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| 标准编号 | GB/T 24185-2009 (GB/T24185-2009) | | 中文名称 | 逐级加力法测定钢中 氢脆临界值试验方法 | | 英文名称 | Test method for measurement of hydrogen embrittlement threshold in steel by the incremental step loading method | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H22 | | 国际标准分类 | 77.040.10 | | 字数估计 | 9,917 | | 发布日期 | 2009-06-25 | | 实施日期 | 2010-04-01 | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2009年第9号(总第149号) | | 发布机构 | 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 | | 范围 | 本标准规定一种用逐级加力法测量钢中氢脆临界应力值和临界应力强度值的符号与说明、原理、试验设备、试样、试验程序和试验报告。本标准适用于定量评估钢的氢脆敏感性, 或冶炼、热加工、表面处理等加工过程产生的钢内残余氢以及环境外部氢对钢性能的影响。 | GB/T 24185-2009: 逐级加力法测定钢中 氢脆临界值试验方法
GB/T 24185-2009 英文名称: Test method for measurement of hydrogen embrittlement threshold in steel by the incremental step loading method
ICS ７７．０４０．１０
H２２
中华人民共和国国家标准
GB/T ２４１８５-２００９
逐级加力法测定钢中
氢脆临界值试验方法
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
前言
本标准参照ＡＳＴＭＦ１６２４-０６《用逐级加载技术测定钢中氢脆临界值试验方法》制定。
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归口。
本标准起草单位：上海材料研究所。
本标准主要起草人：王滨、陈华锋、李光福。
GB/T ２４１８５-２００９
引 言
氢脆是由进入钢中的氢引起的，氢在残余应力或服役时产生的外部应力作用下会使材料发生断裂。
酸洗或电镀等工艺过程，或处于阴极保护条件下都可能在钢中产生氢。本方法可用于快速确定这些工
艺过程中产生的残余氢的影响，或者定量确定一定充氢条件下材料的氢脆敏感性。
当预裂纹试样的残余应力和工作应力之和大于某一应力值时就会发生延迟断裂（有限寿命），小于
这一应力值时就不会断裂（无限寿命），该应力值称为临界应力［对于预裂纹试样则称为临界应力强度
（K）］。采用缺口试样的持久载荷-失效时间试验可以测定产生氢应力破裂的临界应力，但需要较多试
样、多台高载荷能力的试验机和几千小时以上的试验时间。
本标准提供了一个只需要少量试样在一台设备上用一周以内的时间即可完成的加速试验方法，它
可用于确定钢中产生初始氢应力破裂的临界应力或临界应力强度。
GB/T ２４１８５-２００９
逐级加力法测定钢中
氢脆临界值试验方法
１ 范围
本标准规定一种用逐级加力法测量钢中氢脆临界应力值和临界应力强度值的符号与说明、原理、试
验设备、试样、试验程序和试验报告。
本标准适用于定量评估钢的氢脆敏感性，或冶炼、热加工、表面处理等加工过程产生的钢内残余氢
以及环境外部氢对钢性能的影响。
２ 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。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标准，然而，鼓励根据本标准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标准。
GB/T ２２８ 金属材料 室温拉伸试验方法（GB/T ２２８-２００２，eqv ISO ６８９２：１９９８）
GB/T ４１６１ 金属材料 平面应变断裂韧度KＩＣ试验方法（GB/T ４１６１-２００７，ISO １２７３７：２００５，
ＭＯＤ）
GB/T １５９７０．７ 金 属 和 合 金 的 腐 蚀 应 力 腐 蚀 试 验 第 ７ 部 分：慢 应 变 速 率 试 验
（GB/T １５９７０．７-２０００，idt ISO ７５３９-７：１９８９）
