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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
% x1 d5 f4 }% S/ Q5 d# \8 X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 8 U! g5 s; P9 \1 F, y/ r
试验温度/ ℃
- p" L: e T! U缺口处截面积/ cm2 冲击功/ J $ J9 l. c* e* G6 L" P8 X
冲击韧性/ ( J·cm - 2)
' m" H8 w" g, d* M' q0 o( G. g17 18 0. 85 72. 81 85. 66 1 0 0. 866 63. 70 73. 56
7 k1 D6 u( @/ z4 [+ R4 v$ Z" X8 - 16 0. 85 51. 25 60. 29 $ h$ q) a! n; q
21 - 32 0. 85 40. 18 47. 27
3 m) ^! V" r" q. W5 [7 o13 - 48 0. 85 31. 16 36. 66
! g1 {6 K6 n* y* ~: e) b! i% Y% D2 - 64 0. 85 20. 09 23. 52
6 t v* i8 a% \6 H+ c20
6 |1 s5 F; s% t; e" @6 U% K- 80 5 M$ P9 n/ Z0 m. p) {
0. 84 6 K3 L: I' _" S" \, e( ~3 B
16. 66 * p* y* q W' d: c* n$ ^
19. 83
5 z5 V: i% B- @# R2 g" p, w" J. f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 ℃。
, k2 h m; ?8 ?- r2 t! l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。
0 x4 ?6 b4 P, z+ k& a4 L: q( u [& `6 w _. m2 I2 I
8 F1 z9 I0 X- g" e3 e2 G2 _* w1 ^7 P* c# s8 c2 a/ l7 r( T K
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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 ) X9 d9 {7 D; f4 o$ h; {
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
" [+ }, A. v" Z( d4 W8 a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 " `. u4 B: h; P, ~" ^% {% y
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 3 Q, r0 l+ a% y* e# R' d
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 8 d! f ?+ C9 g; f4 V; P
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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