用斷裂負荷法測定熱處理鋁合金制品抗應力腐蝕開裂性的標準試驗方法ASTM G139-05(R2011)（中文翻譯版）
用斷裂負荷法測定熱處理鋁合金制品抗應力腐蝕開裂性的標準試驗方法ASTM G139-05(R2011)（中文翻譯版）（僅供參考）
1. 目的Purpose
本標準試驗方法涵蓋了通過斷裂荷載試驗方法評估抗應力腐蝕開裂（SCC）性的程序，該方法使用剩余強度作為損傷演化（在這種情況下為環境輔助開裂）的測量方法。包括試樣類型和復制、試驗環境、應力水平、暴露時間、最終強度測定和原始殘余強度數據的統計分析。
2. 范圍Scope
本標準試驗方法適用于熱處理鋁合金，即2XXX合金和7XXX，含1.2%至3.0%銅，且試樣的取向與晶粒結構相關，橫向較短。然而，用于分析數據的殘余強度測量和統計數據并非針對可熱處理鋁合金，可用于其他試樣取向和不同類型的材料。
3. 職責Responsibility
程序執行：實驗室授權制樣人員
程序監督：實驗室技術負責人及相關責任人
4. 原理Principle
4.1本試驗方法描述了使用暴露于腐蝕環境后的殘余強度評估熱處理鋁合金產品形式（如板材、板材、擠壓件、鍛件和棒材）的應力腐蝕開裂敏感性的程序。這些產品通常在板材的長橫方向、板材、擠壓件和鍛件的短橫方向以及棒材和棒材的橫方向上最易發生應力腐蝕開裂。在本試驗中，根據規程G49制備的拉伸鋼筋或直接拉伸板試樣暴露于3.5重量%的氯化鈉水溶液（規程G44）中，在其失效前移除，并進行拉伸試驗，以確定已發生的腐蝕損傷量。然后計算平均剩余強度，并使用Box-Cox變換對結果進行統計分析。
4.2該程序要求暴露無應力試樣，用于排除點蝕、晶間腐蝕和一般腐蝕的影響。這些現象會降低殘余強度，但不需要施加應力。
4.3本試驗方法適用于高強度鋁合金（2XXX和含有7XXX的銅），通常在3.5%氯化鈉中通過交替浸泡進行試驗。然而，使用剩余強度作為損傷演化度量的概念（在這種情況下，環境輔助開裂）原則上可以應用于任何合金和環境系統。
4.4本試驗方法用于研究抗應力腐蝕性能提高的合金和回火。試驗結果允許將不同的材料變體與高置信度進行比較，并且比通過/失敗試驗的結果具有更高的精度。因此，它對于比較具有類似抗應力腐蝕開裂水平的材料特別有用。該程序可以修改以用作質量保證工具，但在其開發過程中，這并不是主要目的。
4.5本試驗方法中所述的暴露時間和條件特別適用于高強度鋁合金，但統計技術應適用于具有不同暴露條件的其他合金系統。
4.6盡管該特殊程序主要用于在短橫向應力方向上測試產品，但對于其他應力方向，尤其是薄板和薄板產品中的長橫向，該程序是有用的。
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5. 術語及定義Terms and Definition
5.1審查—一個統計術語，表明由于試驗程序或條件的原因，單個觀察值可能超出可測量的范圍。
5.2取樣—從中獲得單個應力腐蝕開裂試樣的名義上均勻的散裝材料。
6. 干擾Interferences
6.1斷裂負荷試驗根據實施規程G44排除了在環境中發生的點蝕，例如在交替浸沒試驗中使用的3.5%NaCl溶液。使用斷裂負荷試驗的主要問題是選擇適當的暴露應力。如果暴露壓力太低，則不會累積損傷。另一方面，如果施加的應力過高，許多試樣將在預定的暴露期結束前失效。本試驗方法中包含的統計程序可以容納少量的失效試樣，但不能容納大量的試樣。
6.2斷裂負荷試驗適用于暴露在自然和使用環境中的試樣。然而，這些環境中的條件可能不是恒定的，因此必須考慮暴露的時間和周期，以避免產生偏差。例如，溫度、濕度和污染物濃度等季節性變化的環境條件可能會影響室外暴露站的腐蝕性。應使用相同的環境條件進行直接的材料比較。
6.3當對比樣品具有不同的原始（未腐蝕）拉伸強度和斷裂韌性值時，需要注意。初始性能的大變化可以減少或增加樣品SCC性能的明顯差異。為了避免由于拉伸性能而產生的偏差，本試驗方法中包含的統計程序基于原始強度的百分比。然而，為了檢驗影響殘余強度的斷裂韌性的影響，必須使用斷裂力學技術進行缺陷尺寸計算。
7. 試樣Specimens
7.1斷裂荷載程序可使用夾具中可承受軸向應力的任何試樣進行，該夾具將承受施加的位移。然而，使用不同的試件幾何形狀或應力方法獲得的結果不能直接進行比較。雖然樣品的相對磁化率不會改變，但絕對值可能會大不相同。
