ICS19.100 J04 中华人民共和国国家标准 GB/T7704—2017 代替GB/T7704—2008 无损检测 X射线应力测定方法 Non-destructivetesting—PracticeforresidualstressmeasurementbyX-ray 2017-10-14发布 2018-04-01实施 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目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和符号 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 应力测定原理 3 …………………………………………………………………………………………… 5 测定方法 7 ………………………………………………………………………………………………… 6 仪器 16 ……………………………………………………………………………………………………… 7 试样 17 ……………………………………………………………………………………………………… 8 测定程序 20 ………………………………………………………………………………………………… 9 报告 26 ……………………………………………………………………………………………………… 10 测定结果评估 26 ………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 衍射峰半高宽 28 …………………………………………………………………… 附录B(资料性附录) 穿透深度修正 29 …………………………………………………………………… 附录C(规范性附录) 应力参考样品及设备检定 30 ……………………………………………………… 附录D(资料性附录) 等强度梁法实验测定X射线弹性常数和应力常数K 33 ……………………… 附录E(规范性附录) X射线应力数据处理方法 35 ……………………………………………………… 附录F(资料性附录) 实验法测定X射线弹性常数 XECs 39 ………………………………………… 附录G(规范性附录) 主应力和主应力方向的计算 41 ……………………………………………………GB/T7704—2017 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T7704—2008《无损检测 X射线应力测定方法》。 本标准与GB/T7704—2008相比主要变化如下: ———增加了衍射峰、衍射角、半高宽、残余应力等术语的定义,增加了定义和符号表(见第3章); ———增加了三维应力分析(见第4章); ———增加了双线阵探测器侧倾法(见第5); ———增加了各种测定方法的原理图(见第5章); ———增加了仪器的配置及其技术要求(见第6章); ———增加了材料及其材料特性(见第7章); ———增加了测定结果评估(见第10章); ———增加了附录A 衍射峰半高宽; ———增加了附录B 穿透深度修正; ———增加了附录C 应力参考样品及设备检定; ———增加了附录D 等强度梁法实验测定X射线弹性常数和应力常数K; ———增加了附录E X射线应力数据处理方法; ———增加了附录F 实验法测定X射线弹性常数; ———增加了附录G 主应力和主应力方向的计算; ———删除了原附录A X射线应力测定常用方法(2008年版); ———删除了原附录B 确定衍射峰位置的方法(见2008年版); ———删除了原附录C 随机因素造成的误差计算方法(见2008年版); ———修改了试样的处理(见第7章;2008年版的第6章); ———修改了测定程序(见第8章;2008年版的第6章)。 本标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归口。 本标准起草单位:上海材料研究所、河北邯郸爱斯特应力技术有限公司、爱派克测试技术(上海)有 限公司、中国科学院力学研究所、中国工程物理研究院材料研究所。 本标准主要起草人:巴发海、吕克茂、潘海滨、李正阳、王滨、窦作勇、柴泽、薛宇、李凯。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB/T7704—1987、GB/T7704—2008。 ⅠGB/T7704—2017 无损检测 X射线应力测定方法 1 范围 本标准规定了X射线应力测定原理、术语、符号、测定方法、设备、试样、测定程序、报告和测定结果 评估。 