一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣的製作方法

2023-05-27 07:08:26

一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣,包括由不鏽鋼材料製成的緊湊拉伸試樣本體，緊湊拉伸試樣本體中間位置處的一側設置有缺口，缺口內的上表面從外至內依次為第一上水平面、第一上圓弧凹面、第二上水平面、第二上圓弧凹面和第三上水平面，缺口內的下表面從外至內依次為第一下水平面、第一下圓弧凹面、第二下水平面、第二下圓弧凹面和第三下水平面，第三上水平面與第三下水平面之間為圓弧凸面。本實用新型能夠以較小的工作載荷獲取測試表面高應變區，便於測試高應變區域基體金屬與表面氧化膜老化規律，並能夠通過單個試樣模擬出不同的應變區，從而用於各種環境下不鏽鋼應力腐蝕開裂的研究。
【專利說明】一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於材料力學性能分析【技術領域】，尤其是涉及一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣。
【背景技術】
[0002]我國製造業的迅猛發展，使得在航空、航天、交通運輸、化工、機械、材料、能源等各工程領域使用的機械結構不斷向著大型化、精密化和高參數化方向發展，工作條件也越來越苛刻，而裂紋萌生、擴展和斷裂是影響重要機械結構壽命和安全服役的重要因素之一。為了提機械結構的耐腐蝕性，不鏽鋼被大量使用，其耐腐蝕性主要是由於鋼表面的富絡氧化膜(鈍化膜)的形成。然而，研究和實踐表明，不鏽鋼作為易產生氧化膜的金屬材料，在某些特定介質環境中由於氧化膜的局部損壞，特別是由於焊接接頭的工藝特點，可能會存在各種類型的裂紋缺陷，在應力腐蝕環境的作用下，這些裂紋缺陷會產生應力腐蝕開裂(SCC)，這種SCC裂紋隨時間不斷擴展，最終會將關鍵的機械結構和設備帶到一個極其危險邊緣的地步。
[0003]有研究表明，當裂紋向金屬基體深處發展時，應力集中於裂紋尖端，金屬材料在應力和腐蝕介質的共同作用下，裂紋前端金屬表面的氧化膜受到破壞，對於未破壞的仍具有裂尖氧化膜覆蓋的部位來說，這些破壞部位成為陽極，該陽極金屬就會形成離子被溶解，而陽極比陰極面積小的多，所以陽極電流密度很大，裂紋尖端很快被腐蝕形成一個溝形裂紋，由於溝形裂紋的形成使得已經溶解掉的裂尖氧化膜的有效應力很快消失，隨著溝形裂紋的擴展，裂尖氧化膜逐漸溶解，從而使裂紋尖端向前推移，金屬基體表面重新生成裂尖氧化膜，這種循環過程使得裂紋不斷擴展，並最終導致構件失效。為了更好地研究應力腐蝕開裂對裂紋擴展的影響，需要知道機械構件高應變區基體金屬與表面氧化膜的老化規律，從而才能更好地研究應力腐蝕開裂過程。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其結構簡單，設計合理，加工製作方便，對高應變區氧化膜老化規律測試簡單便捷，測試效果好且測試效率高，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是:一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:包括由不鏽鋼材料製成的緊湊拉伸試樣本體，所述緊湊拉伸試樣本體中間位置處的一側設置有缺口，緊湊拉伸試樣本體上設置有關於缺口對稱的第一銷孔和第二銷孔，所述缺口內的上表面從外至內依次為第一上水平面、第一上圓弧凹面、第二上水平面、第二上圓弧凹面和第三上水平面,所述缺口內的下表面從外至內依次為第一下水平面、第一下圓弧凹面、第二下水平面、第二下圓弧凹面和第三下水平面，所述第三上水平面與第三下水平面之間為圓弧凸面，所述第一上水平面左側邊線和第一上水平面右側邊線之間的距離與第一下水平面左側邊線和第一下水平面右側邊線之間的距離相等，所述第一上圓弧凹面和第一下圓弧凹面的曲率半徑相等，所述第二上水平面左側邊線和第二上水平面右側邊線之間的距離與第二下水平面左側邊線和第二下水平面右側邊線之間的距離相等，所述第二上圓弧凹面和第二下圓弧凹面的曲率半徑相等，所述第三上水平面左側邊線和第三上水平面右側邊線之間的距離與第三下水平面左側邊線和第三下水平面右側邊線之間的距離相等，所述圓弧凸面與緊湊拉伸試樣本體前表面相交的曲線以及圓弧凸面與緊湊拉伸試樣本體後表面相交的曲線均為半圓曲線。
