典型的*剪切斷裂，而且很容易與試樣表面帶有剪切唇的試樣中心處平坦解理斷裂區(qū)分。

圖4  DWTT斷口形貌

8 試驗(yàn)報(bào)告

8.1 應(yīng)向用戶提供一份試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告，報(bào)告至少應(yīng)包括試樣在產(chǎn)品中的取向（橫向或縱向）、厚度、爐號(hào)、材料標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)溫度和每個(gè)試樣的斷裂形貌（剪切區(qū)面積百分比）。如果在一個(gè)溫度范圍內(nèi)試驗(yàn)一組試樣，要求劃出剪切區(qū)面積百分比對(duì)溫度的曲線圖）。

9 精度和偏差

9.1精度－規(guī)定E 436方法測(cè)量斷裂形貌（剪切區(qū)百分比）的精度是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)閿?shù)據(jù)類型不能進(jìn)行有意義的分析。

9.2偏差－對(duì)任何材料的剪切面積沒有可接受的“標(biāo)準(zhǔn)"值。如果不存在一個(gè)真值，考慮數(shù)據(jù)偏差也沒有意義。

10 關(guān)鍵詞

10.1 脆性斷裂；落錘撕裂試驗(yàn)；鐵素體鋼；斷裂形貌；沖擊負(fù)載；剪切面積百分比

附錄A

（規(guī)范性附錄）

A.1 DWTT剪切區(qū)面積百分比的測(cè)量方法

A.1.1有許多方法可用于測(cè)量DWTT試樣剪切面積百分比，其中一些方法，比如在斷口照片或光學(xué)投影圖上用求積儀測(cè)出剪切區(qū)的面積，準(zhǔn)確但較慢。其它方法，比如在試樣中點(diǎn)測(cè)量，相對(duì)迅速但度不夠。本方法經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，可以作為測(cè)量剪切面積百分比的一種比較準(zhǔn)確和快捷的方式。

A1.2使用該方法需依賴斷口形貌。圖A1.1給出了三種有代表性的斷口。斷口呈現(xiàn)A1.1（a）和A1.1（b）之間形貌的試樣，假定脆性斷裂部分是三次曲線——以適當(dāng)?shù)亩冉咏嘈詳嗔驯砻娴男蚊?。這種試樣形貌的測(cè)定方法是測(cè)量兩個(gè)“t"線之間（圖A1.2和圖A1.3）的解理斷裂長度，并測(cè)量缺口之下1個(gè)“t"線的解理斷裂的寬度。根據(jù)這些尺寸，可將斷裂表面的凈面積減去這一部分的面積，并用斷裂表面的凈面積除其結(jié)果，乘上100表示為剪切區(qū)面積百分比。這使得下列公式適用于約100％到45％之間的剪切，或適用于脆性斷裂一直延伸到試樣背面1 “t"線的部位。

（原文疑有問題）

式中：

％SA = 剪切面積百分比，

A   ＝缺口下方1 個(gè)“t"線處脆性斷裂區(qū)寬度，英寸。

B   ＝在2個(gè)“t"線之間脆性斷裂區(qū)長度，英寸。

A1.3計(jì)算不同厚度的數(shù)據(jù)比計(jì)算每個(gè)試樣快得多。圖A1.2和A1.3是測(cè)定厚度為0.312in.和0.344in.材料剪切區(qū)面積百分比的圖例。利用圖例，可通過測(cè)量斷裂表面的尺寸A和B來測(cè)定剪切區(qū)面積在45％到100％范圍內(nèi)試樣的剪切區(qū)面積。

A1.4對(duì)于圖A1.1（C）所示斷裂表面，剪切面積在45％到0％之間，剪切面積可通過三次測(cè)量A1.1（c）t線之間總剪切唇厚度（包括兩個(gè)剪切唇），取平均值并除以試樣厚度的方法獲得。乘以100而將結(jié)果轉(zhuǎn)化為百分比。對(duì)于特殊的鋼板厚度，也可將剪切唇厚度和剪切面積百分比列成表格易于確定。

圖A1.1 典型的DWTT斷裂表面

圖A1.2 測(cè)定厚度為0.312in.材料的剪切百分比用圖

圖A1.3 測(cè)定厚度為0.344in.材料的剪切百分比用圖。

A2 落錘撕裂試驗(yàn)結(jié)果的說明

A2.1 關(guān)于落錘撕裂試驗(yàn)（DWTT）結(jié)果的意義已進(jìn)行大量研究。本試驗(yàn)方法中所包括的研究工作是選擇的參考文獻(xiàn)目錄。在研究工作中包括有意引發(fā)大直徑鋼管斷裂的大量試驗(yàn)。全尺寸鋼管試驗(yàn)結(jié)果與DWTT結(jié)果的相關(guān)性表明，全尺寸斷裂擴(kuò)展形貌（遠(yuǎn)離開始區(qū)的斷裂形貌）的轉(zhuǎn)變與DWTT剪切區(qū)面積百分比轉(zhuǎn)變產(chǎn)生于相同的溫度。因此，DWTT確定斷裂擴(kuò)展轉(zhuǎn)變溫度（FPTT）。

A2.2E24委員會(huì)III工作組所進(jìn)行的工作表明，對(duì)于厚度小于19.05mm(0.750in.)的試樣，在特定的剪切區(qū)面積水平下轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定，在-12℃（10℉）內(nèi)重復(fù)性很好。此外，工作組的結(jié)果表明，測(cè)定剪切區(qū)面積百分比的標(biāo)準(zhǔn)偏差如下表所示：

美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)就本標(biāo)準(zhǔn)中的條文而言，其與公開的、有效的權(quán)沒有關(guān)系。在此特勸告本標(biāo)

準(zhǔn)的使用者對(duì)權(quán)的確定和違反權(quán)的風(fēng)險(xiǎn)其后果自負(fù)。

技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適時(shí)修訂，且每五年需進(jìn)行復(fù)審。如不修訂，或?qū)?biāo)準(zhǔn)重新確認(rèn)，或?qū)?/span>

標(biāo)準(zhǔn)廢止。無論是有關(guān)本標(biāo)準(zhǔn)的修訂或是增加標(biāo)準(zhǔn)的建議，你都可向ASTM總部提出。你的建議將由對(duì)

口的技術(shù)委員會(huì)召開會(huì)議，認(rèn)真探討，屆時(shí)你可參會(huì)。如果你對(duì)會(huì)議結(jié)果不滿意，可按下列地址報(bào)知

ASTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)。

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610-832-9585或傳真610-832-9555或: service@astm.org與ASTM獲得，或登錄ASTM網(wǎng)

站（http：//www.astm。。ｏｒｇ）。

[1] 本方法屬ASTM E 08疲勞與斷裂委員會(huì)管轄，E08.02標(biāo)準(zhǔn)和術(shù)語分委員會(huì)直接負(fù)責(zé)。

現(xiàn)行版本2003年5月10日批準(zhǔn)，2003年6月頒布。zui初版本1991年批準(zhǔn)。上次版本為1997年批準(zhǔn)的E436-91（1997）。

[2] ASTM標(biāo)準(zhǔn)年鑒，卷03.01。