【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铁路运输和金属材料检测领域，尤其涉及一种钢轨近踏面平面应变断裂韧度kic试验方法。
技术介绍
1、随着铁路运输的提速和重型化，钢轨的伤损日益严重，提高钢轨的综合性能、尤其是提高钢轨轨头的强韧性尤为重要。国内外实践表明：利用合金强化与热处理相结合的方法能够生产出强度高、塑韧性好的高强韧性钢轨，特别是热处理的方法，成本低，效果好，但是不同的淬火工艺对钢轨轨头性能影响不同，要求对钢轨淬火硬化层(帽形)的形状与深度、组织的细化、硬度的合理分布等指标进行检测，特别是钢轨轨头硬化层断裂韧度kic的检测，一直困扰检测人员，因为淬火钢轨踏面硬化层深度在10-15mm左右，硬化层不同深度的强度、硬度等分布不同，断裂韧度kic也不同，按照铁标tb/t2344-2020的标准，采用25×40×180mm的seb试样，检测韧带在轨头踏面下20±2mm以下位置，欲想实现钢轨轨头硬化层断裂韧度kic的检测，就需要改变缺口位置和取向，缩小试样尺寸，但受到三点弯曲夹具的限制，无法实现。
2、为了真实反映淬火钢轨轨头硬化层不同深度的断裂韧性，我们依据国标gb/t4161-2007《金属材料平面应变断裂韧度kic试验方法》设计了一种钢轨近踏面平面应变断裂韧度kic试验方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种钢轨近踏面平面应变断裂韧度kic试验方法，原理简单，操作方便，实用性强，且结果真实有效。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专
4、所述c形拉伸试样检测数据的kq由如下公式计算：
5、kq＝(fq/bw1/2)[3x/w+1.9+1.1a/w][1+0.25(1-a/w)2(1-r1/r2)]f(a/w)；
6、其中：f(a/w)＝[(a/w)1/2/(1-a/w)3/2]×[3.74-6.30a/w十6.32(a/w)2-2.43(a/w)3]；
7、w为试样宽度mm，b为试样厚度mm，r1/r2为试样内外半径比；a为试样裂纹长度mm，x为加力孔偏置尺寸。
8、进一步的，所述c形拉伸试样根据需要检测的淬火钢轨踏面硬化层深度选取w值，或者根据需要检测的距离钢轨踏高度选取w值，从而确定检测断裂韧带的厚度。
9、进一步的，所述c形拉伸试样取自钢轨轨头横断面，试样加工使用锯床从钢轨轨头锯切试样形状毛坯，经过车床和铣床加工后，最后磨床加工完成。
10、进一步的，所述c形拉伸试样经过磨床加工后，试样表面粗糙度≤1.6μm,试样平行度和垂直度不小于0.2％w。
11、进一步的，所述c形拉伸试样缺口偏移量在±2°，宽度在0.1w以内，但不小于1.6mm；所述试样v形缺口根部半径不大于0.1mm，使用钼丝线切割加工。
12、进一步的，所述c形拉伸试样采用线切割在缺口外侧、距离中心线6mm处对称切割燕尾槽，用以卡装引伸计。
13、进一步的，对应的夹具为u夹具，装卡时，c形拉伸试样应位于u形钩的正中，偏差在0.76mm以内，上、下加力杆中心线偏差在0.76mm以内。
14、进一步的，所述c形拉伸试样预制疲劳裂纹在美国进口的mts810材料试验机上进行，扩展量至少为0.025w,或1.3mm取其大者，且缺口与预制疲劳裂纹长度之和为0.5w。
15、进一步的，所述平面应变断裂韧度kic试验结果有效性判据条件：
16、fmax/fq≤1.10；
17、w≥2.5(kq/rp0.2)2；
18、b≥2.5(kq/rp0.2)2；
19、w-a≥2.5(kq/rp0.2)2。
20、必须满足以上所有条件，kq则等于kic，否则不是有效kic试验；
21、其中：fmax为最大力值mpa，fq为特定力值kn，kq为kic的条件值mpam1/2，kic为ki临界值mpam1/2，ki为张开型应力强度因子，rp0.2为拉伸屈服强度，w-a为韧带长度。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
23、本专利技术放弃了tb/t2344-2020标准采用的seb试样，采用了c形拉伸试样，避免了seb试样平面应变断裂韧度kic试验采用的三点弯曲夹具对试样尺寸的限制，可以检测更小韧带高度的断裂韧度kic。
24、采用c形拉伸试样，通过改变试样宽度w，从而改变检测断裂韧度kic韧带高度，解决检测钢轨轨头近踏面断裂韧度kic的问题。
25、本专利技术给出的一种钢轨近踏面平面应变断裂韧度kic试验方法，原理简单，操作方便，实用性强，且结果真实有效。