[0006]上述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述緊湊拉伸試樣本體的長度為62.5mm，緊湊拉伸試樣本體的寬度為25mm，緊湊拉伸試樣本體高度為60mmo
[0007]上述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第一銷孔和第二銷孔的截面均為圓形，第一銷孔的截面直徑和第二銷孔的截面直徑相等且均為
12.5_，所述第一銷孔的圓心和緊湊拉伸試樣本體左側面之間的距離與第二銷孔的圓心和緊湊拉伸試樣本體左側面之間的距離相等且均為12.5mm，所述第一銷孔的圓心和第一上水平面之間的距離與第二銷孔的圓心和第一下水平面之間的距離相等且均為8.5mm。
[0008]上述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述半圓曲線構成的半圓的半徑為0.002mm-0.05mm。
[0009]上述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述圓弧凸面的曲率半徑為10mm-60mm。
[0010]上述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第一上水平面和第一下水平面之間的距離為18mm，第一上水平面左側邊線和第一上水平面右側邊線之間的距離與第一下水平面左側邊線和第一下水平面右側邊線之間的距離均為10mm。
[0011]上述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第一上圓弧凹面和第一下圓弧凹面的曲率半徑均為9_。
[0012]上述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第二上水平面和第二下水平面之間的距離為10mm，第二上水平面左側邊線和第二上水平面右側邊線之間的距離與第二下水平面左側邊線和第二下水平面右側邊線之間的距離相等，所述第一上圓弧凹面左側邊線和第二上水平面右側邊線的距離與第一下圓弧凹面左側邊線和第二下水平面右側邊線的距離相等且均為18mm。
[0013]上述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第二上圓弧凹面和第二下圓弧凹面的曲率半徑均為5_。
[0014]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:
[0015]1、本實用新型結構簡單，設計新穎合理，加工製作簡單方便。
[0016]2、本實用新型能夠以較小的工作載荷獲取測試表面高應變區，便於測試高應變區域基體金屬與表面氧化膜的老化規律。
[0017]3、本實用新型改變了以往試樣中缺口處的平面結構，形成一個曲面結構，使得曲面上任意點的應力不滿足線性關係，從而能夠通過單個試樣模擬出不同的應變區，進而得出高應變區氧化膜的老化規律，避免了在測試前對試樣進行一定程度破壞，製造裂紋的過程，從而克服了被破壞的試樣中殘存應力對拉伸試驗結構的影響進而影響測試結果的問題。
[0018]4、本實用新型實用性強，使用效果好，便於推廣使用。
[0019]綜上所述，本實用新型結構簡單，設計合理，加工製作方便，能夠以較小的工作載荷獲取測試表面高應變區，便於測試高應變區域基體金屬與表面氧化膜的老化規律，並能夠通過單個試樣模擬出不同的應變區，從而用於各種環境下不鏽鋼應力腐蝕開裂的基礎研究，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。
[0020]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的立體圖。
[0022]圖2為本實用新型第二銷孔、第一下水平面、第一下圓弧凹面、第二下水平面、第二下圓弧凹面、第三下水平面、圓弧凸面在緊湊拉伸試樣本體上的分布位置示意圖。
[0023]圖3為本實用新型的主視圖。[0024]圖4為圖3的A-A剖視圖。
[0025]圖5為圖3的B部分放大結構示意圖。
[0026]附圖標記說明:
[0027]I—緊湊拉伸試樣本體； 2—第一銷孔；3—第二銷孔；
[0028]4 一缺口；5—圓弧凸面；6-1—第一上水平面；
[0029]6-2—第一下水平面；7-1—第一上圓弧凹面；7-2—第一下圓弧凹面；8-1—第二上水平面；8-2—第二下水平面；9-1一第二上圓弧凹面；9-2—第二下圓弧凹面；10-1—第三上水平面；10-2—第三下水平面。
