ICS77.040.10GB/T40320—2021國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T40320—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC243)歸口。本文件起草單位：中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司、上海交通大學(xué)、山東南山鋁業(yè)股份有限公司、中國兵器工業(yè)第五二研究所煙臺分所、國合通用測試評價(jià)認(rèn)證股份公司、廣西南南鋁加工有限公司、龍口市叢林鋁材有限公司、中車唐山機(jī)車車輛有限公司、東北輕合金有限責(zé)任公司。GB/T40320—2021鋁合金力學(xué)熔點(diǎn)測試方法1范圍本文件規(guī)定了鋁合金力學(xué)熔點(diǎn)測試方法。本文件適用于鋁合金板材或型材的焊接、熱處理、鑄造、鍛壓等熱加工過程的力學(xué)熔點(diǎn)測試及其參數(shù)優(yōu)化。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2614鎳鉻-鎳硅熱電偶絲GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T16825.1—2008靜力單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)第1部分：拉力和(或)壓力機(jī)測力系統(tǒng)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)GB/T16865變形鋁、鎂及其合金加工制品拉伸試驗(yàn)用試樣及方法JJF1637—2017廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1力學(xué)熔點(diǎn)mechanicalmeltingtemperature測定金屬材料不同峰值溫度熱循環(huán)后的殘余應(yīng)力，形成殘余應(yīng)力與峰值溫度曲線，殘余應(yīng)力達(dá)到波峰時(shí)的溫度與殘余應(yīng)力下降到波谷時(shí)的溫度的區(qū)3.2加熱、冷卻過程中溫度隨時(shí)間變化的曲線。4方法原理采用試驗(yàn)機(jī)模擬鋁合金熱加工過程中不同峰值溫度下的熱循環(huán)曲線，測量不同峰值溫度下的殘余應(yīng)力，得出殘余應(yīng)力與峰值溫度的關(guān)系，通過計(jì)算獲得鋁合金力學(xué)熔點(diǎn)。5儀器與設(shè)備5.1.1試驗(yàn)機(jī)的測力系統(tǒng)應(yīng)按照GB/T16825.1—2008進(jìn)行校準(zhǔn)，其準(zhǔn)確度應(yīng)為1級或0.5級。12GB/T40320—20215.1.2試驗(yàn)機(jī)加熱速率應(yīng)不小于350℃/s,試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有回零功能。5.1.3采用鎳鉻-鎳硅熱電偶測溫，兩根熱電偶絲應(yīng)分開，熱電偶絲直徑為0.15mm～0.30mm,熱電偶絲材料應(yīng)符合GB/T2614的要求，K型熱電偶應(yīng)符合JJF1637—2017要求的1級熱電偶。5.2.2力學(xué)熔點(diǎn)測試試樣兩端應(yīng)剛性固定，裝夾典型示意圖見圖1,固定銷與上夾具剛性固定。4——試樣。圖1裝夾典型示意圖5.3.1游標(biāo)卡尺分辨力應(yīng)不低于0.01mm。5.3.2塞尺分辨力應(yīng)不低于0.02mm。6試樣6.1形狀與尺寸6.1.1試樣形狀應(yīng)滿足GB/T16865的要求，彎曲變形量應(yīng)不大于0.20mm,矩形試樣示意圖見圖2。6.1.2試樣寬度b為試樣厚度a的2倍，平行段長度l。為試樣寬度b的5倍。試樣夾持端的形狀應(yīng)適合試驗(yàn)機(jī)的夾頭，試樣夾持端和平行段長度之間以過渡圓弧連接。3GB/T40320—2021單位為毫米l——試樣總長度；圖2矩形試樣示意圖6.2.1在鋁合金板材、型材上取樣，試樣切取部位和方向應(yīng)滿足GB/T16865的規(guī)定。6.2.2切取和機(jī)械加工試樣時(shí)，均應(yīng)預(yù)防冷加工或受熱對材料的力學(xué)性能的影響，宜在切削機(jī)床上進(jìn)行。6.2.3制備試樣的縮減部分(包括過渡處)不應(yīng)使用沖壓加工。6.2.4加工后的試樣表面應(yīng)無毛刺，試樣形狀與尺寸應(yīng)滿足6.1的要求。7力學(xué)熔點(diǎn)測試試驗(yàn)環(huán)境溫度應(yīng)為室溫，相對濕度應(yīng)為30%～80%。7.2熱循環(huán)曲線繪制7.2.1采用溫度測量法或數(shù)值模擬技術(shù)獲得實(shí)際熱加工過程中工件不同位置處的溫度數(shù)據(jù)。