本标准适用于具有足够结晶度,在特定波长的X射线照射下能得到连续德拜环的晶粒细小、无织 构的各向同性的多晶体材料。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 JB/T9394 X射线测定仪 技术条件 3 术语和定义、符号 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 残余应力 residualstress 在没有外力或外力矩作用的条件下构件或材料内部存在并且自身保持平衡的宏观应力。 3.1.2 衍射峰 diffractionpeak 在满足布拉格定律的条件下X射线衍射强度沿反射角的分布曲线。 注:反射角指入射X射线的延长线与反射X射线之夹角。 3.1.3 衍射角 diffractionangle 2θ 入射X射线的延长线与衍射线之夹角,亦即衍射峰位角。 注:2θ在不特指衍射角的情况下也用于泛指任意反射角。 3.1.4 半高宽 fullwidthathalfmaximum;FWHM 衍射峰去除与布拉格衍射无关的背底之后最大强度1/2处的宽度。 注:参见附录A。 3.1.5 衍射晶面方位角 azimuthangleofdiffractioncrystalplane Ψ 衍射晶面法线与试样表面法线之夹角。 1GB/T7704—2017 3.1.6 应力方向平面 stressdirectionplane Ψ平面 在应力测定中衍射晶面方位角Ψ所在的平面。 3.1.7 扫描平面 scanningplane 2θ平面 入射X射线与被探测器接收的衍射线所组成的平面。 3.2 符号 本文件中使用的符号和定义见表1所示。 表1 符号和定义 符号 定义 θ 布拉格角,衍射角2θ的1/2,亦即入射X射线或衍射线与衍射晶面之夹角(°) Ψ0 入射角,即入射线与试样表面法线之夹角(°) χ 扫描平面相对于试样表面法线的夹角 ω 在χ=0即扫描平面垂直于试样表面的条件下入射X射线与试样表面之间的夹角 ϕ衍射晶面法线在试样平面的投影与试样平面上某一指定方向之夹角 {hkl} 晶面指数为(hkl)的晶面族 εϕΨ ϕ和Ψ角定义的方向上的应变 d0 材料无应力状态的晶面间距 dϕΨ 法线处于ϕ和Ψ角定义方向上的晶面间距 σii 正应力分量(i=1,2,3) τij 切应力分量(i≠j;i、j=1,2,3) S1,S2,S3 试样坐标系,S1由操作者定义 L1,L2,L3 实验室坐标系 1 2S{hkl} 2,S{hkl} 1 {hkl}晶面的X射线弹性常数 z X射线穿透深度 LP 洛伦兹偏振因子 A 吸收因子 ILQ 实验室间认证的应力参考试样 LQ 实验室内部认证的应力参考试样 σcert 检定的ILQ应力参考试样的正应力值 τcert 检定的ILQ应力参考试样的切应力值 σref LQ试样的正应力值 τref LQ试样的切应力值 2GB/T7704—2017 表1(续) 符号 定义 Lref LQ试样衍射峰的平均宽度 σdetermined 测定的参考试样的正应力值 τdetermined 测定的参考试样的切应力值 Ldetermined 测定的参考试样的衍射峰平均宽度 rσcert,rτcert 检定的ILQ试样正应力、切应力及衍射线宽重复性 rσref,rτref 检定的LQ试样正应力、切应力及衍射线宽重复性 Rσcert,Rτcert 正应力,切应力的再现性 λ X射线波长 Tr(σ) 应力张量的迹 I{hkl} {hkl}衍射峰净积分强度 XECs X射线弹性常数 Sr,SR 重复性与再现性标准偏差 β积分宽度,即衍射峰去除与布拉格衍射无关的背底以后积分面积与最大强度之 比(°) σϕ ϕ角方向的正应力 τϕσϕ作用面上垂直于试样表面方向的切应力分量 4 应力测定原理 4.1 应力测定基本原理 对于多晶体材料而言,宏观应力所对应的应变被认为是相应区域里晶格应变的统计结果,因此依据 X射线衍射原理测定晶格应变可计算应力。 在构件负载的情况下,测得的应力值是其残余应力与载荷应力的代数和。 在X射线应力测定中建立如图1所示的坐标系统。 3GB/T7704—2017 说明: S3———垂直于试样表面的坐标轴(试样表面法线); O———试样表面上的一个点; OP———空间某一方向; Sϕ———OP在试样平面上的投影所在方向,亦即应力σϕ的方向和切应力τϕ作用平面的法线方向。 注:在X射线应力测定中,将OP选定为材料中衍射晶面{hkl}的法线方向,亦即入射光束和衍射光束之角平分线 (见图5)。 图1 与X射线衍射应力测试相关的正交坐标系 根据弹性力学理论,在宏观各向同性多晶体材料的O点,由ϕ和Ψ(见图1)确定的OP方向上的应 变可以用如下公式表述: ε{hkl} ϕΨ=S{hkl}