GB/T １６８２５．１ 静力单轴试验机的检验 第１部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校
准（GB/T １６８２５．１-２００８，ISO ７５００-１：２００４，ＩＤＴ）
３ 符号与说明
本标准使用的符号及相应的说明见表１。
４ 原理
通过逐级降低施加于不同试样上的加力速率，使氢扩散并产生裂纹，当位移保持不变的情况下，试
验力将随裂纹萌生而减小，通过试验力-时间曲线可以得到氢脆临界应力或临界应力强度值。
５ 试验设备
试验机的测力系统应按照GB/T １６８２５．１的要求进行校准，其准确度应为１级或优于１级。
如需在规定环境条件下进行试验，试验装置应能提供所需要的试验环境。
试验设备应能记录试验力-时间曲线。
６ 试样
６．１ 试样分为断裂力学试样和实物试样。
６．１．１ 断裂力学试样应符合GB/T ４１６１的要求。
注：为保证试验结果的准确，预制疲劳裂纹时的最大应力应低于任一所测的氢致裂纹扩展的应力值的６０％。
６．１．２ 实物试样是将产品实物作为试样，如紧固件。
注：对实物试样，同种材料不同形状或尺寸的试样试验结果会不同。
６．２ 试样数量一般为５个～１０个。
７ 试验程序
７．１ 试验前按GB/T ２２８规定的试验速率对试样施加试验力直至断裂，测出最大力Fｍ。
７．２ 用逐级加力法对其余试样施加试验力达到Fｍ 时，每级增加的试验力值应相等，其值取决于要求
的试验准确度。如对于准确度为５％的试验，每级增加的试验力为５％Fｍ，共分２０级加力。１＃试样每
级试验力的保持时间一般为１ｈ。随后的试样每级试验力的保持时间一般为前一个试样的２倍，如图１
７．２．１ 对１＃试样进行分级施加试验力，每级施加的试验力为５％Fｍ，每级试验力的保持时间为１ｈ，记
录试验力-时间曲线，从曲线上观察到试验力的下降量超过试验的准确度（如５％）时，记录此时裂纹萌
生时的试验力Fｉ１（见图１）。Fｉ狀（狀＝１，２，３）的确定方法如下：
７．２．１．１ 如果试验力下降时，试验力-时间曲线形状呈凸形，即试验力下降速率是逐渐增加的，则可认
为此时裂纹开始在试样中扩展，试验力开始下降时的值为裂纹形成的试验力Fｉ狀［见图２ａ）］。
７．２．１．２ 如果试验力下降时，试验力-时间曲线形状呈凹形，即试验力下降速率是逐渐降低的，此时不
能认为是裂纹形成时的试验力Fｉ狀［见图２ｂ）］。这种现象是由于裂纹尖端应力大于等于试样的屈服强
度使试样产生塑性变形、试样蠕变或试验设备等因素所造成的。
７．２．１．３ 如果试验力下降时，试验力-时间曲线形状是从凹到凸的，即试验力下降速率从恒定不变或逐
渐下降过渡到逐渐增加，那么曲线拐点处的力值也可定义为裂纹形成的试验力Fｉ狀［见图２ｃ）］。
ａ ｂ ｃ
图２ 裂纹开始扩展时的试验力的定义
７．２．２ 随后的样品采取相同的加力级数但每级试验力的保持时间较前一个试样加倍的方法进行试验，
由此可得出更低的裂纹萌生时的试验力Fｉ狀（见图１，Fｉ２每级试验力的保持时间为２ｈ，Fｉ３每级试验力的
保持时间为４ｈ）。
７．３ 如此试验直至获得不随试验速率变化的恒定的裂纹萌生时的试验力临界值Fｔｈ。Fｔｈ的确定方法
如下：
７．３．１ 对于裂纹扩展速率较快的材料，一般将试验力下降５％Fｍ 作为裂纹开始扩展的界线；对于裂纹
扩展速率很低的材料，则可采用小于５％Fｍ 的试验力下降量作为裂纹开始扩展界线，这样更便于试验
力下降的直观检测。
７．３．２ 如果施加试验力后立即检测出试验力的下降，则Fｔｈ应为保持试验力恒定的最后一级的试验
力值。
７．５ 实物试样的氢脆应力临界值狊ｔｈ可由Fｔｈ除以试样的最小横截面积Aｎｅｔ得到。如对紧固件，Aｎｅｔ为试
样的应力截面积；对缺口拉伸试样，Aｎｅｔ为试样缺口处的最小截面积。
７．５．１ 试验在给定的充氢环境下进行时，试样由外部氢引起的氢脆应力临界值用狊ｔｈ-ＥＨＥ表示。
７．５．２ 试验在空气中进行时，试样由内部氢引起的氢脆应力临界值用狊ｔｈ-ＩＨＥ表示。
７．５．３ 狊ｔｈ值与试样的几何形状和尺寸有关。
７．６ 断裂力学试样的氢脆应力强度参数可根据GB/T ４１６１规定的方法由Fｉ狀或Fｔｈ计算得到。
７．６．１ 试验在给定的充氢环境下以给定的加力速率进行时，试样由外部氢引起的氢脆应力强度临界值
用Kｔｈ-ＥＨＥ表示。
７．６．２ 试验在空气中以给定的加力速率进行时，试样由内部氢引起的氢脆应力强度临界值用Kｔｈ-ＩＨＥ
表示。
７．６．３ 试验在给定充氢环境下进行时，试样由外部氢引起的恒定的氢脆应力强度临界值用KＩＥＨＥ表示。
７．６．４ 试验在空气中进行时，试样由内部氢引起的恒定的氢脆应力强度临界值用KＩＩＨＥ表示。
７．７ 试验时的应变速率应在１......
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