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造成工程用40cr精密管冷脆性的原因

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造成工程用40cr精密管冷脆性的原因


工程上常用的40cr精密管均會產生冷脆斷裂現象,即當環境溫度低于某一溫度TK時,材料將轉變為脆性狀態,這種現象稱為冷脆。


  由于冷脆而造成的船舶、橋梁、化工儲罐、鍋爐、儲水裝置等大型結構的脆性斷裂事故,曾在世界各國多次發生,造成了巨大的損失。尤其是今天,愈來愈多的人們感覺到了 40cr精密管材料的冷脆性對機械構件影響的重要性,例如有些電廠用戶特別強調用于鍋爐汽包等部件上的特厚鍋爐鋼板的冷脆轉變溫度問題。因此認識鋼的冷脆斷裂原因和影響冷脆轉變的因素,掌握冷脆轉變溫度的評定方法和正確理解其含義,具有非常大的意義。



  1.     影響材料冷脆轉變的因素促使 40cr精密管材料冷脆轉變和脆化的主要因素是溫度,隨著溫度的降低,材料的脆斷傾向增加。


  其次,材料尺寸增大,韌性下降,冷脆轉變溫度提高。這是因為材料的尺寸愈大,內部出現缺陷的幾率愈大,內部裂紋等缺陷的前緣三向拉應力狀態加劇,促使材料發生脆性斷裂的傾向加大。對鋼板來說,板厚的增加容易出現平面應變狀態,使脆斷抗力下降而發生脆性斷裂。



  另外,還要考慮材料缺陷的影響,當 40cr精密管材料內部存在裂紋等缺陷時,缺陷處的裂紋愈尖銳,應力集中愈嚴重,冷脆轉變溫度也愈高。在實驗室中是采用缺口試樣來模擬材料的缺陷,缺口的作用就是保證在缺口附近造成應力集中,使塑性變形局限在缺口附近不大的體積范圍內,并保證在缺口處發生破斷。


  2.冷脆轉變的評定材料在溫度變化時的冷脆轉變趨勢,可以通過測定其冷脆轉變溫度來進行評定。工程上常用的結構鋼均會產生冷脆斷裂現象,在特定的使用條件下,要求選擇的材料必須具有較高的低溫韌性和較低的冷脆轉變溫度。因此測定材料的冷脆轉變溫度非常重要。


  實驗室中有許多測定 40cr精密管材料冷脆轉變溫度的方法。我國有一些相關的國家標準規定,國際上例如美國ASTM標準等,也有相關的規定。表2所示是常用的一些冷脆轉變溫度測定的試驗方法,其中應用比較廣泛的有沖擊試驗斷口形貌法和落錘試驗法等。


 



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