【具體實施方式】
[0030]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實用新型包括由不鏽鋼材料製成的緊湊拉伸試樣本體I，所述緊湊拉伸試樣本體I中間位置處的一側設置有缺口 4，緊湊拉伸試樣本體I上設置有關於缺口 4對稱且用於安裝銷軸的第一銷孔2和第二銷孔3，所述缺口 4內的上表面從外至內依次為第一上水平面6-1、第一上圓弧凹面7-1、第二上水平面8-1、第二上圓弧凹面9-1和第三上水平面10-1，所述缺口 4內的下表面從外至內依次為第一下水平面6-2、第一下圓弧凹面7-2、第二下水平面8-2、第二下圓弧凹面9-2和第三下水平面10-2，所述第三上水平面10-1與第三下水平面10-2之間為圓弧凸面5，所述第一上水平面6-1左側邊線和第一上水平面6-1右側邊線之間的距離與第一下水平面6-2左側邊線和第一下水平面6-2右側邊線之間的距離相等，所述第一上圓弧凹面7-1和第一下圓弧凹面7-2的曲率半徑相等，所述第二上水平面8-1左側邊線和第二上水平面8-1右側邊線之間的距離與第二下水平面8-2左側邊線和第二下水平面8-2右側邊線之間的距離相等，所述第二上圓弧凹面9_1和第二下圓弧凹面9_2的曲率半徑相等,所述第二上水平面10_1左側邊線和第二上水平面10-1右側邊線之間的距離與第三下水平面10-2左側邊線和第三下水平面10-2右側邊線之間的距離相等，所述圓弧凸面5與緊湊拉伸試樣本體I前表面相交的曲線以及圓弧凸面5與緊湊拉伸試樣本體I後表面相交的曲線均為半圓曲線。
[0031]本實施例中，所述緊湊拉伸試樣本體I的長度為62.5mm，緊湊拉伸試樣本體I的寬度為25mm，緊湊拉伸試樣本體I高度為60mm。
[0032]本實施例中，所述第一銷孔2和第二銷孔3的截面均為圓形，第一銷孔2的截面直徑和第二銷孔3的截面直徑相等且均為12.5mm，所述第一銷孔2的圓心和緊湊拉伸試樣本體I左側面之間的距離與第二銷孔3的圓心和緊湊拉伸試樣本體I左側面之間的距離相等且均為12.5mm，所述第一銷孔2的圓心和第一上水平面6_1之間的距離與第二銷孔3的圓心和第一下水平面6-2之間的距離相等且均為8.5mm。
[0033]本實施例中，所述半圓曲線構成的的半徑為0.002mm-0.05mm。
[0034]本實施例中，所述圓弧凸面5的曲率半徑為10mm-60mm。
[0035]本實施例中，所述第一上水平面6-1和第一下水平面6-2之間的距離為18mm，第一上水平面6-1左側邊線和第一上水平面6-1右側邊線之間的距離與第一下水平面6-2左側邊線和第一下水平面6-2右側邊線之間的距離均為10mm。
[0036]本實施例中，所述第一上圓弧凹面7-1和第一下圓弧凹面7-2的曲率半徑均為9mm ο
[0037]本實施例中，所述第二上水平面8-1和第二下水平面8-2之間的距離為10mm，第二上水平面8-1左側邊線和第二上水平面8-1右側邊線之間的距離與第二下水平面8-2左側邊線和第二下水平面8-2右側邊線之間的距離相等，所述第一上圓弧凹面7-1左側邊線和第二上水平面8-1右側邊線的距離與第一下圓弧凹面7-2左側邊線和第二下水平面8-2右側邊線的距離相等且均為18mm。
[0038]本實施例中，所述第二上圓弧凹面9-1和第二下圓弧凹面9-2的曲率半徑均為5mm ο
[0039]使用時，以標準緊湊拉伸試樣為基礎，切制出缺口 4，然後將本實用新型至於所需環境中，使其表面形成氧化膜，並將本實用新型放置在拉伸機上，通過在第一銷孔2和第二銷孔3內分別裝入銷軸，使本實用新型固定在拉伸機上，同時在上下兩個方向上對其施力，並對圓弧凸面5上各點的應力進行測量，由於圓弧凸面5上各點的應力不滿足線性關係，從而能夠通過單個試樣模擬出不同的應變區，通過單次實驗對圓弧凸面5上的不同位置處的應力進行測量和分析，進而得出高應變區氧化膜老化規律，從而用於各種環境下不鏽鋼應力腐蝕開裂的基礎研究。
