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钢材低温脆性原因
发布时间:2025-06-10 14:56

钢材低温脆性是指温度低于某一温度时,材料由韧性状态变为脆性状态,冲击值明显下降的现象。其产生原因主要涉及微观结构、应力状态等多个方面:

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微观结构因素

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第二相颗粒的影响

钢中的第二相颗粒(夹杂物、碳化物)对钢的脆性裂纹形成影响很大。脆性微裂纹可以从碳化物本身破碎开始,也可起源于硫化锰夹杂物处。并且,第二相颗粒的大小对裂纹成核也有一定的影响,小的颗粒不易引起裂纹的产生。

晶界因素

低温脆性可起源于晶界。晶界裂纹形成除了晶界上碳化物影响之外,微量有害元素偏析于晶界引起晶界脆化也是个重要因素,磷、硫、锑等元素及溶解的氧、氢、氮等气体在晶界偏析,大幅度降低了晶界脆性断裂抗力,提高了脆性转变温度。

空位聚集

在低温下,空位在晶体中的聚集形成空位团,进而导致材料脆性断裂。

结构变化

低温下材料结构发生变化,如相变或晶粒尺寸变化,导致材料脆性断裂。某些材料在低温下会发生相变,如从塑性相变为脆性相;同时,材料晶粒尺寸可能会发生变化,如晶粒细化或粗化,这些都会引发脆性。

原子活动能力降低

钢材在低温下会发生塑性降低和韧性下降的现象,这是由于低温导致钢材中的原子活动能力降低,阻碍了滑移系统的开启和扩展。当温度接近或低于脆性转变温度时,钢材的塑性和韧性将大大降低,容易发生脆性断裂。

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应力状态因素

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应力及位错

金属中脆性断裂可起源于金属晶格中的滑移面阻塞处、机械孪晶的交叉处、应力集中处以及晶界处等。应力集中会使得局部应力显著高于平均应力,是脆性断裂的重要诱因之一。

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其他因素

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合金元素

合金元素对钢的脆性有一定影响,碳含量增加时脆性转变温度升高;磷、铜、硅、钼等使脆性转变温度升高;矾、钛在最初使脆性转变温度升高,到达一含量后使脆性转变温度显著降低。

冶金工艺

冶金因素直接影响到钢中的夹杂物、气体含量以及钢的晶粒度,这些对钢的脆性及转变温度影响较大。例如,Si - Al镇静钢比半镇静钢、沸腾钢脆性转变温度低得多,因为Si - Al镇静钢脱氧完全,钢中氢、氮含量低,夹杂物少,残留铝能细化晶粒。

热处理

显微组织对钢的韧性和脆性转变温度有较大影响,一般情况下,热处理能改善钢的脆性倾向。例如16MnCu钢,40 - 70mm厚板在热轧状态时无朔性转变温度为 - 10℃,而经过910℃正火后,无塑性转变温度下降到 - 30℃ 至 - 40℃,正火处理后晶粒细化,组织均匀,改善了钢的低温脆性。

焊接

焊接过程中多数缺陷是产生在焊缝金属和热影响区,在热影响区又存在较大的焊接残余应力区,这些都会对钢材的低温脆性产生影响。

公司简介


河北国鼎信检测技术服务有限公司始建于2007年,现实验面积3000平方米(正在筹建10000平实验室,总投资3.8亿,预计2025年6月份投入使用)。

公司具备国家实验室认可(CNAS)和河北省检验检测机构资质认定(CMA)资质的第三方检验检测机构,出具的检测报告可加盖“CNAS”、“CMA”印章以及国际互认标志,全球50多个国家地区、60个机构承认,在国际上得到一致认可。

公司获得国家中小企业公共服务示范平台、河北省中小企业公共服务示范平台、河北省科技型中小企业等荣誉及国家级专利10项。

公司与精研紧固件和轴承高端技术的上海大学高端装备基础件材料研究院等专业院校合作。拥有十年以上检测经验的中高级工程师为主的资深技术团队,检测技术雄厚。配备先进检测设备:美国力可红外碳硫分析仪、美国力可氧氮氢分析仪、瑞士直读光谱分析仪、德国莱卡倒置、正置显微镜、美特斯万能试验机、顶锻试验机、全自动冲击试验机、布氏硬度计、洛氏硬度计、全自动弯曲试验机、自动低倍中和酸洗柜、盐雾试验机等先进检测设备100余台套,充分保障检测结果的及时性、准确性。

公司可开展紧固件系列产品、大型工程钢结构件、铁磁材料、金属材料和金属制品、钢铁与合金、耐火材料、矿石矿物、铁合金、煤炭等检测,同时提供技术咨询,职业技能培训、产品质量异议失效分析等相关技术服务。