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1、 ICS 19.100 J 04 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 GB/T 77042017 代替GB/T 77042008 无损检测 射线应力测定方法 Non-destructive testing Practice for residual stress measurement by X-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 会中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发布 GB/T 77042017 1 目 录 前 言 .
2、 2 1 范围 . 3 2 规范性引用文件 . 3 3 术语和符号 . 3 4 应力测定原理 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5 测定方法 . 9 6 仪器 . 17 7 试样 . 18 8 测定程序 . 21 9 实验报告 . 28 10 测定结果评估 . 28 附录 A（资料性附录） 衍射峰半高宽 . 30 附录 B（资料性附录） 穿透深度修正 无应力参照样品及设备检定 . 41 附录 C（资料性附录） 应力参考样品及设备检定 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错误！未定义书签。错误！未定义书签。 附录 E（规范性附录） X 射线应力数据处
3、理方法 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 附录 F（资料性附录） 实验法测定 X 射线弹性常数 XEC . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 附录 G（规范性附录） 主应力和主应力方向的计算 GB/T 77042017 2 前 言 本标准按照 GB/T1.1-2009 给出的规则起草。 本标准代替 GB/T 77042008无损检测 X 射线应力测定方法。 本标准与 GB/T 77042008 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（件第 4 章）； 增加了双线阵探测器侧倾法（见第 5 章）
4、； 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（200
5、8 年版）； 删除了原附录 C 随机因素造成的误差计算方法（2008 年版）； 修改了测定程序（见第 8 章；2008 年版第 6 章）。 本标准由全国无损检测标准化技术委员会（SAC/TC 56）提出并归口。 本标准主要起草单位：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/T 77041987、GB/T 77042008。 GB/T 77042017 3 无损检测 X 射
6、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 告和测定结果的评估。 本标准原则上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/T 9394 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 residual st
7、ress 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 diffraction peak 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 diffraction angle 2 2 入射 X 射线的延长线与衍射线之夹角。 注：2 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 full width at half maximum （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.
8、5 衍射晶面方位角 azimuth angle of diffraction crystal plane 衍射晶面法线与试样表面法线之夹角。 3.1.6 应力方向平面 stress direction plane GB/T 77042017 4 平面 在应力测定中衍射晶面方位角 所在的平面。 3.1.7 扫描平面 scanning plane 2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 符号 定 义 布拉格角，衍射角2 的1/2，亦即入射X射线或衍射线与衍射晶面之夹（） 0 入射角，即入射线与试样表面法线之夹角（） 扫描平面相对于试样表面法线的夹角 在 =0 即扫
9、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 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 和角定义的方向上的应变 d0 材料无应力状态的晶面间距 d 法线处于 和角定义方向上的晶面间距 ii 正应力分量（i=1，2，3） ij 剪切应力分量（ij；i、j=1,2,3） (S1 ,S 2 , S 3) 试样坐标系，S1由操作者定义 (L1, L2, L3) 实验室坐标系 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照试样 LQ 实验室内部认证的应力参照试样 ce
10、rt 检定的ILQ应力参照试样的正应力值 cert 检定的ILQ应力参照试样的切应力值 ref LQ试样的正应力值 ref LQ试样的剪切应力值 Lref LQ试样衍射峰的平均宽度 determined 测定的参照试样的正应力值 determined 测定的参照试样的切应力值 Ldetermined 测定的参照试样的衍射峰平均宽度 U（) 正应力不确定度 U（） 剪切应力不确定度 rcert, rcert 检定的ILQ试样正应力、切应力及衍射线宽重复性 rref, rref 检定的LQ试样正应力、切应力及衍射线宽重复性 Rcert, Rcert 正应力，切应力的再现性 GB/T 7704201
11、7 5 X射线波长 Tr() 应力张量的迹 Ihkl 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 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（） 角方向的正应力。 作用面上垂直于试样表面方向的剪切应力分量。 4 测定原理 4.1 应力测定基本原理 对于多晶体材料而言，应力所对应的宏观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。 说明： S3 垂直于试样表
12、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； S OP 在试样平面上的投影所在方向，亦即应力 的方向和切应力 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法线方向，亦即入射束和衍射束之角平分 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 和 （见图 1）确定的 OP GB/T 77042017 6 方向上的应变可以用如下公式表述: 12 2 sin2 +12 2 13 + 23 2 （1） 式中： 材料的 O 点在由 和 确定的 OP 方向上 晶面的应变 ； ， 材料中hkl晶面的 X 射线弹性常数； 11 ,22 ,33 O 点在坐标 S1，S2和 S3方向上的正应力分量； 12 O 点以 S1 为法线的平面上 S2方向的剪应力； 13 O 点以 S1 为法线的平面上 S3方向的剪应力； 23 O 点以 S2 为法线的平
