金屬材料是具有光澤、延展性、容易導(dǎo)電、傳熱等性質(zhì)的材料。一般分為黑色金屬和有色金屬兩種。黑色金屬包括鐵、鉻、錳等。其中鋼鐵是基本的結(jié)構(gòu)材料，稱為“工業(yè)的骨骼”。由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種新型化學(xué)材料和新型非金屬材料的廣泛應(yīng)用，使鋼鐵的代用品不斷增多，對(duì)鋼鐵的需求量相對(duì)下降。但迄今為止，鋼鐵在工業(yè)原材料構(gòu)成中的主導(dǎo)地位還是難以取代的。

　　許多機(jī)械零件和工程構(gòu)件，是承受交變載荷工作的。在交變載荷的作用下，雖然應(yīng)力水平低于材料的屈服極限，但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用以后，也會(huì)發(fā)生突然脆性斷裂，這種現(xiàn)象叫做金屬材料的疲勞。金屬疲勞試驗(yàn)是指通過金屬材料實(shí)驗(yàn)測(cè)定金屬材料的σ-1，繪制材料的S-N曲線，進(jìn)而觀察疲勞破壞現(xiàn)象和斷口特征，進(jìn)而學(xué)會(huì)對(duì)稱循環(huán)下測(cè)定金屬材料疲勞極限的方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般有疲勞試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所主持制定的《金屬材料 蠕變-疲勞試驗(yàn)方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)正式向社會(huì)發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GB/T 38822-2020，實(shí)施日期2020年12月1日。金屬材料蠕變-疲勞試驗(yàn)主要適用于核電、航空、造船等領(lǐng)域的構(gòu)件設(shè)計(jì)、制造和安全校核。填補(bǔ)了我國(guó)金屬材料蠕變-疲勞試驗(yàn)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的空白。

　　《金屬材料 蠕變-疲勞試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)主要用于規(guī)范測(cè)試金屬材料同時(shí)存在蠕變載荷和交變載荷條件下的試驗(yàn)。這類試驗(yàn)?zāi)壳皬V泛應(yīng)用于發(fā)電、航運(yùn)等領(lǐng)域，用于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽輪機(jī)、壓力容器、主管道等重要構(gòu)件的設(shè)計(jì)安全性以及壽命評(píng)估。

　　本項(xiàng)目是依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)國(guó)標(biāo)委綜合[2017] 128 號(hào)文“關(guān)于下達(dá)2017 年第四批國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知”下達(dá)的項(xiàng)目計(jì)劃，項(xiàng)目編號(hào)為20173452-T-605，項(xiàng)目名稱為“金屬材料 蠕變-疲勞試驗(yàn)方法”。本項(xiàng)目是制定項(xiàng)目。主要起草單位：中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所、華東理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、上海海關(guān)、上海發(fā)電成套設(shè)備院、上海航空材料結(jié)構(gòu)檢測(cè)股份有限公司、上海交通大學(xué)，計(jì)劃完成時(shí)間為 2019 年。

　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于光滑試樣的蠕變-疲勞試驗(yàn)，這些試驗(yàn)主要針對(duì)于材料本身，不包括全尺寸構(gòu)件的測(cè)試。本標(biāo)準(zhǔn)僅適用于恒定應(yīng)變幅、恒定應(yīng)力幅條件下的單軸試驗(yàn)。特別強(qiáng)調(diào)本標(biāo)準(zhǔn)適用于光滑試樣的性能檢測(cè)，不適用于成品以及預(yù)先存在裂紋的試樣。本標(biāo)準(zhǔn)引用的 13 個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、1 個(gè)計(jì)量技術(shù)規(guī)范以及 4 個(gè)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程。涉及金屬材料疲勞、蠕變、拉伸、數(shù)值修約、檢測(cè)方法準(zhǔn)確度、試驗(yàn)機(jī)及引伸計(jì)檢定、熱電偶校準(zhǔn)等。

　　名稱解析：金屬蠕變

　　金屬材料長(zhǎng)期在不變的溫度和不變的應(yīng)力作用下，發(fā)生緩慢的塑性變形的現(xiàn)象，稱為蠕變。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，它在應(yīng)力小于彈性極限施加的力時(shí)也能出現(xiàn)。對(duì)于一般金屬，蠕變現(xiàn)象只有在高溫條件下才明顯表現(xiàn)出來。但是，某些金屬，如鉛、錫及它們的合金，在常溫條件下，也能表現(xiàn)出蠕變現(xiàn)象。由這種變形而最 后導(dǎo)致材料的斷裂稱為蠕變斷裂。金屬材料在蠕變過程中可發(fā)生不同形式的斷裂，按照斷裂時(shí)塑性變形量大小的順序，可將蠕變斷裂分為如下三個(gè)類型：沿晶蠕變斷裂、穿晶蠕變斷裂、延縮性斷裂。蠕變現(xiàn)象的產(chǎn)生，是由三個(gè)方面的因素構(gòu)成：溫度、應(yīng)力和時(shí)間。

　　名稱解析：金屬疲勞

　　是指材料、零構(gòu)件在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變作用下，在一處或幾處逐漸產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程。 當(dāng)材料和結(jié)構(gòu)受到多次重復(fù)變化的載荷作用后，應(yīng)力值雖然始終沒有超過材料的強(qiáng)度極限，甚至比彈性極限還低的情況下就可能發(fā)生破壞，這種在交變載荷重復(fù)作用下材料和結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象，就叫做金屬的疲勞破壞。應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力大小和循環(huán)次數(shù)是影響金屬疲勞的三個(gè)主要因素。疲勞過程包括疲勞裂紋萌生、裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展及最 后失穩(wěn)擴(kuò)展三個(gè)階段。

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