浅论低温对金属材料性能的影响

《浅论低温对金属材料性能的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、李红英：浅论低温对金属材料性能的影响2011年4月第4期SerialN〇504APi2011现代矿业MODERNMNNG浅论低温对金属材料性能的影响李红英(大同大学煤炭工程学院）摘要：介绍了金属材料低温下的力学性能变化和韧一脆转化温度的测定方法，对影响金属的韧一脆性转变的内外部影响因素进行了重点介绍，指出了低温材料的基本性能要求与应用领域。关键词：金属材料;冷脆性；晶格类型；韧一脆转变温度71994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserv

2、ed.http://www.cnki.^e5李红英：浅论低温对金属材料性能的影响2011年4月第4期71994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.^e5李红英：浅论低温对金属材料性能的影响2011年4月第4期低温脆性是金属材料的重要特性之一，金属及合金的断裂軔性随屈服强度的增加而减少。i金属的冷脆性金属材料低温拉伸试验表明，温度降低，金属材料会发生由軔变脆的现象。金属材料的冷脆断裂与常温下的脆性破

3、坏基本相同。断裂前无明显塑性变形，突然发生，断口齐平，裂纹起源于材料组织中的缺陷或构件应力集中处，并快速扩展。构件的冷脆破坏无法预告和控制，危害性极大，一旦发生，瞬间整个结构崩溃。并非所有的金属在低温下都会发生冷脆，金属的冷脆性与晶格类型有关。金属晶格有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格等3种类型[1]，见图1(a)体心立方晶格（b)面心立方晶格（c)密排六方晶格图13种常见金属晶格结构体心立方晶格的立方体的8个顶角和中心各有1个原子，例如钨、铬、钼、钠以及室温下的铁谱通钢材）面心立方晶格的立方体的8个顶角和6个面的中心各

4、有一个原子，铜、银、镍、金、铝及合金、高温下的铁（奥氏体钢）属于这种晶格;密排六方晶格棱体的12个顶角和上下底面的中心处各有1个原子，中心平面有3个原子，锌、镁、钛U-Ti)均属这一类型。1.1低温下金属力学性能的变化将低温性能不同的材料分别称为冷脆材料和非冷脆材料。体心和密排六方晶格的金属是冷脆材李红英（1965—）女，实验师，山西省大同市新平旺同泉路52号。料，随着温度的降低，强度指标增加，塑性和韧性指标下降，变为脆性状态。低温脆性主要发生在结构钢件中，铁素体、珠光体及马氏体钢最为敏感。面心立方晶格的金属是非冷脆材料，不发

5、生低温脆性。低温下强度指标增加，韧性和塑性指标不变或稍有增加。如A合金薄板在液氮温度下仍有相当的塑性，而切口敏感性较低。根据位错理论，当作用在晶体上的外力超过一定限度时，受反向力的2个部分便沿着某一晶面滑移，见图2面心晶格由于晶面原子比较多，2排原子滑移时阻力小，易产生变形，金属韧性好。而体心和六方晶格的晶面原子少，排列稀疏，滑移阻力较大，金属变形困难，表现出脆性。此外，原子在晶格中的排列有“位错”现象，温度降低时，体心和六方晶格中的某些杂质元素（如氧、碳、氢等）在位错区聚集，增加了滑移阻力。在外力作用下，材料组织开始被破坏，在

6、位错区形成裂口，而原子来不及移动，所以裂口很快扩展。面心晶格金属由于滑移阻力小，断开部分的原子通过滑移调整位置，使裂口头部不再尖锐，从而阻止了裂纹的扩展，所以韧性较好。1.2韧一脆转化温度的试验测定结构钢低温脆性研宄的主要问题是用冲击试验确定韧一脆转化温度。将带有V型槽的方试样浸71994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.^e5李红英：浅论低温对金属材料性能的影响2011年4月第4期低温脆性是金

7、属材料的重要特性之一，金属及合金的断裂軔性随屈服强度的增加而减少。i金属的冷脆性金属材料低温拉伸试验表明，温度降低，金属材料会发生由軔变脆的现象。金属材料的冷脆断裂与常温下的脆性破坏基本相同。断裂前无明显塑性变形，突然发生，断口齐平，裂纹起源于材料组织中的缺陷或构件应力集中处，并快速扩展。构件的冷脆破坏无法预告和控制，危害性极大，一旦发生，瞬间整个结构崩溃。并非所有的金属在低温下都会发生冷脆，金属的冷脆性与晶格类型有关。金属晶格有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格等3种类型[1]，见图1(a)体心立方晶格（b)面心立方晶格

8、（c)密排六方晶格图13种常见金属晶格结构体心立方晶格的立方体的8个顶角和中心各有1个原子，例如钨、铬、钼、钠以及室温下的铁谱通钢材）面心立方晶格的立方体的8个顶角和6个面的中心各有一个原子，铜、银、镍、金、铝及合金、高温下的铁（奥氏体钢）属于这种晶格;密排六方