脆性金屬

（1） 選用低溫沖擊韌性好的鋼材。

（2） 盡量避免構(gòu)件中應(yīng)力集中

（3） 注意使用溫度。

5.5.1. 溫度

任何一種斷裂都具有兩個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)，屈服強(qiáng)度和表征裂紋失穩(wěn)擴(kuò)散的臨界斷裂強(qiáng)度。

溫度高，原子運(yùn)動(dòng)熱能大，位錯(cuò)源釋放出位錯(cuò)，移動(dòng)吸收能量；溫度低反之。

5.5.2. 缺陷

5.5.2.1. 材料韌性

裂紋尖端應(yīng)力大，韌性好發(fā)生屈服，產(chǎn)生塑性變形，限制裂紋進(jìn)一步擴(kuò)散。

5.5.2.2. 裂紋長(zhǎng)度

裂紋越長(zhǎng)，越容易發(fā)生脆性斷裂。

5.5.2.3. 缺陷尖銳程度

越尖銳，越容易發(fā)生脆性斷裂。

5.5.3. 厚度

鋼板越厚，沖擊韌性越低，韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度越高。

原因：

（1）越厚，在厚度方向的收縮變形所受到的約束作用越大，使約束應(yīng)力增加，在鋼板厚度范圍內(nèi)形成平面應(yīng)變狀態(tài)。

（2）冶金效應(yīng)，厚板中晶粒較粗大，內(nèi)部產(chǎn)生的偏析較多。

5.5.4. 加載速度

低強(qiáng)度鋼，速度越快，韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度降低。

金屬材料的脆化現(xiàn)象

分兩類(lèi)：

（1） 在一定溫度條件下出現(xiàn)的脆性，溫度條件改變后，脆性自行消失，或者在一定溫度條件下，經(jīng)一定時(shí)間后出現(xiàn)的脆性。

這種情況下，金屬的組織變化不明顯。有冷脆性，熱脆性，紅脆性及回火脆性。

（2）由于應(yīng)力的反復(fù)作用，介質(zhì)的浸蝕以在高溫下長(zhǎng)期工作后，金屬組織改變引起的脆化現(xiàn)象。這種脆性無(wú)法消除或要通過(guò)一定的特殊方法消除。如苛性脆化，氫脆，熱疲勞，石墨化。2100433B

（1）

（2） 一般都發(fā)生在較低的溫度，通常發(fā)生脆斷時(shí)的材料的溫度均在室溫以下20℃。

（3） 脆斷發(fā)生前，無(wú)預(yù)兆，開(kāi)裂速度快，為音速的1/3。

（4） 發(fā)生脆斷的裂紋源是構(gòu)件中的應(yīng)力集中處。

在低溫情況下，材料因其原子周?chē)淖杂呻娮踊顒?dòng)能力和“粘結(jié)力”減弱而使金屬呈現(xiàn)脆性。一般情況下，對(duì)于每種材料，都有這樣一個(gè)臨界溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低于該臨界溫度時(shí)，材料的沖擊韌性會(huì)急劇降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為金屬材料的低溫脆性轉(zhuǎn)變，這一臨界溫度稱(chēng)為材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度。為了確定材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作。如果把一組有缺口的金屬材料試樣，在整個(gè)溫度區(qū)間中的各個(gè)溫度下進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。

低碳鋼典型的韌-脆性轉(zhuǎn)變溫度。隨著溫度的降低，材料的沖擊值下降，同時(shí)在斷裂面上的結(jié)晶狀斷面部分增加，亦即材料的韌性降低，脆性增加。

有幾種方法

（1）沖擊值降低至正常沖擊值的50～60%

（2） 沖擊值降至某一特定的、所允許的最低沖擊值時(shí)的溫度。

（3） 以產(chǎn)生最大與最小沖擊值平均時(shí)的相應(yīng)溫度

（4） 斷口中結(jié)晶狀斷面占面積50%時(shí)的溫度

對(duì)于厚度在40mm以下的船用軟鋼板，夏比V型缺口沖擊能量為25.51J/cm2時(shí)的溫度作為該材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

脆性是指材料在外力作用下(如拉伸、沖擊等)僅產(chǎn)生很小的變形即斷裂破壞的性質(zhì)，與塑性相反，直到斷裂前只出現(xiàn)很小的彈性變形而不出現(xiàn)塑性變形。脆性材料抗動(dòng)荷載或沖擊能力很差。金屬材料的脆性主要取決于其成分和組織結(jié)構(gòu) 。

脆性斷裂，簡(jiǎn)稱(chēng)脆斷，是指：構(gòu)件未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂，斷裂時(shí)材料幾乎沒(méi)有發(fā)生過(guò)塑性變形。如桿件脆斷時(shí)沒(méi)有明顯的伸長(zhǎng)或彎曲，更無(wú)縮頸，容器破裂時(shí)沒(méi)有直徑的增大及壁厚的減薄。脆斷的構(gòu)件常形成碎片。材料的脆性是引起構(gòu)件脆斷的重要原因。

影響金屬材料脆性轉(zhuǎn)變溫度的因素有：

（1）金屬合金元素成分的影響。在鋼中加入鎳、錳等可使脆性轉(zhuǎn)變溫度降低，隨著含碳、磷元素的增加，脆性轉(zhuǎn)變溫度明顯升高。

（2）加載速度的影響。緩慢加載可降低脆性轉(zhuǎn)變溫度，相反，會(huì)使脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。

（3）晶粒度的影響。細(xì)晶粒鋼要比粗晶粒鋼具有較高的沖擊韌性和較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

（4）熱處理的影響。采用不同的熱處理方法，可以得到不同的金相組織，提高鋼材的沖擊韌性，最好的熱處理方法是進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

（5）材料的厚度和缺陷脆性轉(zhuǎn)變溫度也有影響。 2100433B