7.2.2根據(jù)溫度數(shù)據(jù)，繪制不同峰值溫度下的熱循環(huán)曲線，如圖3所示。4GB/T40320—2021th——加熱過程第一階段加熱時(shí)間；th2——總加熱時(shí)間；Tpk?——加熱過程的第一階段峰值溫度；Tpk?——加熱過程的第二階段峰值溫度；Vh?-——加熱過程第一階段加熱速率；Vh?—-—加熱過程第二階段加熱速率。速率Vh?、第一階段加熱時(shí)間th?和總加熱時(shí)間th?。7.3.2第二階段峰值溫度Tpk?與第一階段峰值溫度Tpkl之差應(yīng)不超過50℃。7.3.3第一階段加熱速率vhi和第二階段加熱速率vh?通過線性擬合獲得。7.3.4第一階段加熱速率vh的擬合直線與試驗(yàn)環(huán)境溫度水平線的交點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)間設(shè)為0s。7.3.6冷卻速率vc根據(jù)實(shí)際給定的冷卻速率確定。7.3.7記錄熱循環(huán)特征參數(shù)值。7.4.1在200℃~550℃溫度區(qū)間內(nèi)均布選擇不少于8個(gè)預(yù)設(shè)峰值溫度，每個(gè)預(yù)設(shè)峰值溫度測試5個(gè)7.4.2使用游標(biāo)卡尺按GB/T16865規(guī)定的方法測量試樣厚度a和寬度b,試樣厚度與寬度的乘積即為原始橫截面積A。7.4.3按預(yù)設(shè)峰值溫度對試樣進(jìn)行編號。7.4.4熱電偶應(yīng)點(diǎn)焊在試樣中心線上，熱電偶兩焊點(diǎn)間距應(yīng)不超過2mm,如圖4所示。5BdW/4GB/T40320—20BdW/4圖4熱電偶點(diǎn)焊示意圖7.4.5將試樣按圖1裝夾到試驗(yàn)機(jī)中，應(yīng)保證試樣兩端剛性固定，試驗(yàn)過程中試樣不應(yīng)移動。7.4.6將熱電偶連接到試驗(yàn)機(jī)的溫度測量通道上，進(jìn)行溫度采集及控制。7.4.7根據(jù)熱循環(huán)特征參數(shù)，編制熱循環(huán)模擬試驗(yàn)程序，加熱前應(yīng)將力歸零，采用位移控制模式進(jìn)行試驗(yàn)。7.4.8運(yùn)行試驗(yàn)，采集和保存時(shí)間t、溫度T、力F等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。7.4.9按從低到高的預(yù)設(shè)峰值溫度進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)預(yù)設(shè)峰值溫度測試5個(gè)試樣，每次試驗(yàn)需更換試樣，重復(fù)步驟7.4.2～7.4.8,完成不同預(yù)設(shè)峰值溫度下的熱模擬試驗(yàn)。7.5數(shù)據(jù)處理及計(jì)算7.5.1根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制力-溫度的曲線圖，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。7.5.2按公式(1)計(jì)算熱循環(huán)過程的應(yīng)力值σ,繪制應(yīng)力-溫度曲線圖，見圖5。式中：F—-—力，單位為牛頓(N);………………A——原始橫截面積，單位為平方毫米(mm2)。7.5.3從圖5獲得不同峰值溫度試驗(yàn)下的屈服溫度、屈服應(yīng)力以及殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力0-100-150屈服溫度-200300400圖5應(yīng)力-溫度曲線圖7.6數(shù)據(jù)有效性判定7.6.1測試完成后，根據(jù)相同峰值溫度下的屈服溫度、屈服應(yīng)力以及殘余應(yīng)力，按公式(2)計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)差S:6xi——單次樣本測量值；x——樣本平均值。7.6.2相同峰值溫度下的屈服溫度、屈服應(yīng)力以及殘余應(yīng)力應(yīng)在95%的置信度區(qū)間(x-k(p,1-a.)S,x+k(p.1-a,yS)內(nèi)，記為有效數(shù)據(jù)。k(p.1-a,)為正態(tài)分布的單邊誤差限系數(shù)，1-α=95%為置信度，α為7.6.3如果試驗(yàn)測試的屈服溫度、屈服應(yīng)力以及殘余應(yīng)力中任何一個(gè)數(shù)據(jù)不在置信度區(qū)間，判定試驗(yàn)7.7.1對每個(gè)峰值溫度下有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)的殘余應(yīng)力取平均值，繪制殘余應(yīng)力與峰值溫度曲線圖，見圖6,采用一元四次方程擬合獲得數(shù)學(xué)方程，求解方程一階導(dǎo)數(shù)為零的溫度結(jié)果，中間值為力學(xué)熔點(diǎn)起始溫度，最大值為力學(xué)熔點(diǎn)