脆性断裂通常在较低的温度下发生,且材料温度大多在室温以下20℃。此外,脆性断裂前没有明显的预兆,断裂过程迅速,速度约为
音速的三分之一。脆性断裂的裂纹源通常是构件中的应力集中区域。
1. 选择低温冲击韧性良好的钢材。
2. 尽可能减少构件中的应力集中。
3. 注意使用温度的影响。
在低温环境下,金属材料因原子周围自由电子活动能力减弱和“粘结力”降低而表现出脆性特性。每个材料都有一个临界温度,当环境温度低于此临界温度时,材料的冲击韧性会急剧下降,这种现象被称为金属材料的低温脆性转变,这个临界温度就是材料的脆性转变温度。为了确定材料的脆性转变温度,已经进行了大量的实验研究。低碳钢的典型韧-脆性转变温度表现为随着温度的降低,材料的冲击值下降,同时在断裂面上的结晶状断面部分增加,这意味着材料的韧性降低,脆性增加。测定脆性转变温度的方法包括但不限于以下几种:
1. 冲击值降低至正常冲击值的50~60%时的温度。
2. 冲击值降至某个特定的、允许的最低冲击值时的温度。
3. 产生最大与最小冲击值平均时的相应温度。
4. 断口内结晶状断面占总面积50%时的温度。对于厚度小于40毫米的船舶用软钢板,当夏比V型缺口冲击能量达到25.51
焦耳/平方厘米时的温度被定义为此材料的脆性转变温度。
温度对金属材料的脆性断裂有着重要影响。在较高温度下,原子运动的
热能较大,位错源能够释放更多的位错并吸收能量;而在较低温度下,则相反。
1. 在特定温度条件下出现的脆性,这种脆性会在温度条件改变后自行消失,或者在特定温度条件下经过一段时间后出现。在这种情况下,金属的组织变化并不明显,常见于冷脆性、热脆性、红脆性和回火脆性等现象。
2. 由
应力反复作用、介质侵蚀或高温长时间工作引起的变化,这些变化会导致金属组织发生变化,从而引发脆化现象。这种脆性通常难以消除,除非采用特殊的处理方法。常见的例子包括苛性脆化、氢脆、热疲劳和石墨化等。