冷脆,即低温脆性,指某些金属或合金在低于再结晶温度或低温(一般为100~-100℃)时,冲击韧性急剧下降的现象。有时也指含磷量较高的钢在冷作加工过程中所发生的脆性现象。
低温脆性在体心立方晶体、六方晶体及三方晶体的金属及合金中较为严重,低温脆性发生的温度,即使是同一金属也是不固定的。黑心可锻铸铁在含磷、硫量高或退火温度在550℃以下缓冷时,晶界上有磷共品析出,可发生冷脆。断口呈白色。
冷脆与材料的韧性和脆性联系紧密。高韧性的材料不容易发生冷脆,反之就容易发生。在温度低于一个特定温度的时候,材料的吸收的冲击功会突然减小,从韧性转变为脆性,这一温度即为冷脆转变温度。实验上一般用冲击试验来确定这一温度。
材料的晶体结构,6000℃耐高温材料,基体相组织结构,温度,引入新元素,相的大小及夹杂物等都会影响冷脆转变温度。磷在纯铁中有相当大的溶解度。磷能提高钢的强度,但使其塑性和韧性降低,特别是它使钢的脆性转变温度急剧升高,即提高了钢的冷脆(低温脆性)。
材料的晶体结构,基体相组织结构,温度,引入新元素,相的大小及夹杂物等都会影响冷脆转变温度。磷在纯铁中有相当大的溶解度。磷能提高钢的强度,但使其塑性和韧性降低,特别是它使钢的脆性转变温度急剧升高,即提高了钢的冷脆(低温脆性)。
钢铁的熔点分别是:304型不锈钢的熔点为1400-1450℃。铁的熔点为1538℃、沸点为2750℃。在工业上钢铁被广泛的应用,普通钢铁的熔点一般是在1500摄氏度左右,有的也在这个范围内上下波动,因为它是随着碳含量的增加,钢的熔点。
01、金属的冷脆现象
有些金属材料,如工程上用的中低强度钢,当温度降低到某一程度时,会出现冲击吸收能量明显下降并引起脆性破坏的现象,称为冷脆。历史上曾经发生过多次由于低温脆性造成的压力容器、船舶、桥梁等大型钢结构脆断的事故,造成巨大损失,如著名的泰坦尼克冰海沉船事故,美国二战期间建造的焊接油轮“Victory”断裂事故,西伯利亚铁路断轨事故等。
钢铁的熔点是1538°C。因为它们是晶体,晶体熔化时的温度是不变的,所以才会有熔点。钢的熔点是1515℃,铁的熔点是1535℃,铜的熔点是1083℃,都是在标准大气压下的值。按含碳量分类:1、小于0.25%C为低碳钢,由于具有。
通过测定材料在不同温度下的冲击吸收能量,就可测出某种材料冲击吸收能量与温度的关系曲线,如下图所示。
冲击吸收能量随温度降低而减小,在某个温度区间冲击吸收能量发生急剧下降,试样断口由韧性断口过渡为脆性断口,这个温度区间就称为韧脆转变温度范围。
体心立方晶格金属及其合金或某些密排六方晶格金属及其合金,特别是工程上常用的中、低强度结构钢(铁素体一珠光体钢)有明显的冷脆现象。而面心立方金属及其合金一般没有低温脆性现象,但有实验证明,在20—42K的极低温度下,奥氏体钢及铝合金也有冷脆性。高强度的体心立方合金(如高强度钢及高强度铜)在很宽温度范围内,冲击吸收能量均较低,故韧脆转变不明显,如下图所示。
钢的熔点是1500度。根据所含化学成分不同,熔点不同,高速钢的熔点通常在1350℃-1520℃之间。高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢,又称高速工具钢或锋钢,俗称白钢。高速钢是美国的F.W.泰勒和M.怀特。
02、金属韧脆转变温度的测定
钢的熔点是1500度左右,随着碳含量的增加,钢的熔点在下降。按照含碳量分类,熔点小于普通钢熔点的0.25%为低碳钢,小于0.25~0.60%C的为中碳钢,大于0.6%C的为高碳钢。钢的化学成分可以有很大变化,只含碳元素的钢称。
韧脆转变温度一般使用标准夏比V型缺口冲击试验测定,试验原理与常温冲击试验相同,只是要增设一个试样冷却装置,如低温恒温箱,也可使用广口保温瓶等,如下图所示。