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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 , ^% p0 W% s U, p& `9 v& 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
' O6 P. ` b" `1 Q. l6 U' R+ Y& X. q试验温度/ ℃
- V6 _& K( m8 m) _$ j8 V9 n# Z缺口处截面积/ cm2 冲击功/ J 6 U, D2 T( W6 v! i8 a
冲击韧性/ ( J·cm - 2) 3 ]3 n$ S0 q0 I# B, q
17 18 0. 85 72. 81 85. 66 1 0 0. 866 63. 70 73. 56
8 E& q4 l0 S$ m# p; A# v2 @) |1 o8 - 16 0. 85 51. 25 60. 29
- b2 }6 N# R, Q$ z, s21 - 32 0. 85 40. 18 47. 27 % a$ ^/ _' A* f5 z. l* g' ]6 c
13 - 48 0. 85 31. 16 36. 66
; ?: n' V* T& c2 - 64 0. 85 20. 09 23. 52 ; [2 ]& U4 [8 H6 z
20
( s2 R9 ^: m: V; v; H* b/ |, N) j- 80 ( M, y; X) V7 G! S. Z) A
0. 84
( @2 X4 e, Q; I; l9 @16. 66 7 Q! X; @, g5 x7 u# A
19. 83 5 i, K+ F' E' j; @8 B0 g' j* _
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 ℃。 / `9 _/ O4 A' }& }. y/ _& A+ N
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。 - d2 Q6 q4 ]1 u& N5 E1 b2 v( m, i
& m2 g( P B) ~5 y7 S9 m
( R) V7 c$ K6 y, w, i7 `7 Q. q- X& N: U+ ]
6 p! c/ F5 F( p+ L. P
var cpro_psid ="u2572954"; var cpro_pswidth =966; var cpro_psheight =120;
: u* o; L0 {* ^7 r7 ]: D9 R, d# m+ x- I% x& b T$ ^8 o/ P
: H1 X; R* {; A. }3 |
) m$ n" q' d/ D. R. v6 B# b
3 G9 u: u! O1 W- K* a" R( G/ h9 C, p$ g* o+ A- d
; ?3 r# b( A4 e) m8 ?! V& X# M
1 Q# r% B/ ]" @" B8 k$ V 0 G# c& T; I- t! {$ l3 U( T$ l+ ^
20钢冲击韧性与实验温度的关系曲线 2.力学性能测试
5 K- \5 j! ?$ T$ M 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
& i; i ^' m% l6 w. A/ g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
- `) K; B$ P% L @1 |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 ( C3 h" K" M" F( }( a4 w
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 ) w2 t3 L1 V# t$ V9 D3 f
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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