韌性－脆性轉變温度

當温度降低時，材料的屈服點升高，材料變脆。材料在温度降低時由韌性斷裂變為脆性斷裂有一個轉變温度，稱為韌-脆性轉變温度。韌-脆性轉變温度的定義為：“在一系列不同温度的衝擊試驗中，衝擊試驗吸收功急劇變化或斷口韌性急劇轉變的温度區域”。韌-脆性轉變温度反映了温度對金屬材料韌性或脆性的影響，對壓力容器、艦船及橋樑等在低温條件下工作的結構及零件的安全性十分重要，它是從韌性角度選用金屬材料的重要依據。

韌脆轉變温度（ductile-to-brittle transition temperature），主要針對隨着温度的變化，鋼鐵的內部晶體結構發生改變，從而鋼鐵的韌性和脆性發生相應的變化。在脆性轉變温度區域以上，金屬材料處於韌性狀態，斷裂形式主要為韌性斷裂；在脆性轉變温度區域以下，材料處於脆性狀態，斷裂形式主要為脆性斷裂（如解理）。脆性轉變温度越低，説明鋼材的抵抗冷脆性能越高。 ^[1] 

脆性轉變温度要通過一系列不同温度的衝擊試驗來測定，根據測定方法的不同，存在着不同的表示方法，主要有：

（1）能量準則法：規定為衝擊吸收功（A_k）降到某一特定數值時的温度，例如取A_kma×0.4對應的温度，常以T_k表示。

（2）斷口形貌準則法：規定以斷口上纖維區與結晶區相對面積之比達一定數值時所對應的温度，例如取結晶區面積佔總面積50%所對應的温度，以FATT表示。

（3）落錘試驗法：規定以落錘沖斷長方形板狀試樣時斷口100%為結晶斷口時所對應的温度為無塑性轉變温度，以NDT表示。

在工廠檢驗中，韌-脆性轉變温度一般採用標準夏比V形缺口衝擊試驗測定，因為V形缺口試樣對低温脆性較為敏感。

國家試驗標準規定了金屬韌-脆性轉變温度的測量的參考方法：一是衝擊吸收功-温度曲線上下平台間規定百分數所對應的温度（ETTn）；二是脆性斷面率-温度曲線中規定脆性斷面率（n）所對應的温度（FATT）；三是側膨脹值-温度曲線上下平台間某規定值所對應的温度（LETT）。根據不同温度下的衝擊試驗結果，以衝擊吸收功或脆性斷面率為橫座標，以試驗温度為縱座標繪製曲線，圖1所示。目前，韌-脆性轉變温度應用最多的是斷口形貌轉變温度（FATT），其次是能量轉變温度（ETTn）和側膨脹值轉變温度（LETT）。

脆性轉變温度除與表示方法有關外，還與試樣尺寸、加載方式及加載速度有關，不同材料只能在相同條件下進行比較。在工程應用中，為防止構件脆斷，應選擇脆性轉變温度低於構件下限工作温度的材料。對於那些含氮、磷、砷、銻和鉍等雜質元素較多，在長期運行過程中有可能發生時效脆化、回火脆性等現象的材料，其脆性轉變温度會隨運行時間延長而升高。因此，脆性轉變温度以及脆性轉變温度的增量已成為構件材料性能的考核指標之一。 ^[1] 

影響金屬材料脆性轉變温度的因素有：

（1）金屬合金元素成分的影響。在鋼中加入鎳、錳等可使脆性轉變温度降低，隨着含碳、磷元素的增加，脆性轉變温度明顯升高。

（2）加載速度的影響。緩慢加載可降低脆性轉變温度，相反，會使脆性轉變温度升高。

（3）晶粒度的影響。細晶粒鋼要比粗晶粒鋼具有較高的衝擊韌性和較低的脆性轉變温度。

（4）熱處理的影響。採用不同的熱處理方法，可以得到不同的金相組織，提高鋼材的衝擊韌性，最好的熱處理方法是進行調質處理。

（5）材料的厚度和缺陷脆性轉變温度也有影響。 ^[2]