什么叫钢材的低温冷脆性?求解答
钢材的破坏分塑性破坏和脆性破坏两种。
脆性破坏:加载后,无明显变形,因此破坏前无预兆,断裂时断口平齐,呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。
影响脆性破坏的因素
1.化学成分
2.冶金缺陷(偏析、非金属夹杂、裂纹、起层)
3.温度(热脆、低温冷脆)
4.冷作硬化
5.时效硬化
6.应力集中
7.同号三向主应力状态1 )钢材质量差、厚度大:钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高,晶粒较粗,夹杂物等冶金缺陷严重,韧性差等;较厚的钢材辊轧次数较少,材质差、韧性低,可能存在较多的冶金缺陷。
(2) 结构或构件构造不合理:孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集中严重。
(3) 制造安装质量差:焊接、安装工艺不合理,焊缝交错,焊接缺陷大,残余应力严重;冷加工引起的应变硬化和随后出现的应变时效使钢材变脆。
(4) 结构受有较大动力荷载或反复荷载作用:但荷载在结构上作用速度很快时(如吊车行进时由于轨缝处高差而造成对吊车梁的冲击作用和地震作用等),材料的应力-应变特性就要发生很大的改变。随着加荷速度增大,屈服点将提高而韧性降低。特别是和缺陷、应力集中、低温等因素同时作用时,材料的脆性将显着增加。
(5)在较低环境温度下工作:当温度从常温开始下降肘,材料的缺口韧性将随之降低,材料逐渐变脆。这种性质称为低温冷脆。不同的钢种,向脆性转化的温度并不相同。同一种材料,也会由于缺口形状的尖锐程度不同,而在不同温度下发生脆性断裂。
为了防止钢材的脆性断裂,可以从以下几个方面着手:
1、裂纹
当焊接结构的板厚较大时(大于25mm),如果含碳量高,连接内部有约束作用,焊肉外形不适当,或冷却过快,都有可能在焊后出现裂纹,从而产生断裂破坏。针对这个问题,把碳控制在0.22%左右,同时在焊接工艺上增加预热措施使焊缝冷却缓慢,解决了断裂问题。
焊缝冷却时收缩作用受到约束,有可能促使它出现裂纹。措施是:在两板之间垫上软钢丝留出缝隙,焊缝有收缩余地,裂纹就不会出现。
把角焊缝的表面作成凹形,有利于缓和应力集中。凹形表面的焊缝,焊后比凸形的容易开裂,原因是凹形缝的表面有较大的收缩拉应力,并且在45°截面上焊缝厚度最小。凸形缝表面拉力不大,而45°截面又有所增强,情况要好的多。在凹形焊缝开裂的条件下,改用凸形焊缝,就不再开裂。
2、应力
考察断裂问题时,应力 是构件的实际应力,它不仅和荷载的大小有关,也和构造形状及施焊条件有关。几何形状和尺寸的突然变化造成应力集中,使局部应力增高,对脆性破坏最为危险。施焊过程造成构件内的残余拉应力,也是不利的。因此,避免焊缝过于集中和避免截面突然变化,都有助于防止脆性断裂。
3、材料选用
为了防止脆性断裂,结构的材料应该具有一定的韧性。材料断裂时吸收的能量和温度有密切关系。吸收的能量可以划分为三个区域,即变形是塑性的、弹塑性的和弹性的。要求材料的韧性不低于弹性,以避免出现完全脆性的断裂,也没有必要高于弹塑性,对钢材要求太高,必然会提高造价。钢材的厚度对它的韧性也有影响。厚钢板的韧性低于薄钢板。
4、构造细部
发生脆性断裂的原因是存在和焊缝相交的构造缝隙,或相当于构造缝隙的未透焊缝。构造焊缝相当于狭长的裂纹,造成高度的应力集中,焊缝则造成高额残余拉应力并使近旁金属因热塑变形而时效硬化,提高脆性。低温地区结构的构造细部应该保证焊缝能够焊透。因此,设计时必须注意焊缝的施工条件,以保证施焊方便,能够焊透
金属材料在低温下呈现的脆性称为冷脆性。
另,随着温度的降低,大多数钢材的强度有所增加,而韧性下降。材料由延性破坏转变到脆性破坏的上限温度称为韧脆转变温度。为防止发生低温脆性破坏,钢材的最低允许工作温度就应高于韧脆转变温度的上限。值得一提的是,具有面心立方晶格结构的奥氏体不会发生低温脆性,而体心立方晶格的铁素体会发生低温脆性。钢材中磷含量的增加会显著增加钢材的冷脆性。
金属的低温脆性是由于金属的屈服强度随温度降低而升高造成的。.
