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简答题试说明低温脆性的物理本质及其影响因素。
  • 低温脆性的物理本质:宏观上对于那些有低温脆性现象的材料,它们的屈服强度会随温度的降低急剧增加,而断裂强度随温度的降低而变化不大。当温度降低到某一温度时,屈服强度增大到高于断裂强度时,在这个温度以下材料的屈服强度比断裂强度大,因此材料在受力时还未发生屈服便断裂了,材料显示脆性。
    从微观机制来看低温脆性与位错在晶体点阵中运动的阻力有关,当温度降低时,位错运动阻力增大,原子热激活能力下降,因此材料屈服强度增加。
    影响材料低温脆性的因素有:
    1.晶体结构:对称性低的体心立方以及密排六方金属、合金转变温度高,材料脆性断裂趋势明显,塑性差。
    2.化学成分:能够使材料硬度,强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变差,材料脆性提高。
    3.显微组织:
    ①晶粒大小,细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑韧性。因为
    晶界是裂纹扩展的阻力,晶粒细小,晶界总面积增加,晶界处塞积的位错数减少,有利于降低应力集中;同时晶界上杂质浓度减少,避免产生沿晶脆性断裂。
    ②金相组织:较低强度水平时强度相等而组织不同的钢,冲击吸收功和韧脆转变温度以马氏体高温回火最佳,贝氏体回火组织次之,片状珠光体组织最差。钢中夹杂物、碳化物等第二相质点对钢的脆性有重要影响,当其尺寸增大时均使材料韧性下降,韧脆转变温度升高。
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