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低温脆性
鎖定
材料的衝擊吸收功隨温度降低而降低,當試驗温度低於Tk(韌脆臨界轉變温度)時,衝擊吸收功明顯下降,材料由韌性狀態變為脆性狀態,這種現象稱為低温脆性。
低温脆性原理
温度是影響金屬材料和工程結構斷裂方式的重要因素之一。許多斷裂事故發生在低温。這是由於温度對工程上廣泛使用的低中強度結構鋼和鑄鐵的性能影響很大,隨着温度的降低,鋼的屈服強度增加韌度降低。體心立方金屬存在脆性轉變温度是其脆性特點之一。隨着温度降低,在某一温度範圍內,缺口衝擊試樣的斷裂形式由韌性斷裂轉變為脆性斷裂,這種斷裂形式的轉變,通常用一個特定的轉變温度來表示,該轉變温度在一定意義上表徵了材料抵抗低温脆性斷裂的能力。這種隨温度降低材料由韌性向脆性轉變的現象稱做低温脆性或冷脆,發生脆性轉變的温度稱為脆性轉變温度。。工程構件的工作温度必須在脆性轉變温度以上,以防止發生脆性斷裂。
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低温脆性影響因素
材料脆性傾向的本質是其塑性變形能力對低温和高加載速率適應性的反映。在可用滑移系統足夠多、阻礙滑移的因素不因條件而加劇的情況下,材料將保持足夠的變形能力而不表現出脆性斷裂,面心立方金屬屬於這種情況。但是體心立方金屬,如鐵、鉻、鎢及其合金,在温度較高時,變形能力尚好,但在低温條件下,間隙雜質原子與位錯和晶界相互作用的強度增加,阻礙位錯運動,封鎖滑移的作用加劇,使得對變形的適應能力減弱,即表現出加載速率的敏感性。因此,低温脆性不僅取決於晶格類型,還受材料的成分、組織等因素的影響。
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低温脆性評定原則
低温脆性通常用脆性轉變温度評定。脆性轉變温度的工程意義在於高於該温度下服役,構件不會發生脆性斷裂。很明顯轉變温度愈低,鋼的韌度愈大。脆性轉變温度用夏比系列衝擊試驗得到的轉變温度曲線確定。使用轉變温度曲線進行工程設計時,關鍵是根據該曲線確定一個合理的脆性轉變温度。不同的工程領域採用不同的方法來確定韌脆轉變温度。這些方法有能量準則、斷口形貌準則和經驗準則。
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