屈服强度бs与断裂强度бc相交,交点对应的温度为脆性转变温度Tk。当T<Tk时,бs>бc,随着应力的增加,材料在发生塑性变形之前就发生断裂,属于脆性断裂;当T>Tk时,бc>бs,随着应力的增加,材料先发生塑性变形,然后断裂,属于塑性断裂。金属材料在Tk发生脆性转变。
金属材料脆性转变的本质是其塑性变形能力对温度变化的反映。在可用滑移系统足够多、阻碍滑移的因素不因温度变化而加剧的情况下,材料将保持足够的变形能力而不表现出脆性断裂,面心立方金属属于这种情况。但是体心立方金属,如铁、铬、钨及其合金,在常温下变形能力尚好,但在低温条件下,间隙杂质原子与位错和晶界相互作用的强度增加,阻碍位错运动、封锁滑移的作用加剧,使得对变形的适应能力减弱。.
这是金属材料的特性之一:任何金属材料在低温下的某一温度将会变脆(即塑性消失),这个由塑性转变为脆性的温度,就叫做低温脆性转变温度。
建筑金属腐蚀的主要形态:
①均匀腐蚀。金属表面的腐蚀使断面均匀变薄。因此,常用年平均的厚度减损值作为腐蚀性能的指标(腐蚀率)。钢材在大气中一般呈均匀腐蚀。
②孔蚀。金属腐蚀呈点状并形成深坑。孔蚀的产生与金属的本性及其所处介质有关。在含有氯盐的介质中易发生孔蚀。孔蚀常用最大孔深作为评定指标。管道的腐蚀多考虑孔蚀问题。
③电偶腐蚀。不同金属的接触处,因所具不同电位而产生的腐蚀。
扩展资料:
金属材料的疲劳现象,按条件不同可分为下列几种:
⑴高周疲劳:指在低应力(工作应力低于材料的屈服极限,甚至低于弹性极限)条件下,应力循环周数在100000以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。
⑵低周疲劳:指在高应力(工作应力接近材料的屈服极限)或高应变条件下,应力循环周数在10000~100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用,因而,也称为塑性疲劳或应变疲劳。
⑶热疲劳:指由于温度变化所产生的热应力的反复作用,所造成的疲劳破坏。
⑷腐蚀疲劳:指机器部件在交变载荷和腐蚀介质(如酸、碱、海水、活性气体等)的共同作用下,所产生的疲劳破坏。
⑸接触疲劳:这是指机器零件的接触表面,在接触应力的反复作用下,出现麻点剥落或表面压碎剥落,从而造成机件失效破坏。
参考资料来源:百度百科-金属材料
比如电影加勒比海盗3中,部分船员在进入寒冷低温区之后出现器官被冻掉的情况,就是因为身体的器官在低温下发生了脆性转变,受到冲击力时无法通过塑性变形吸收进行吸收,直接发生脆性断裂。
现象多金属????内部的晶体或分子的相对位置的变化,不同的对象有一组科学的理论,给出了一个明确的解释。
主要看金属自身的特性,临界点也不一样。不过这个温度,足够某些金属发生冷脆现象。