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1.一种钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，包括：制备的试验试样采用W/B＝2的C形拉伸试样，比值X/W＝0.5，对r1/r2未加限制；所述C形拉伸试样的断裂韧度KIC试验在MTS810材料试验机上进行，将预制好裂纹的C形拉伸试样装卡到U夹具上，然后将U夹具的夹持端安装到MTS810材料试验机上下夹头上，夹紧，设置加载速率为100N/秒，对引伸计清零，便可开始平面应变断裂韧度KIC试验；
2.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，所述C形拉伸试样根据需要检测的淬火钢轨踏面硬化层深度选取W值，或者根据需要检测的距离钢轨踏高度选取W值，从而确定检测断裂韧带的厚度。
3.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，所述C形拉伸试样取自钢轨轨头横断面，试样加工使用锯床从钢轨轨头锯切试样形状毛坯，经过车床和铣床加工后，最后磨床加工完成。
4.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，所述C形拉伸试样经过磨床加工后，试样表面粗糙度≤1.6μm
5.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，所述C形拉伸试样缺口偏移量在±2°，宽度在0.1W以内，但不小于1.6mm；所述试样V形缺口根部半径不大于0.1mm，使用钼丝线切割加工。
6.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，所述C形拉伸试样采用线切割在缺口外侧、距离中心线6mm处对称切割燕尾槽，用以卡装引伸计。
7.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，对应的夹具为U夹具，装卡时，C形拉伸试样应位于U形钩的正中，偏差在0.76mm以内，上、下加力杆中心线偏差在0.76mm以内。
8.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，所述C形拉伸试样预制疲劳裂纹在美国进口的MTS810材料试验机上进行，扩展量至少为0.025W,或1.3mm取其大者，且缺口与预制疲劳裂纹长度之和为0.5W。
9.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度KIC试验方法，其特征在于，所述平面应变断裂韧度KIC试验结果有效性判据条件：
...【技术特征摘要】
1.一种钢轨近踏面平面应变断裂韧度kic试验方法，其特征在于，包括：制备的试验试样采用w/b＝2的c形拉伸试样，比值x/w＝0.5，对r1/r2未加限制；所述c形拉伸试样的断裂韧度kic试验在mts810材料试验机上进行，将预制好裂纹的c形拉伸试样装卡到u夹具上，然后将u夹具的夹持端安装到mts810材料试验机上下夹头上，夹紧，设置加载速率为100n/秒，对引伸计清零，便可开始平面应变断裂韧度kic试验；
2.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度kic试验方法，其特征在于，所述c形拉伸试样根据需要检测的淬火钢轨踏面硬化层深度选取w值，或者根据需要检测的距离钢轨踏高度选取w值，从而确定检测断裂韧带的厚度。
3.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度kic试验方法，其特征在于，所述c形拉伸试样取自钢轨轨头横断面，试样加工使用锯床从钢轨轨头锯切试样形状毛坯，经过车床和铣床加工后，最后磨床加工完成。
4.根据权利要求1所述的钢轨近踏面平面应变断裂韧度kic试验方法，其特征在于，所述c形拉伸试样经过磨床加工后，试样表面粗糙度≤1.6μm,试样平行度和垂直度不小于0.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨静，王敏，李培德，贾鹏霞，苏丽丽，尹金霞，
申请(专利权)人：包头钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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