金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度《金屬力學(xué)性能測(cè)試》金屬的低溫脆性1912年4月泰坦尼克號(hào)(Titanic)首航沉沒(méi)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(hào)為什么會(huì)沉沒(méi)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(shí),會(huì)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(gè)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(guò)渡為脆性斷口，這個(gè)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(méi)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(guó)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(hào)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(yàn)操作要點(diǎn)當(dāng)使用液體介質(zhì)冷卻試樣時(shí)，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(guò)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(shí)，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(yàn)操作要點(diǎn)不留附加過(guò)冷溫度如試樣從低溫箱中取出到?jīng)_斷的整個(gè)時(shí)間少于2s如試樣從低溫箱中取出到?jīng)_斷的整個(gè)時(shí)間少于2s規(guī)定冷卻溫度加上相應(yīng)的過(guò)冷溫度金屬的韌脆轉(zhuǎn)變溫度每個(gè)試驗(yàn)溫度一般用三個(gè)試樣，試驗(yàn)溫度的間隔和試驗(yàn)點(diǎn)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(yàn)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(cè)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(shí)際構(gòu)件或零件在用試樣測(cè)得的韌脆轉(zhuǎn)變溫度以上工作就必然是安全的，只能說(shuō)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?dú)w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(guò)細(xì)化晶粒來(lái)提高鋼的低溫韌性。在熱處理時(shí)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?yàn)椋褐楣怏w，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(huì)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