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发表于 2017-7-14 13:23:51
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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 8 {' j5 T0 U7 K
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 $ H! |- J- {& c/ z) |9 J
试验温度/ ℃ 
0 N J; Z$ U: ~! D缺口处截面积/ cm2 冲击功/ J 
8 x+ F# K. e% O1 _& n冲击韧性/ ( J·cm - 2)   
- R8 i& M* ~& T9 f) k: Y17 18 0. 85 72. 81 85. 66 1 0 0. 866 63. 70 73. 56  
7 w8 x* z4 D& N% D1 O3 | O" v, O8 - 16  0. 85 51. 25 60. 29  " J/ P4 ?* H5 n, f; e
21 - 32 0. 85 40. 18 47. 27  0 ^6 h q+ L( n3 y, @
13 - 48 0. 85 31. 16 36. 66  
) g% }# p3 G( D$ J0 [2 - 64 0. 85 20. 09 23. 52 + T( X5 w. P$ ~! r& T
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19. 83  . K6 S, a8 A' p
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 ℃。 
+ Y$ o5 w' Y! `& T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 L( t; h% x* S8 b1 n! I
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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 b* z$ R' q; w
    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 2 R4 a# k8 U d3 K9 X
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 * {1 k$ S, V' E3 x
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 ; z1 b# }4 j! _% Q D# Y
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 a0 r1 Z( f% k* D. N1 z2 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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