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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 ( V1 v! b& |& Y
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 ) x' {# b9 i6 Q/ K6 w
试验温度/ ℃ % P7 S3 x8 a) B) _+ }
缺口处截面积/ cm2 冲击功/ J
; y: C, x2 {! l* E+ @% K* s冲击韧性/ ( J·cm - 2)
: J0 R& b$ `( Q, s) `17 18 0. 85 72. 81 85. 66 1 0 0. 866 63. 70 73. 56
& k. ], Y& ]; X: P7 s9 g8 - 16 0. 85 51. 25 60. 29 9 j7 N) P$ \6 ~5 d: {; `6 W( D' U. X
21 - 32 0. 85 40. 18 47. 27 0 K. v6 G8 {3 T# M
13 - 48 0. 85 31. 16 36. 66
0 z: E7 V6 R2 h2 - 64 0. 85 20. 09 23. 52
. N& G) S' k' g7 ?9 D7 B8 D: x, N20
% H% M& S0 |& @% n6 o- 80
2 o$ N, l7 l+ [3 o% t0. 84
: t) W0 M2 Q& Q& R' d16. 66 * y- S( G7 B+ B0 D3 i# a: u0 M
19. 83 1 y* n; ]9 D+ p, E" q/ T3 {
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 ℃。
2 q4 l' T6 N& U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。
5 {3 f3 p3 d$ U# L& j8 e
2 ~6 t) n. T( |% j, C/ M3 G' b9 ?$ A% Q1 E3 j' P5 S9 X
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20钢冲击韧性与实验温度的关系曲线 2.力学性能测试 3 S1 k; v- N6 Q$ o
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 6 j/ C6 L+ F7 ^$ o
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
$ Y3 u$ q. G( d& ^- j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 8 C" E0 P" t6 m/ y: `3 a2 z
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
$ s0 j: d* S# ]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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