7.2只要金屬試樣的幾何形狀允許，應使用根據規程G49制備的光滑圓形拉伸試樣進行試驗。如果薄板和其他產品太薄，無法產生抗拉鋼筋，則可使用薄板拉伸試樣。試驗靈敏度隨試樣標距截面表面積與體積比的增大而增大，但用圓形拉伸試樣進行的試驗表明，不同尺寸的試樣（1）可以達到相同的相對排名。
8. 程序Procedure
8.1應力程序和暴露條件—試樣應按照規程G49圖1中的恒定撓度型夾具進行軸向加載，并按照規程G44進行3.5%NaCl交替浸沒試驗。每個應力水平/暴露時間組合的試樣數量應至少為3個；最好為5個或更多。
8.2應力水平—應力水平的最小數量為兩個，其中一個是無外加應力暴露的整套試樣。對于具有未知應力腐蝕抗力的試樣，除了無應力試樣外，最好從兩個或三個應力水平開始。無應力試樣允許計算一般、點蝕和晶間腐蝕引起的損傷，并將其與外加應力引起的損傷分開。必須通過考慮樣品的預期性能，為每個樣品選擇其他應力水平。試樣抗應力腐蝕能力越強，應力越高。理想的最大應力應為通過開裂導致顯著損傷的最大應力，但在預定暴露期（2）結束前，不會導致超過幾個試樣實際斷裂成兩片?？梢允褂靡粋€應力水平，但統計計算僅評估該應力水平下樣品的性能。換言之，如果不實際進行測試，就沒有很好的方法來推斷和估計較高或較低應力水平下的性能。
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注1：對于在試驗環境中具有未知SCC性能的材料變體，建議根據試驗方法G47中的程序對有限數量的合格/不合格試樣進行試驗。這將為選擇適當的應力水平和樣品暴露時間提供指導。這可以防止花費大量的時間和金錢在沒有提供重要價值信息的標本上。
8.4殘余強度的測定—在每個暴露期結束后，應根據試驗方法E8從試驗中取出一組試樣，進行沖洗、無應力和拉伸試驗。建議在試樣從暴露中取出的當天完成拉伸試驗。如果在完成暴露和拉伸試驗之間不可避免地存在時間延遲，則必須用去離子水徹底沖洗試樣，并將其存放在干燥的環境中，并且應記錄延遲時間。必須計算并記錄每個試樣的斷裂強度。
8.5殘余強度數據可用于通過簡單計算每個應力/時間組合的平均殘余強度來顯示樣品之間的趨勢，如圖1所示。然而，必須使用統計程序來評估趨勢是真實的還是僅僅是數據分散的。
8.5.1在斷裂負荷試驗方法的發展過程中，單個單元（單個樣品/應力/時間組合）內的數據方差顯示，隨著抗SCC能力的降低而增加。這種方差隨殘余強度降低而增加的趨勢意味著，對于性能較好的單元，斷裂負荷試驗解決單元間差異的能力可能比性能較差的單元大得多。因此，平均剩余強度圖可能會產生誤導。
注1：本組中的一些試樣在預定的暴露期結束前確實發生了故障，但這些故障試樣并未包含在平均值中。平均值僅代表幸存下來進行拉伸試驗的試樣。在310 MPa下，九天數據的上升是由于不包括失效試樣。
圖1 代表性數據集（一個實驗室）的平均剩余強度值圖
9. 報告Report
報告應包括以下信息：
a） 所有樣品的標識，包括合金、回火、產品形狀、厚度、樣品位置和方向。
b） 所有原始數據，包括每個腐蝕試樣的原始抗拉強度、暴露時間、應力水平和原始斷裂強度。這最好以表格形式進行，使用每個應力/時間組合的單元格。該表應記錄在從試驗中取出之前以及檢測到故障當天發生故障的任何試樣。只要有可能，建議報告斷裂韌性與SCC裂紋擴展方向相同。例如，對于使用短橫向SCC試樣測試的軋制鋼板，最合適的值是S-L平面應變斷裂韌度（KIC）。
c） 所有計算的統計數量。最小值是每個數據單元的平均斷裂強度和標準偏差。
d） 與上述程序的所有偏差。
10. 相關記錄表式 Record Form
JC-YS-2019-023 電化學原始記錄表
JC-ZL-0808 儀器設備使用記錄表
11. 參考文件Reference
ASTM G139-05(R2011) Standard Test Method for Determining Stress-Corrosion Cracking Resistance of Heat-Treatable Aluminum Alloy Products Using Breaking Load Method
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