《材料韧脆转变温度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料韧脆转变温度（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料韧脆转变温度弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定一、实验目的1.掌握低温下金属冲击韧性测定的操作方法。2.了解温度对金属冲击韧性的影响及确定脆性转变温度TK的方法。二、实验要求1.熟悉冲击试验机的操作规程，注意安全。2.不得用手指直接触摸断口，冷试样要用钳子夹。3.根据材料及组织状态来选规程的摆锤，及时记录数据。4.仔细观察断口形貌，粗略判断断裂性质，记录断口草图。三、实验设备及试样1.设备、仪器摆锤式冲击试验机冷却装置2.试样试样为GB/T229-1994规定1010标准夏氏V型缺口
2、试样，如图所示。材料为45号钢。图1010标准夏氏V型缺口试样四、实验原理将不同温度的试样水平放置在试验机支座上，用有一定高度H1和一定质量m的摆锤在相对零位能处冲断试样，摆锤剩余能量为mgH2,则测得摆锤冲断各不同温度试样失去的位能，即为试样变形和断裂所消耗的冲击吸收功AKV，从而反映温度对金属材料的冲击韧性的影响。13图3-2冲击试验原理1-摆锤2-试样五、实验步骤1.制备低温介质。其温度应比实验温度低3，以补偿试样从取出到冲断时温度的回升。实验温度遵照GB2106-80和GB4159-84技术标准规定，为室温到-75范围内的六种温度。2.冷却试样。试样放入低温介质后，保温时间不应少于15
3、分钟。3.检查试验机，校正指针的零点位置。4.安装低温试样。用特制夹子将试样自保温瓶取出放置到冲击试验机支座上，要求动作迅速准确。5.进行冲击试验。6.冲完后立即读取，记录冲击功AKV值，将指针拨回零位。7.找回冲断试样，观察截面断口上各区，并估算各区的面积比。六、实验注意事项1.谨防人身安全事故。参加实验人员一定要集中注意力，保持良好秩序。所有人员不得进入摆锤摆动平面内及规定的危险区域。低温试样冲断后不要立即用手拿，以免冻伤。2.试样从取出到放置好的时间不得超过5s，若已超出，应放回保温重做。3.试样放置需紧贴支座，缺口位于支座中心。七、实验报告1.简述实验原理及实验操作。2.记录实验数据，
4、并填入如下实验数据记录表3-1。3.作出AKV-T曲线。4.由AKV-T曲线确定脆性转变温度TK值。八、分析思考1.温度对金属材料的冲击韧性的影响趋势。2.冲击韧性与断口形貌的关系。参考文献1.工程材料力学性能，束德林主编，机械工业出版社2.GB/T229-1994金属夏比冲击试验方法3.GB/T12778-1991金属夏比冲击断口测定方法4.GB4159-84金属低温夏比冲击试验方法921A钢的韧脆转变温度研究于兆斌，张庄(钢铁研究总院,北京)摘要：采用V型缺口的试样，以冲击吸收功、脆性断面率结合断口形貌的变化对921A钢的韧脆转变温度进行了测定与分析。试验表明：921A钢韧脆转变温度为FA
5、TT50=-100。关键词：921A钢；韧脆转变温度；脆性断面率；断口RESEARCHONDUCTILE-BRITTLETRANSITIONTEMPERATUREOF921ASTEELYUZhao-bin,ZHANGZhuang(CentralIron&SteelResearchInstitute,Beijng,China)Abstract：Inordertodeterminetheductile-brittletransitiontemperatureof921A,theserialtemperatureimpacttestinghavebeenisfoundthatimpactabsorb
6、energyandfracturebrittleratecanberelatedtotemperature.Theresultshows:921Asteelsductile-brittletransitiontemperatureis-100.Keywords：921Asteel；Ductile-brittletransitiontemperature；Percentageofbrittlefracture；Fracture材料的合理使用与对材料性能的了解和评价性能时所采用的参量有着紧密的关系。由于材料在低温下有韧脆转变问题，为防止低温下船体等设备发生脆性断裂，在实际中常根据船用钢冲击韧性随温
7、度降低而发生韧脆转变的曲线特性，评价其抵抗低温脆断的能力，并相应规定船用钢的最低使用温度。评定金属材料的韧脆转变温度，目前国内外一些冲击试验方法的标准中，都有一些测定内容。GB/T229-1994标准规定了三种测1定韧脆转变温度的方法，其中FATT50方法是一种常用的试验方法，操作也较方便。按GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法中规定的断口形貌以脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT50。本文采用夏比V型缺口试样，以上述方法结合断口形貌测定921A钢的韧脆转变温度。1试验材料及试验方法材料与设备试验用料均为某钢厂生产的经过调质热处理，连铸工艺，转炉冶炼的921A钢板，试件从厚度
