《金属力学性能测试》课件——金属的韧脆转变温度.pptxVIP

金属的韧脆转变温度《金属力学性能测试》

金属的低温脆性1912年4月泰坦尼克号(Titanic)首航沉没于冰海，成为20世纪令人难以忘怀的悲渗海难。你知道泰坦尼克号为什么会沉没吗？

低温脆性易造成压力容器、船舶、桥梁等大型钢结构脆断的事故。金属的冷脆有些金属材料，如工程上用的中低强度钢，当温度降低到某一程度时,会出现冲击吸收能量明显下降并引起脆性破坏的现象，称为冷脆。冲击吸收能量与温度的关系冲击吸收能量随温度降低而减小，在某个温度区间冲击吸收能量发生急剧下降，试样断口由韧性断口过渡为脆性断口，这个温度区间就称为韧脆转变温度(Tt)范围。

面心立方金属及其合金一般没有低温脆性现象金属的冷脆体心立方晶格金属：锂（Li）、钾（K）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、α-铁（α-Fe，＜912℃）；特别是工程上常用的中、低强度结构钢(铁素体-珠光体钢）。存在明显冷脆现象三种不同冷脆倾向的材料（fcc：面心立方晶格；bcc：体心立方晶格）

金属的低温脆性韧脆转变温度越低，金属材料的低温冲击韧性就越好。在严寒地区使用的金属材料必须有较低的韧脆转变温度，才能保证正常工作。高纬度输油管道中国极地考察船雪龙号钢的韧脆转变温度应在-50℃以下

金属的低温脆性揭示“冰海沉船”的原因泰坦尼克号钢板试样近代船用钢板试样

金属的低温脆性系列低温冲击试验操作要点当使用液体介质冷却试样时，试样应放置于容器中的网栅上，网栅至少高于容器底部25mm，液体浸过试样的高度至少为25mm，试样距容器侧璧的距离至少为10mm，并应连续均匀搅拌介质以使温度均匀。当使用气体介质冷却试样时，试样距低温装置内表面或试样与试样之间应保持足够的距离，试样应在规定温度下保持至少20min。

金属的低温脆性系列低温冲击试验操作要点不留附加过冷温度如试样从低温箱中取出到冲断的整个时间少于2s如试样从低温箱中取出到冲断的整个时间少于2s规定冷却温度加上相应的过冷温度

金属的韧脆转变温度每个试验温度一般用三个试样，试验温度的间隔和试验点应保证绘出完整、明确的曲线。纵坐标：冲击吸收能量或脆性断面（放射区）率横坐标：试验温度绘制曲线，确定韧脆转变温

金属的韧脆转变温度韧脆转变温度的确定方法有能量准则法、断口形貌准则法和侧膨胀值法。必须注意，用不同方法测定的韧脆转变温度是不同的，不能相互比较。此外，韧脆转变温度还与金属材料的形状和尺寸等因素有关，所以，不能认为实际构件或零件在用试样测得的韧脆转变温度以上工作就必然是安全的，只能说韧脆转变温度低的材料具有较低的冷脆倾向。

金属的韧脆转变温度的影响因素01化学成分02晶粒大小03显微组织04其他因素

钢中碳的质量分数每增加0.1%，韧脆转变温度升高约为13.9℃。钢中含碳量的影响，主要归结为珠光体增加了钢的脆性。金属的韧脆转变温度的影响因素（一）化学成分随着钢中含碳量的增加，韧脆转变温度几乎呈线性地上升，且最大冲击吸收能量也急剧降低。

细化晶粒一直是控制材料韧性，避免脆断的主要手段。金属的韧脆转变温度的影响因素（二）晶粒大小在钢中加入钒、钛、铝、氮等元素，可通过细化晶粒来提高钢的低温韧性。在热处理时也应严格控制奥氏体晶粒大小，以获得良好的综合力学性能。

金属的韧脆转变温度的影响因素（三）显微组织在给定强度下，钢的韧脆转变温度取决于转变产物。按照韧脆转变温度由高到低的依次顺序为：珠光体，上贝氏体，铁素体，下贝氏体和回火马氏体。

金属的韧脆转变温度的影响因素（四）其他因素试样尺寸增加，特别是宽度尺寸增加，会使约束程度增加，导致脆性断裂，降低冲击吸收能量；缺口尖锐度增加，韧脆转变温度也显著升高。提高加载速率使材料脆性增大，韧脆转变温度升高。一般中、低强度钢的韧脆转变温度对加载速率比较敏感，而高强度钢、超高强度钢则较小。

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