《金屬力學(xué)性能測試》課件-金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度

金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度《金屬力學(xué)性能測試》金屬的低溫脆性1912年4月泰坦尼克號(Titanic)首航沉沒于冰海，成為20世紀(jì)令人難以忘懷的悲滲海難。你知道泰坦尼克號為什么會沉沒嗎？低溫脆性易造成壓力容器、船舶、橋梁等大型鋼結(jié)構(gòu)脆斷的事故。金屬的冷脆有些金屬材料，如工程上用的中低強(qiáng)度鋼，當(dāng)溫度降低到某一程度時,會出現(xiàn)沖擊吸收能量明顯下降并引起脆性破壞的現(xiàn)象，稱為冷脆。沖擊吸收能量與溫度的關(guān)系沖擊吸收能量隨溫度降低而減小，在某個溫度區(qū)間沖擊吸收能量發(fā)生急劇下降，試樣斷口由韌性斷口過渡為脆性斷口，這個溫度區(qū)間就稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度(Tt)范圍。面心立方金屬及其合金一般沒有低溫脆性現(xiàn)象金屬的冷脆體心立方晶格金屬：鋰（Li）、鉀（K）、鉬（Mo）、鎢（W）、釩（V）、α-鐵（α-Fe，＜912℃）；特別是工程上常用的中、低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(鐵素體-珠光體鋼）。存在明顯冷脆現(xiàn)象三種不同冷脆傾向的材料（fcc：面心立方晶格；bcc：體心立方晶格）金屬的低溫脆性韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低，金屬材料的低溫沖擊韌性就越好。在嚴(yán)寒地區(qū)使用的金屬材料必須有較低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，才能保證正常工作。高緯度輸油管道中國極地考察船雪龍?zhí)栦摰捻g脆轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)在-50℃以下金屬的低溫脆性揭示“冰海沉船”的原因泰坦尼克號鋼板試樣近代船用鋼板試樣金屬的低溫脆性系列低溫沖擊試驗操作要點當(dāng)使用液體介質(zhì)冷卻試樣時，試樣應(yīng)放置于容器中的網(wǎng)柵上，網(wǎng)柵至少高于容器底部25mm，液體浸過試樣的高度至少為25mm，試樣距容器側(cè)璧的距離至少為10mm，并應(yīng)連續(xù)均勻攪拌介質(zhì)以使溫度均勻。當(dāng)使用氣體介質(zhì)冷卻試樣時，試樣距低溫裝置內(nèi)表面或試樣與試樣之間應(yīng)保持足夠的距離，試樣應(yīng)在規(guī)定溫度下保持至少20min。金屬的低溫脆性系列低溫沖擊試驗操作要點不留附加過冷溫度如試樣從低溫箱中取出到?jīng)_斷的整個時間少于2s如試樣從低溫箱中取出到?jīng)_斷的整個時間少于2s規(guī)定冷卻溫度加上相應(yīng)的過冷溫度金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度每個試驗溫度一般用三個試樣，試驗溫度的間隔和試驗點應(yīng)保證繪出完整、明確的曲線?？v坐標(biāo)：沖擊吸收能量或脆性斷面（放射區(qū)）率橫坐標(biāo)：試驗溫度繪制曲線，確定韌脆轉(zhuǎn)變溫金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度韌脆轉(zhuǎn)變溫度的確定方法有能量準(zhǔn)則法、斷口形貌準(zhǔn)則法和側(cè)膨脹值法。必須注意，用不同方法測定的韌脆轉(zhuǎn)變溫度是不同的，不能相互比較。此外，韌脆轉(zhuǎn)變溫度還與金屬材料的形狀和尺寸等因素有關(guān)，所以，不能認(rèn)為實際構(gòu)件或零件在用試樣測得的韌脆轉(zhuǎn)變溫度以上工作就必然是安全的，只能說韌脆轉(zhuǎn)變溫度低的材料具有較低的冷脆傾向。金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響因素01化學(xué)成分02晶粒大小03顯微組織04其他因素鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)每增加0.1%，韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高約為13.9℃。鋼中含碳量的影響，主要歸結(jié)為珠光體增加了鋼的脆性。金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響因素（一）化學(xué)成分隨著鋼中含碳量的增加，韌脆轉(zhuǎn)變溫度幾乎呈線性地上升，且最大沖擊吸收能量也急劇降低。細(xì)化晶粒一直是控制材料韌性，避免脆斷的主要手段。金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響因素（二）晶粒大小在鋼中加入釩、鈦、鋁、氮等元素，可通過細(xì)化晶粒來提高鋼的低溫韌性。在熱處理時也應(yīng)嚴(yán)格控制奧氏體晶粒大小，以獲得良好的綜合力學(xué)性能。金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響因素（三）顯微組織在給定強(qiáng)度下，鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度取決于轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。按照韌脆轉(zhuǎn)變溫度由高到低的依次順序為：珠光體，上貝氏體，鐵素體，下貝氏體和回火馬氏體。金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響因素（四）其他因素試樣尺寸增加，特別是寬度尺寸增加，會使約束程度增加，導(dǎo)致脆性斷裂，降低沖擊吸收能量；缺口尖銳度增