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采用液氮为冷却剂, 以无水乙醇为冷却介质。液氮和无水乙醇的适当调和达到所要求的试验。温度。测温使用低温酒精温度计。试样在冷却介质中保温15min。本试验分7 个试验温度。室温和零度不取过冷度, - 16 ℃和- 32 ℃取过冷度为2 ℃; - 48 ℃、- 64 ℃、- 80 ℃取过冷度为3 ℃。在JB-30A 型冲击试验机上进行系列冲击试验。每个试验温度用3 个冲击试样, 每次冲击,从低温槽中取出试样到冲断用时均不超过3s。 1.3 试验结果及分析 - G/ D$ U# j: {5 o) Z- E3 F" B
从室温开始, 选了7 个试验温度。所测试样的冲击功、冲击韧性值以及与之对应的试验温度、缺口处的截面积值见表。 各试验温度下的冲击功、冲击韧性值对照表 试样编号 ! L# F( Y: Z. A/ z* Y
试验温度/ ℃ 1 ]% v H. U& J+ J5 i4 _; B
缺口处截面积/ cm2 冲击功/ J
# B* m) E- ?5 m4 Y% _# H冲击韧性/ ( J·cm - 2)
+ P/ a: ^- T v2 v# \) }17 18 0. 85 72. 81 85. 66 1 0 0. 866 63. 70 73. 56 1 v5 r2 w. A1 y+ ?$ e3 t* I6 g6 N
8 - 16 0. 85 51. 25 60. 29
& C! S) x; L1 p0 M' S# E b21 - 32 0. 85 40. 18 47. 27 ! d0 T% y. a9 s8 ^9 c0 t9 q. D( t
13 - 48 0. 85 31. 16 36. 66
" U4 {/ W, _2 X4 p' R" k2 - 64 0. 85 20. 09 23. 52
& V7 d* g5 i, }- k. |9 [$ T1 V20
! q2 v; I# ?1 U3 ]4 L$ [- 80
# x1 P$ C5 j8 i& N" O4 {! s- G& o* Q0. 84 : h5 D1 W1 J2 }# M) u7 a9 x
16. 66
, S2 o8 Z6 F# Y- k1 w: a C1 A19. 83
+ n/ v; b6 J; F! k6 T$ i' K从室温开始,随着试验温度的下降, 断口形貌发生变化,表面无金属光泽的纤维状断口面积不断减少, 而位于中心, 齐平的、有金属光泽的结晶状断口面积不断增大。由实验数据可得,钢的冲击韧性随温度降低显著减小。所以钢的脆性增加。用能量法测其韧脆转变温度为 -48 ℃。 + a0 _' p7 ^& C- c; d
在处于韧性状态的材料中,裂纹的扩展必须有外力做功,如果外力停止做功,裂纹也就停止扩展。在处于脆性状态的材料中,裂纹的扩展几乎不需要外力做功,仅在裂纹起裂时,从拉应力场中释放出的弹性能可驱动裂纹极为迅速的扩展。
% e( i' [+ x* S% S1 R1 [4 b9 [4 L2 P- c1 l2 l
6 [' G) d: O. A u; N
# R8 w, C/ M+ I4 H& d) o
1 o3 \, e2 v+ O! m1 Y1 X var cpro_psid ="u2572954"; var cpro_pswidth =966; var cpro_psheight =120;! O2 m/ f7 |7 ?1 X' _# G; @: u* N5 o1 H
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* \$ q @$ z: i/ B6 j- n2 A0 M9 ^; n 20钢冲击韧性与实验温度的关系曲线 2.力学性能测试 . ]! C0 }; h9 c; B% j: ]
试件用20钢做成标准的拉伸试样,分别在0℃,-20℃,-40,-60℃等温度下分别测其各种力学性能 2.1 屈服强度和极限强度
5 N. e! q6 b' A; k: @' Z2 `/ Z- i钢材的屈服强度 和极限强度随温度的降低而提高,而且屈服强度的增大速度比极限强度 要快, 理论上, 钢材的断裂强度不随温度的变化而变化。 2.2 弹性模量E
4 I' L2 G% A& J) z1 G- E h/ d; C在一定范围内, 钢材的弹性模量按指数规律单调变化,随着温度的降低, 钢材的弹性模量增大。但是对于常用的结构钢材, 从常温至- 50 ℃的范围内,弹性模量的变化很小, 只有20N/ mm2 左右, 对于实际结构的受力影响很小。 2.3 伸长率和截面收缩率 4 O# K2 H5 g1 U& I, w t; f% t
钢材的塑性通过伸长率 和断裂截面收缩率 两个指标反映出来, 这两个指标都可以在单轴拉伸试验中获得。随着温度的降低, 钢材的塑性下降。 除温度外,其他影响低温脆性的因素 1.材料性质 0 D' s( _0 ]; I! x0 M
为提供钢结构构件较高的工作可靠度,除钢的强度保证外, 还应有较好的其他工作和工艺技术指标, 如焊接性能、抗脆性能和疲劳性能极限塑性和抗裂纹扩展性能等。材质对脆性破坏的影响, 主要体现在钢材本身的塑性和韧性, 而它们又取决于钢的化学组成晶体结构以及冶炼方法。研究表明, 低合金钢的抗冷脆性能比低碳钢高。 |
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