为什么金属材料需要疲劳检测？

金属资料蠕变性能及其检测办法

就金属力学性能而言，大家平常触摸的是常温下的单向拉仲试

验，得到的是咱们了解的应力-应变曲线。但是在动力、化工、冶金、航

空航天等领域，很多零部件有必要长时刻在高温条件下执役，如电厂超超临界

火电机组运转参数可达26.25MPa，600℃。关于在此条件下执役的金属材

料，如果仅以常温短时静载下的力学性能作为设计选材依据显然是不够的，因为在高温执役环境下资料的力学性能会产生明显改变。资料在作业

w力小干该作业温度下资料的罪照强度的情况下，在长时刻执役进程出也会

产生缓慢而接连的塑性变形(即蠕变现象)。

一、设备

1.一般要求

蠕变-疲劳实验设备一般包含实验机、引伸计、加热和温度丈量体系以及循环计数器。

2.实验机

（1）概述

蠕变疲劳实验机应符合要求。实验机可以是液压伺服式或电子式。实验机应可以平稳发动，目当实验力过零时试样不能产生过冲。实验机应有足够的侧向刚度及对中。

（2）实验机应可以在应变或力操控下执行所规则的一个或多个循环实验。关于无法实现保载实验的实验机，一般加载/卸载速率不高于0.001s-1。实验机的操控稳定性应确保操控变量的大值和小值的动摇保持在应变(或应力)规模的1%以内。

3.引伸计

关于圆柱形试样应采用轴向引伸计丈量试样上的应变。

关于沙漏形试样,可采用丈量径向变形的引伸计。引伸计应在试样直径触摸试样。

平衡支撑引伸计,并对引伸计进行调整,使其施加在试样上的触摸力尽可能小，防止试样外表产生刻痕。

引伸计应合适长时刻丈量动态应变量并很大限度地降低信号漂移、滑动和机械滞后。它应能直接丈量试样上的轴向应变。

引伸计应可以防止因为温度动摇而引起的信号漂移。

4.加热与温度丈量体系

（1）加热体系

可采用的加热办法包含:电阻炉加热、辐射炉加热、电磁感应加热、惰性气体或液体加热。主张优先采用三段独立控温的电阻炉加热。加热设备应使试样可以均匀地加热到规则的温度，在整个实验期间。

标距段的温度梯度不大于2℃或标称实验温度的1%两者中的较大值。

（2）温度丈量体系

一般采用执电偶或其他测温仪对试样标距两端及中心各一点进行试样温度的丈量。对干缺口

试样,需在缺口处固定一支热电偶。如选用非触摸式温度丈量设备，应事前验证其测温精度在实验温度点不低于热电偶。

在不影响实验成果的前提下(例如，应防止裂纹的萌发出现在热电偶与试样的衔接处)试样应

与热电偶直触摸摸。固定热电偶的一般办法包含捆绑、压力或点焊。当运用电阻炉加热时,热电偶焊点应防止直接辐射。

应确保至少有一个独立于操控通道的传感器用于丈量实验温度。

注1:当测验资料易于氧化时，不宜单独运用光学高温计进行试样温度丈量，而宜运用热电偶测温作为辅佐。

注2:贵金属热电偶择优选用S型或R型,主张运用温度大于400℃。

注3:廉金属热电偶主张用于400℃以下实验;如实验温度超越400℃.廉金属热电偶运用时刻不宜超越500h

5.循环计数器

循环计数器用于记载操控变量循环的次数。关于不超越10000个周次的实验，应能记载所有周次。关于实验周次超越10000个周次的实验，计数器分辨率应高于失效循环数的1%。

6.数据记载

（1）以下设备是记载实验数据的要求:

--用于记载应力

--应变滞后迴线的X-Y记载仪:

--可以记载随时刻改变的参量如力、应变及温度的记载器;

--峰谷值监测器。

（2）示波器或者经过图像/模拟信号可再现记载信息的数码存储设备，可代替X-Y记载仪，当信号的速率超越记载仪的信号收集速率时，上述设备可随时以更慢的速率再现记载的参量。

（3）经过数字信号进行数据收集和处理使命的计算机体系也可替代上述体系。应力-应变数据点的采样速率应足够高，以便正确地再现滞后迴线，特别是反向应变的区域。力-位移时刻数据的采样频率应足以完好再现滞后迥线和保载时刻的曲线，不同的数据收集设备每个循环收集的数据点的数量也会不同，一般来说，每个循环至少需求收集200个数据点用于再现滞后迴线，别的需求收集约50个~200个附加数据点用干表征保载期间的力、位移和应变等信息。

二、实验程序

1.实验环境

实验应在以下合适的环境下进行；

--相对稳定的室温及相对湿度;

--大气污染(如灰尘，化学蒸气等);

--没有影响实验机操控和数量收集的外部由信号干扰；

--外部机械振动。

2.实验预备

（1）实验机调试

实验机的操控精度应使在整个实验进程中应力(或应变)值的峰值误差在1%以内。

（2）试样的装置

试样在装置时尽量防止预应力和预应变，同时不应破坏体系的对中性。

（3）引伸计装置

装置触摸式引伸计应注意触摸压力,过高的触摸压力可导致试样在引伸计方位开裂,过低的触摸力则会导致引伸计滑动。

3.实验记载

实验记载的内容

在实验进程中,应在循环内的关键转折点，即在力和应变保载时刻的开端和完毕时接连记载力、变形、温度。

4.实验终止

实验完成后，应立即关闭加热体系，以便在实验后的查看之前削减试样和裂纹外表的氧化程度。如实验在试样开裂之前终止，应尽量防止在加热设备冷却进程中的试样过载。

在试样彻底开裂前完毕实验，可防止引伸计和断口的损害。

5.实验完毕后的查看

应确认裂纹的方位,并记载在实验报告中。裂纹方位按下列描绘记载:

a) 在引伸计跨距之间;

b)在引伸计与试样触摸点或在热电偶方位处;

c) 在标距段内,引伸计的量规长度之外;

d)过渡圆弧段内;

三、实验报告

实验报告应包含的内容:

a)本标准编号;

b)资料名称、商标;

c)试样图纸、取样方位及方向;

d)试样关键尺度的丈量值,如标距段直径;

e)引伸计标距;

f)实验温度;

g)实验波形的完好描绘，包含形状、各段加载速率、保载时刻

h)开裂判据及实验完毕准则;

i)本实验取得的初始弹性模量;

j)记载每个循环转向点，即循环峰值、保载时刻的起始和终止，对应方位的应力、应变、温度；

k)半寿命周次处的完好信息,包含应变，在保载时刻开端和完毕时的应变，应力,在保载时刻开端和完毕时的应力,弹性模量,弹性应变幅、塑性应变幅、总应变幅或弹性应变规模、非弹性应变规模和总应变规模，循环内的应力或应力规模，完好定义的滞后迴线和保载期间应力、应变、时刻、温度的响应以及上述信息所对应的周次数;

l)试样循环开裂的周次数:

m)实验时刻，即总循环周期和试样失效的循环周次数的乘积;

n)开裂方位;

o)标明实验成果无效的依据;

p)实验进程中任何偏离本标准的情况以及可能导致的对实验成果的影响。