8、为28mm的钢板上取样，各种试样均为横向取样并接近原始表面，其化学成分及该钢的力学性能指标见表1和表2。试验所用仪器为NCS系列500J仪器化摆锤式冲击试验机(该仪器的初始冲击速度V0=/s，试验机的标称能量E0=500J)和NCSIFAI型断口图像分析仪，对冲击试样断口进行全面系统的测量分析，由计算机自动计算出纤维断面率。表1921A钢的化学成分Chemicalcompositionofsteel921A%CSiMnPSMoCr试验温度/-40-60-84-100-150-192表3不同试验温度的测试结果ThetestingresultsinvarioustemperatureAKV/J15
9、621脆性断面率/%00断口形貌韧窝韧窝韧窝准解理+韧窝准解理准解理表2921A钢的力学性能Mechanicalpropertiesofsteel921ARm710630A(%)25Z(%)70试验方法冲击试验按照GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法进行，试样尺寸为10mm10mm55mm的V型缺口标准试样。试样由钢板的横向切取，在10040冷却介质采用液氮和无水乙醇，在100以下冷却介质采用液氮，测温使用低温酒精温度计。试样在低温槽内保温5min，在nl-500J仪器化冲击试验机上冲击。试验选取-192-40温度范围内共六个试验：40、60、84、100、-150、-192，试验
10、结果见表3。对于每一温度用三个试样进行测试，得出F-s曲线，如图810所示。注：表中数据为3个试样的算术平均值图1冲击吸收功和脆性断面率随温度的变化曲线Fig.1Thecurveofimpactenergyandbrittlefracturewithtesttemperaturechange2.结果与讨论不同试验温度V型缺口试样的冲击吸收功、脆性断面率及断口形貌特征见表3。由表3可见，随着试验温度的下降，断口形貌的变化规律为：韧窝准解理+韧窝准解理。从-100开始出现准解理断口，韧窝断口逐步减小消失，该试样V型缺口-100以准解理为主。由此可见，921A钢在试验温度范围内存在韧脆转变现象，其中
11、-100是一个转变点。921A钢的Akv和V型缺口试样的脆性断面率随着试验温度变化规律见图1。由图1可见，冲击吸收功随着试验温度的下降而逐渐减小，而脆性断面率随着试验温度的下降而逐渐增大，过渡平缓，很难找出明显的拐点。按GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法中规定的断口形貌以脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT50，即921A钢的韧脆转变温度为-100。低温冲击过后的试样经过酒精浸泡，然后迅速吹干，在NIXX型断口图像分析仪下观察其断口形貌，其中用红线圈出的部分为晶状区，如下图所示。图2-40时断口形貌Fig.2Thefractureat-40图4-84时断口形貌Fig.4Th
12、efractureat-84图6-150时断口形貌Fig.6Thefractureat-150从断口形貌可以看出，随着温度的降低，断口的形貌特征发生了很大的变化。观察到三种类型断口：对应冲击吸收功温度曲线上平台为100%纤维状韧性断口；进图3-60时断口形貌Fig.3Thefractureat-60图5韧脆转变温度-100时断口形貌Fig.5Thefractureatductile-brittletransitiontemperatureof-100图7-192时断口形貌Fig.7Thefractureat-192入转折区，断口出现结晶区，为准解理+韧断的混合断口；对应下平台为100%结晶状断
13、口。图8-40时F-s曲线图9-84时F-s曲线Fig.8ThecurveofF-sat-40Fig.9ThecurveofF-sat-84图10韧脆转变温度-100时F-s曲线Fig.10ThecurveofF-satductile-brittletransitiontemperatureof-100从不同温度下仪器化冲击的F-s曲线中可以看出，在-192-40温度范围内，试验有三种类型F-s曲线。型F-s曲线对应韧脆转变温度曲线上平台，此时不发生裂纹失稳扩展，在最大载荷处形成裂纹，裂纹随载荷下降稳定扩展，如图8所示。型F-s曲线对应转折区，裂纹在达到最大载荷之后的某一载荷处产生失稳扩展,失
14、稳裂纹产生止裂，止裂裂纹再以稳态方式扩展，如图9所示。型F-s曲线出现在-100的温度以下，断裂发生在屈服之前，裂纹失稳后不产生止裂，立即扩展至整个断面，如图10所示。由F-s曲线可知,总冲击功包括四部分能量:(1)E为弹性变形能(Ee)；(2)E为塑性变形能(Ed)；(3)E为稳态扩展能(Eps)；(4)E为非稳态扩展能(Epu),其中E+E为裂纹形成功Ei,E+E为裂纹扩展功Ep。s图11三种典型的F-s曲线Fig.11ThreekindoftypicF-scurves3.结论通过上述试验分析，以冲击吸收功和纤维断面率结合断口形貌可以得到921A钢的韧脆转变温度为-100，充分表明该钢具有优良的低温韧性。从断口上分析可以得到：对应上平台为100%纤维状韧性断口；进入转折区，断口出现结晶区，为准解理+韧窝的混合断口；对应下平台完全为结晶状断口。从F-s曲线上我们可以得到：随着温度的降低，裂纹的扩展方式由稳态扩展发展到不同程度的稳态和不稳态混合方式扩展，逐渐发展到不稳态扩展。因此，从断口和仪器化冲击曲线来看，可以进一步了解921A钢在低温冲击下的断裂行为。参考文献:1GB/T229-1994,金属夏比缺口冲击试验方法S.目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专
