实验二 低碳钢韧脆转化温度
材料的使用温度应在其韧脆转变温度
材料的使用温度应在其韧脆转变温度1. 前言嘿，朋友们，今天咱们聊聊一个听起来挺专业，但其实跟咱们生活息息相关的话题——材料的韧脆转变温度。
别担心，听到“温度”这两个字，可能让你想到夏天的酷热或者冬天的刺骨寒风，但这可不是我今天要谈的重点。
我们要讨论的是，为什么材料在使用时得注意这个转变温度，尤其是在咱们的工作和生活中，这可大有讲究。
就像你在冬天喝热咖啡，杯子得温暖才行，要不然一不小心就被烫到，材料的选择也是同样道理。
2. 什么是韧脆转变温度2.1 让我们打个比方想象一下，你正在户外露营，晚上围着篝火，烤着香肠，正是人间美味。
可这时候，突然一阵寒风吹来，气温急速下降。
如果你用的是某种塑料制的器皿，可能就会突然裂开，简直让人哭笑不得。
这个温度，就是材料的韧脆转变温度。
简而言之，当温度降到某个点时，原本“坚韧”的材料就会变得“脆弱”，像个脆皮糖一样，轻轻一碰就碎了。
2.2 为何要重视这个转变所以，咱们在选择材料的时候，可得把这个韧脆转变温度放在心上。
否则，材料一旦失去了韧性，就会像在风口浪尖上的树叶，随风而飞，根本无从抵挡。
像建筑、汽车，甚至是咱们日常用的家电，选择的材料如果不合适，最后受损的可是咱自己的钱包啊！想象一下，刚买的新冰箱，没多久就因为低温下的脆裂而报废，那真是“心痛如绞”，谁能受得了呢？3. 实际应用中的注意事项3.1 温度的精准把控首先，咱们得明白，不同的材料有不同的使用温度区间，像钢铁、塑料、甚至是木头，都是各有各的“脾气”。
在使用它们的时候，得看看它们的韧脆转变温度在什么地方。
比如说，某些塑料材料在低于零度时就开始变脆，咱们冬天把它放在外面，那可就危险了。
你说，冬天外面一片白茫茫，材料就像个“老实人”，没做好准备就受到了严酷考验，哎呀，真是“自作自受”呀！3.2 应对措施那么，如何避免这些材料“变脸”呢？首先，选择材料的时候，可以参考一下生产商提供的数据，像韧脆转变温度这些技术参数，别忽视。
韧脆转变温度名词解释
韧脆转变温度名词解释
韧脆转变温度是指在材料受力下，从韧性向脆性的转化所需的温度。
这个温度通常被称为“DBTT”（Ductile-Brittle Transition Temperature）。
在高于DBTT的温度下，材料表现出良好的韧性，可以承受较大的变形量而不会断裂；而在低于DBTT的温度下，材料则变得脆性，容易发生断裂。
因此，DBTT是一个非常重要的参数，对于工程设计和材料选择都有着重要意义。
韧脆转变温度与材料本身的化学成分、微观结构、加工工艺等因素密切相关。
一般来说，低碳钢、铝合金等具有较高的韧脆转变温度；而高碳钢、铜合金等则具有较低的韧脆转变温度。
此外，热处理、冷加工等加工工艺也会显著影响材料的DBTT。
为了保证材料在使用过程中不发生断裂事故，在设计中需要考虑到所选用材料的DBTT，并尽可能选择具有较高DBTT值的材料。
同时，在制造过程中也需要注意控制加工工艺，以保证材料的DBTT值符合设计要求。
韧脆转变温度的测定方法探究
韧脆转变温度的测定方法探究
简介
韧脆转变温度是指材料从韧性到脆性转变所需的温度，它对于材料的性能和应用具有重要意义。
本文将探讨一种测定韧脆转变温度的方法。
方法
实验步骤
1. 准备样品：选择需要测定的材料样品。
2. 制备样品：根据需要，将样品制备成适当的形状和尺寸。
3. 测试装置：选择合适的测试装置，例如冲击试验机。
4. 温度控制：调节测试装置中的温度控制系统，设定温度范围并保持稳定。
5. 开始测试：将样品放置在测试装置中，在不同温度下进行冲击试验。
6. 记录结果：记录样品在不同温度下的表现，特别是发生韧脆转变的温度。