[0040]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:包括由不鏽鋼材料製成的緊湊拉伸試樣本體(1)，所述緊湊拉伸試樣本體(1)中間位置處的一側設置有缺口(4)，緊湊拉伸試樣本體(1)上設置有關於缺口(4)對稱的第一銷孔(2)和第二銷孔(3)，所述缺口(4)內的上表面從外至內依次為第一上水平面(6-1)、第一上圓弧凹面(7-1)、第二上水平面(8-1)、第二上圓弧凹面(9-1)和第三上水平面(10-1)，所述缺口(4)內的下表面從外至內依次為第一下水平面(6-2)、第一下圓弧凹面(7-2)、第二下水平面(8-2)、第二下圓弧凹面(9-2)和第三下水平面(10-2)，所述第三上水平面(10-1)與第三下水平面(10-2)之間為圓弧凸面(5)，所述第一上水平面(6-1)左側邊線和第一上水平面(6-1)右側邊線之間的距離與第一下水平面(6-2)左側邊線和第一下水平面(6-2)右側邊線之間的距離相等，所述第一上圓弧凹面(7-1)和第一下圓弧凹面(7-2)的曲率半徑相等，所述第二上水平面(8-1)左側邊線和第二上水平面(8-1)右側邊線之間的距離與第二下水平面(8-2)左側邊線和第二下水平面(8-2)右側邊線之間的距離相等，所述第二上圓弧凹面(9-1)和第二下圓弧凹面(9-2)的曲率半徑相等，所述第三上水平面(10-1)左側邊線和第三上水平面(10-1)右側邊線之間的距離與第三下水平面(10-2)左側邊線和第三下水平面(10-2)右側邊線之間的距離相等，所述圓弧凸面(5)與緊湊拉伸試樣本體(1)前表面相交的曲線以及圓弧凸面(5)與緊湊拉伸試樣本體(1)後表面相交的曲線均為半圓曲線。
2.按照權利要求1所述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述緊湊拉伸試樣本體(1)的長度為62.5mm,緊湊拉伸試樣本體(1)的寬度為25mm,緊湊拉伸試樣本體(1)高度為60_。
3.按照權利要求1或2所述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第一銷孔(2)和第二銷孔(3)的截面均為圓形，第一銷孔(2)的截面直徑和第二銷孔(3)的截面直徑相等且均為12.5mm，所述第一銷孔(2)的圓心和緊湊拉伸試樣本體(1)左側面之間的距離與第二銷孔(3)的圓心和緊湊拉伸試樣本體(1)左側面之間的距離相等且均為12.5mm，所述第一銷孔(2)的圓心和第一上水平面(6-1)之間的距離與第二銷孔(3)的圓心和第一下水平面(6-2)之間的距離相等且均為8.5mm。
4.按照權利要求1或2所述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述半圓曲線構成的半圓的半徑為0.002mm-0.05mm。
5.按照權利要求1或2所述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述圓弧凸面(5)的曲率半徑為10mm-60mm。
6.按照權利要求1或2所述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第一上水平面(6-1)和第一下水平面(6-2)之間的距離為18mm，第一上水平面(6-1)左側邊線和第一上水平面(6-1)右側邊線之間的距離與第一下水平面(6-2)左側邊線和第一下水平面(6-2)右側邊線之間的距離均為10mm。
7.按照權利要求1或2所述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第一上圓弧凹面(7-1)和第一下圓弧凹面(7-2)的曲率半徑均為9mm。
8.按照權利要求1或2所述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第二上水平面(8-1)和第二下水平面(8-2)之間的距離為10mm，第二上水平面(8-1)左側邊線和第二上 水平面(8-1)右側邊線之間的距離與第二下水平面(8-2)左側邊線和第二下水平面(8-2)右側邊線之間的距離相等，所述第一上圓弧凹面(7-1)左側邊線和第二上水平面(8-1)右側邊線的距離與第一下圓弧凹面(7-2)左側邊線和第二下水平面(8-2)右側邊線的距離相等且均為18mm。
9.按照權利要求1或2所述的一種不鏽鋼高應變區氧化膜老化規律測試試樣，其特徵在於:所述第二上圓弧凹面(9-1)和第二下圓弧凹面(9-2)的曲率半徑均為5mm。
【文檔編號】G01N3/08GK203719995SQ201420104045
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月9日 優先權日:2014年3月9日
【發明者】薛河, 陳政, 李永強, 崔英浩, 龔曉燕 申請人:西安科技大學