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采用液氮為冷卻劑, 以無水乙醇為冷卻介質。液氮和無水乙醇的適當調和達到所要求的試驗。溫度。測溫使用低溫酒精溫度計。試樣在冷卻介質中保溫15min。本試驗分7 個試驗溫度。室溫和零度不取過冷度, - 16 ℃和- 32 ℃取過冷度為2 ℃; - 48 ℃、- 64 ℃、- 80 ℃取過冷度為3 ℃。在JB-30A 型沖擊試驗機上進行系列沖擊試驗。每個試驗溫度用3 個沖擊試樣, 每次沖擊,從低溫槽中取出試樣到沖斷用時均不超過3s。 1.3 試驗結果及分析
5 N/ ?# p* `/ h( r. P從室溫開始, 選了7 個試驗溫度。所測試樣的沖擊功、沖擊韌性值以及與之對應的試驗溫度、缺口處的截面積值見表。 各試驗溫度下的沖擊功、沖擊韌性值對照表 試樣編號 & {) z; u& U- O0 A0 [1 S* q5 a
試驗溫度/ ℃ # p" X9 A; v. y7 o. K/ D9 u, X5 ?
缺口處截面積/ cm2 沖擊功/ J + u" J5 v1 T2 N$ R9 o/ A# O( @6 z
沖擊韌性/ ( J·cm - 2) 9 h4 s+ g% d2 \4 m9 e+ O, j
17 18 0. 85 72. 81 85. 66 1 0 0. 866 63. 70 73. 56
1 ?" g" a9 |: }0 f: a" `8 - 16 0. 85 51. 25 60. 29
( G O! C+ z) \, h$ E* }21 - 32 0. 85 40. 18 47. 27 * k' w8 x. r. K5 |3 B
13 - 48 0. 85 31. 16 36. 66 ! x/ ?! u+ Q9 z }2 m
2 - 64 0. 85 20. 09 23. 52 % t# V5 M8 u* A* i+ v6 Y5 c
20
( ^1 i H, f; N8 k* X- 80
, H% `9 G2 ^% _$ R$ ~4 S( e0. 84 ; y' h/ d. s( T
16. 66 & P. Q) _. z+ L7 W* F2 d
19. 83
3 o2 K8 w. P4 ~7 X/ e6 f, \從室溫開始,隨著試驗溫度的下降, 斷口形貌發生變化,表面無金屬光澤的纖維狀斷口面積不斷減少, 而位于中心, 齊平的、有金屬光澤的結晶狀斷口面積不斷增大。由實驗數據可得,鋼的沖擊韌性隨溫度降低顯著減小。所以鋼的脆性增加。用能量法測其韌脆轉變溫度為 -48 ℃。 : A( z# v) i% q$ t" x0 J
在處于韌性狀態的材料中,裂紋的擴展必須有外力做功,如果外力停止做功,裂紋也就停止擴展。在處于脆性狀態的材料中,裂紋的擴展幾乎不需要外力做功,僅在裂紋起裂時,從拉應力場中釋放出的彈性能可驅動裂紋極為迅速的擴展。
* u. K3 V" l9 Q+ C& p7 I
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20鋼沖擊韌性與實驗溫度的關系曲線 2.力學性能測試
6 [! A' u" ]* F 試件用20鋼做成標準的拉伸試樣,分別在0℃,-20℃,-40,-60℃等溫度下分別測其各種力學性能 2.1 屈服強度和極限強度 0 @2 J: ?5 Z* e+ z7 W
鋼材的屈服強度 和極限強度隨溫度的降低而提高,而且屈服強度的增大速度比極限強度 要快, 理論上, 鋼材的斷裂強度不隨溫度的變化而變化。 2.2 彈性模量E
! D8 R9 w8 A* k" E: P- _5 V在一定范圍內, 鋼材的彈性模量按指數規律單調變化,隨著溫度的降低, 鋼材的彈性模量增大。但是對于常用的結構鋼材, 從常溫至- 50 ℃的范圍內,彈性模量的變化很小, 只有20N/ mm2 左右, 對于實際結構的受力影響很小。 2.3 伸長率和截面收縮率
- f9 E: p$ p" P( ~" i4 z4 h7 `鋼材的塑性通過伸長率 和斷裂截面收縮率 兩個指標反映出來, 這兩個指標都可以在單軸拉伸試驗中獲得。隨著溫度的降低, 鋼材的塑性下降。 除溫度外,其他影響低溫脆性的因素 1.材料性質
# W+ G) v( ]8 o5 X7 ?為提供鋼結構構件較高的工作可靠度,除鋼的強度保證外, 還應有較好的其他工作和工藝技術指標, 如焊接性能、抗脆性能和疲勞性能極限塑性和抗裂紋擴展性能等。材質對脆性破壞的影響, 主要體現在鋼材本身的塑性和韌性, 而它們又取決于鋼的化學組成晶體結構以及冶煉方法。研究表明, 低合金鋼的抗冷脆性能比低碳鋼高。 |
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