【概述】
中国材料与试验团体(Chinese Standards for Testing and Materials) (简称 CSTM)标准委员会在2020年9月30日发布了团体标准T/CSTM 00347-2020《金属材料 盘/环形锻件残余应力测定 轮廓法》，并于2020年12月30日正式实施。本文是针对标准内容进行解读。
【标准制定背景】
残余应力是在没有外力的作用下仍以平衡状态存在于物体内部的应力，其源自材料制备过程中内部不均匀的塑性变形，本质上是残留在材料内部的晶格畸变。以高温合金部件为例，制备过程中形成的残余应力会引发机加工和服役过程中的异常变形问题。这不但会严重影响航空发动机等高端装备的正常装配，还会对整机性能和寿命造成不利影响，现已成为我国发动机批产和使用中的共性瓶颈问题。
为了在工程生产中解决残余应力问题，有必要研究并开发盘锻件残余应力生产线测定技术，并建立相应的测定标准。该标准需和盘锻件的特点相结合，兼顾代表性和工程便利性，是未来制定残余应力控制标准的基础。
【目的和意义】
针对残余应力控制带来的新需求，在工程生产中解决残余应力问题，快速响应，建立了轮廓法的测定标准，填补了内部残余应力生产线测试的行业空白。该标准与盘/环形件的特点相结合，兼顾代表性和工程便利性。此外，为未来制定残余应力调控标准奠定基础，并推广至航空、航天、船舶、汽轮机、核工业等领域高端装备的零部件制备。
【标准介绍】
本标准为在工程应用中金属盘/环形锻件内部残余应力的可靠测定提供通用技术规范，适用于相关行业的科研单位以及生产单位内部残余应力的测定。
本标准规定了采用轮廓法测定金属材料盘/环形锻件内部残余应力的术语和定义、原理、 设备、测量步骤、误差分析和报告要求。
【标准特点】
(1)残余应力的测试深度 ≥ 10 mm。目前国内已有的残余应力测试方法，如转孔应变法(GBT 31310-2014)、X射线衍射法(GBT 7704-2017)等，均只能测试表层平面残余应力(0.5 mm内)，不能满足金属材料盘/环形锻件的测试需求。
(2)空间分辨率 ≤ 1 mm。全释放应变法(GBT 31218-2014)和超声临界折射纵波检测方法(GBT 32073-2015)的空间分辨率均大于等于5mm。且全释放应变法只能给出一定体积单元内残余应力的平均值;超声波法测试时受到的组织干扰大。
(3)工程可操作性。中子衍射法(GB/T 26140-2010)可以测定材料内部的三向残余应力，但问题是需要资源稀缺的中子源，虽然可用于残余应力的研究和分析，无法用于工程实际中的检验。本标准可与批产中的解剖件相结合，在工程上具有可操作性，并且具有合理的精确度。
【标准应用】
该标准现已广泛应用于航空发动机盘锻件和环形件内部残余应力测定。其中，涡轮盘、压气机盘等盘型锻件是燃气涡轮式航空发动机中重要的热端承力部件，而机匣等环形锻件是整个发动机的基座，是航空发动机上的主要承力部件之一。目前采用本标准已推广应用至多个型号发动机的关键部件。
【标准制定单位构成】
钢铁研究总院，北京钢研高纳科技股份有限公司，哈尔滨工业大学(深圳)，中国航发沈阳发动机研究所，中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，中国航发动力股份有限公司，中国航发四川燃气涡轮研究院，中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，中国航发南方工业有限公司，中国航发湖南动力机械研究所。