7. 分析数据：根据记录的结果，分析得出韧脆转变温度。
注意事项
- 确保测试过程中的温度控制准确可靠。
- 选择合适的样品制备方法，以保证测试结果的准确性。
- 可以重复实验以验证结果的可靠性。
结论
韧脆转变温度的测定方法对于材料性能的研究和应用具有重要
意义。
通过调节温度和进行冲击试验，我们可以确定材料的韧脆转
变温度，为材料的设计和应用提供参考依据。
然而，需要注意的是，不同材料可能存在不同的测试方法和参数，因此在实施测试时需根
据具体情况进行调整。
以上是对韧脆转变温度的测定方法的探究，希望能对相关研究
提供一定的帮助和启示。
韧脆性转变温度的实验测定与分析
韧脆性转变温度的实验测定与分析
引言
韧脆性转变温度是材料科学中一个重要的参数，用来描述材料
的机械性能随温度的变化情况。
本文旨在介绍韧脆性转变温度的实
验测定方法，并对实验结果进行分析。
实验测定方法
1. 样品制备
首先，选择待测材料进行样品制备。
样品的形状和尺寸应符合
实验要求，并且尽量保持一致性。
确保样品表面光滑且无明显缺陷。
2. 实验装置
构建适用于韧脆性转变温度测定的实验装置。
一般来说，该装
置包括温控装置、力学测试设备和数据采集系统。
3. 实验步骤
3.1. 将待测材料样品置于实验装置中，保持温度稳定。
3.2. 对样品施加力或应力，使其发生断裂。
3.3. 实时记录施加力或应力与温度的关系，并记录样品在不同温度下的断裂行为。
4. 数据处理与分析
根据实验结果，可以得到样品在不同温度下的断裂强度曲线。
通过分析断裂强度曲线，可以确定韧脆性转变温度。
结论
韧脆性转变温度的测定是通过施加力或应力，观察样品在不同温度下的断裂行为，从而确定材料的韧脆性转变温度。
本实验方法对研究材料的机械性能变化具有重要意义，可以为材料科学研究提供有力的支持。
参考文献
- 张三, 李四. 韧脆性转变温度实验测定与分析方法[J]. 材料科学与工程, 20XX, XX(X): XX-XX。
韧-脆性转变温度（FATT）
韧-脆性转变温度（FATT）
韧-脆性转变温度(FA TT)
为了确定材料的脆性转变温度，进行了大量的试验研究工作。
如果把一组有缺口的金属材料试样，在整个温度区间中的各个温度下进行冲击试验。
低碳钢典型的韧-脆性转变温度。
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，亦即材料的韧性降低，脆性增加。
有几种方法
（1）冲击值降低至正常冲击值的50～60%
（2）冲击值降至某一特定的、所允许的最低冲击值时的温度。
（3）以产生最大与最小冲击值平均时的相应温度
（4）断口中结晶状断面占面积50%时的温度
对于厚度在40mm以下的船用软钢板，夏比V型缺口冲击能量为25.51J/cm2时的温度作为该材料的脆性转变温度
无塑/延性转变温度NDTT
韧-脆性转变温度是针对低碳钢和低碳锰钢，其它钢材，无法进行大量试验。
依靠其它试验方法，定出该材料的“无塑性温度”NDT
（1）爆炸鼓胀试验
正方的试样板上堆上一小段脆性焊道，在焊道上锯一缺口。
在试样上方爆炸，根据试样破坏情况判断是否塑性破坏。
平裂，凹裂，鼓胀撕裂
（2）落锤试验。
Q345qD钢板韧脆转变温度的测定探究
联系人：贾海伟，男，34 岁，大学本科，助理工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司制造管理部理化检验中心 E-mail：jiahw@
27
2019 年第 1 期
新疆钢铁
总 149 期
变为穿晶解理，断口由纤维状态变为结晶状态，这就 个试验温度做 3 个冲击样，试验结果取平均值。
照 GB/T 229-2007 标准中给出的方法进行试验，每
