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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 + V2 C. j0 G6 r ~9 d# Q' J. F
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
/ x+ C) u: V% `. \ k试验温度/ ℃
6 S2 L& h7 [) j {, n% z6 S缺口处截面积/ cm2 冲击功/ J
1 x* N! V& }8 n$ O, r4 q5 L9 s冲击韧性/ ( J·cm - 2)
) q/ L# R% R4 d" Y+ x17 18 0. 85 72. 81 85. 66 1 0 0. 866 63. 70 73. 56
' z0 k* A- X f: E. }- }8 - 16 0. 85 51. 25 60. 29 5 W3 j: G, P1 E2 M& e$ U
21 - 32 0. 85 40. 18 47. 27 $ F4 K( t- F( ?% b/ A3 ^
13 - 48 0. 85 31. 16 36. 66
* ]- L# Q" p/ J% q! S0 y2 - 64 0. 85 20. 09 23. 52
, b6 ?( z* L- B4 n3 X! Q0 B: `/ f$ B5 }20 # o0 D; V- g3 r
- 80
- i- \3 h& E/ X0. 84
1 d6 X" r- q, M$ r; c2 w16. 66 / d+ x7 A% a- t2 k4 \
19. 83 " p$ k g9 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 ℃。 " p% a. t9 O3 ]
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。
: s2 U4 V' X- K7 p( k6 g" V4 J% q# R% h' i. I
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' O/ E5 O6 X$ ?+ }, G3 S
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9 Z& K7 D3 F$ P# @% J
20钢冲击韧性与实验温度的关系曲线 2.力学性能测试
3 t) B! w" v2 b8 K! ]& j# \# f9 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
. f3 `9 G8 R6 {" O# ?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 : Q7 c& e$ A( ^* R1 i# U
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
2 w9 D0 \4 @2 H0 k$ m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
7 S1 T) }) C8 F2 k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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