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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精密管均会产生冷脆断裂现象,即当环境温度低于某一温度TK时,材料将转变为脆性状态,这种现象称为冷脆。


  由于冷脆而造成的船舶、桥梁、化工储罐、锅炉、储水装置等大型结构的脆性断裂事故,曾在世界各国多次发生,造成了巨大的损失。尤其是今天,愈来愈多的人们感觉到了 40cr精密管材料的冷脆性对机械构件影响的重要性,例如有些电厂用户特别强调用于锅炉汽包等部件上的特厚锅炉钢板的冷脆转变温度问题。因此认识钢的冷脆断裂原因和影响冷脆转变的因素,掌握冷脆转变温度的评定方法和正确理解其含义,具有非常大的意义。



  1.     影响材料冷脆转变的因素促使 40cr精密管材料冷脆转变和脆化的主要因素是温度,随着温度的降低,材料的脆断倾向增加。


  其次,材料尺寸增大,韧性下降,冷脆转变温度提高。这是因为材料的尺寸愈大,内部出现缺陷的几率愈大,内部裂纹等缺陷的前缘三向拉应力状态加剧,促使材料发生脆性断裂的倾向加大。对钢板来说,板厚的增加容易出现平面应变状态,使脆断抗力下降而发生脆性断裂。



  另外,还要考虑材料缺陷的影响,当 40cr精密管材料内部存在裂纹等缺陷时,缺陷处的裂纹愈尖锐,应力集中愈严重,冷脆转变温度也愈高。在实验室中是采用缺口试样来模拟材料的缺陷,缺口的作用就是保证在缺口附近造成应力集中,使塑性变形局限在缺口附近不大的体积范围内,并保证在缺口处发生破断。


  2.冷脆转变的评定材料在温度变化时的冷脆转变趋势,可以通过测定其冷脆转变温度来进行评定。工程上常用的结构钢均会产生冷脆断裂现象,在特定的使用条件下,要求选择的材料必须具有较高的低温韧性和较低的冷脆转变温度。因此测定材料的冷脆转变温度非常重要。


  实验室中有许多测定 40cr精密管材料冷脆转变温度的方法。我国有一些相关的国家标准规定,国际上例如美国ASTM标准等,也有相关的规定。表2所示是常用的一些冷脆转变温度测定的试验方法,其中应用比较广泛的有冲击试验断口形貌法和落锤试验法等。


 



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