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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
7 Q2 `* _& V/ A( h- o' 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
7 G7 c. ]! }6 L& z& u+ i试验温度/ ℃
1 Y* Y3 O% g1 {. C4 F& o缺口处截面积/ cm2 冲击功/ J 4 v7 X/ g) X7 ?
冲击韧性/ ( J·cm - 2)
4 {5 I5 z3 _5 @17 18 0. 85 72. 81 85. 66 1 0 0. 866 63. 70 73. 56 & `% y1 @) n) i0 o3 {
8 - 16 0. 85 51. 25 60. 29 - S! ?7 T8 |' G, G3 r
21 - 32 0. 85 40. 18 47. 27 . X i+ R5 C& K1 Q( W* ^2 ?
13 - 48 0. 85 31. 16 36. 66 7 E1 c) d2 f) [0 F' y& ]3 G
2 - 64 0. 85 20. 09 23. 52
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2 z" \# M/ [" p9 I- 80
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16. 66 ; C9 h) ~8 }# }+ q8 T& J n
19. 83
1 W$ d5 N7 E8 A6 P1 K* o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 ℃。 ; c6 ]; l9 C: C; L1 f0 ?: I( ~
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。 6 r' j6 L' @- A- q/ b; ^, K2 L
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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
' m5 F1 `2 o% k( ?" v 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
+ Y& k5 L' a8 Z$ l9 W+ e3 E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
( Q: ], ~4 A8 ]4 S$ o# M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
8 C( ~1 Q7 D7 G0 Z5 H" G1 A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 ; H$ \4 C- n8 u8 r3 a
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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