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影響低溫脆性的因素有哪些?
影響低溫脆性的因素有哪些?
低溫冷脆性是指鋼在低溫狀態(tài)下由韌性轉(zhuǎn)化為脆性進(jìn)而發(fā)生破壞的現(xiàn)象。
影響低溫脆性的因素很多,它不僅取決于晶格類型,還受材料的成分、組織等因素的影響.分別討論材料成分、晶粒尺寸、顯微組織對低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響。
可以從兩個方面來解釋:宏觀上材料的斷裂強度與屈服強度與溫度有關(guān)系,對稱度低的金屬這個特點就更明顯,一般是材料的斷裂強度隨溫度的降低而減小,屈服強度會增加。
這兩個函數(shù)在脆韌轉(zhuǎn)變溫度處相交,在這個溫度以下材料的屈服強度比斷裂強度大,因此材料在受力時還未發(fā)生屈服便斷裂了,材料顯示脆性。
從微觀機(jī)制來看低溫脆性與位錯在晶體點陣中運動的阻力有關(guān),阻力增大,則材料屈服強度也相應(yīng)增加,因為材料在塑性變形時主要依靠位錯運動來完成的。
對對稱性低的金屬,合金而言,溫度降低位錯運動的點陣阻力增加,原子熱激活能力下降。
因此材料屈服強度增加。
影響材料脆韌轉(zhuǎn)變的因素有:
1.晶體結(jié)構(gòu),對稱性低的體心立方以及密排六方金屬,合金轉(zhuǎn)變溫度高,材料脆性斷裂趨勢明顯,塑性差;
2.化學(xué)成分,能夠使材料硬度,強度提高的雜質(zhì)或者合金元素都會引起材料塑性和韌性變差,材料脆性提高;
3.顯微組織,顯微組織包含以下幾個方面的影響:晶粒大小,細(xì)化晶粒可以同時提高材料的強度和塑性,韌性。
細(xì)化晶粒提高材料韌性原因為,細(xì)化晶??梢允够w變形更加均勻,晶界增多可以有效的阻止裂紋的擴(kuò)張,因塑性變形引起的位錯的塞積因晶界面積很大也不會很大,可以防止裂紋的產(chǎn)生;金相組織;4.溫度的影響:溫度影響晶體中存在的雜質(zhì)原子的熱激活擴(kuò)散過程,定扎位錯原子氣團(tuán)的形成會使得材料塑性變差。
5.加載速度的影響:提高加載速度如同降低材料的溫度,使得材料塑性變差,脆化溫度升高。
6.試樣形狀以及尺寸的影響。
1. 控溫范圍:室溫 ~ -80℃(室溫≤25℃)
2. 恒溫精度:±0.3℃
3. 降溫速度:0℃~﹣20℃ 約1.2℃/min
﹣20℃~﹣30℃ 約1.0℃/min
﹣30℃~﹣60℃ 約0.7℃/min
﹣40℃~﹣80℃ 約2.0℃/min
4. ***外形尺寸:900×500×800mm(長×寬×高)
5. 工作室有效工作空間:260×170×150mm(長×寬×高)
6. 可裝試樣數(shù)量:1
7. 數(shù)字計時器:0秒 ~ 99分鐘,分辨率1秒
8. 冷卻介質(zhì):乙醇或其他不凍液
9. 攪拌電機(jī):8W
11. 工作電源:220V ~ 240V,50Hz,1.5kW
11. 工作溫度≤25℃
12.沖擊器中心到夾持器下端距離:
橡膠:8±0.3mm(多試樣法)
塑料:3.6±0.1mm(多試樣,單試樣)
金屬材料在低溫下呈現(xiàn)的脆性稱為冷脆性。
另,隨著溫度的降低,大多數(shù)鋼材的強度有所增加,而韌性下降。
材料由延性破壞轉(zhuǎn)變到脆性破壞的上限溫度稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。
為防止發(fā)生低溫脆性破壞,鋼材的低允許工作溫度就應(yīng)高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度的上限。
值得一提的是,具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的奧氏體不會發(fā)生低溫脆性,而體心立方晶格的鐵素體會發(fā)生低溫脆性。
鋼材中磷含量的增加會顯著增加鋼材的冷脆性。