表 1 试验用钢的化学成分
质量分数，%
备注：试样 1 为 Q345qD 板 H16mm 取样；试样 2 为 Q345qDH40mm 取样
八钢公司生产的桥梁结构钢 Q345qD 执行国标 GB/T714-2015《桥梁用结构钢》。针对 Q345qD 钢板 进行了 -80℃～0℃的系列冲击试验，根据剪切断面
率、侧膨胀值、冲击吸收能量与温度的关系绘制出 Q345qD 钢板的韧脆转化曲线，找出 Q345qD 钢的韧 脆转变温度区间，为八钢开发系列产品及工艺路线 的设计提供技术参数。
2 试验方法
2.1 试验原理 韧脆转变作为钢铁材料的一种重要现象，其影
响因素有很多。屈服强度 σs 和断裂强度 σf 是任何 一种金属材料都具有的两个强度指标，两者都随着 温度上升而下降。σs 随温度下降的速率比 σf 的下 降速率大，因而两者的 σ-T 关系曲线交于某一温 度。当 > t 时，σf>σs，即材料首先屈服时，则发生 断裂，即韧性断裂；当 < t 时，σf<σs，即材料尚未 屈服时，其已达到其断裂强度。也就是说，在未发生 明显的塑形变形之前已经断裂，这是脆性断裂[2]。当 试验温度低于某温度时，材料由韧性状态变为脆性 状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型
2019 年第 1 期
北科大-材料低碳钢冲击试验
金属系列冲击试验报告一、试验目的1.通过测定低碳钢、T10钢和奥氏体不锈钢材料在不同温度下的冲击吸收功，观察比较金属韧脆转变特性；2.结合夏比冲击试验归纳总结降低金属韧性的致脆因素。
二、试验要求按照相关国标标准（GB/T229-2007金属夏比缺口冲击试验方法）要求完成试验测量工作。
三、试验原理由于冲击过程是一个相当复杂的瞬态过程，精确测定和计算冲击过程中的冲击力和试样变形是困难的。
为了避免研究冲击的复杂过程，研究冲击问题一般采用能量法。
能量法只需考虑冲击过程的起始和终止两个状态的动能、位能（包括变形能），况且冲击摆锤与冲击试样两者的质量相差悬殊，冲断试样后所带走的动能可忽略不计，同时亦可忽略冲击过程中的热能变化和机械振动所耗损的能量，因此，可依据能量守恒原理，认为冲断试样所吸收的冲击功，即为冲击摆锤试验前后所处位置的位能之差。
还由于冲击时试样材料变脆，材料的屈服极限σs 和强度极限σb 随冲击速度变化，因此工程上不用σs 和σb ，而用冲击功αk 衡量材料的抗冲能力。
图 1 冲击试验原理图试验时，把试样放在图1的B 处，将摆锤举至高度为H 的A 处自由落下，摆锤冲断试样后又升至高度为h 的C 处，其损失的位能)(2h H G A ku −=通常称为冲击吸收功，式中G 为摆锤重力，单位为牛顿（N ）；2ku A 为缺口深度为2mm 的U 形试样的冲击吸收功，单位为焦耳（J ）。
四、试样的制备及材料选择冲击试样的类型和尺寸不同，得出的试验结果不能直接换算和相互比较，GB/T229-2007对各种类型和尺寸的冲击试样都作了明确的规定。
本次试验采用金属材料夏比（U 型缺口）试样，其尺寸及公差要求如图2所示。
图2夏比U型缺口冲击试样图（a）标准试样（b）深U型和钥匙孔型试样在试样上制作切口的目的是为了使试样承受冲击载荷时在切口附近造成应力集中，使塑性变形局限在切口附近不大的体积范围内，并保证试样一次冲断且使断裂发生在切口处。
弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定
弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定一、实验目的1. 掌握低温下金属冲击韧性测定的操作方法。
2. 了解温度对金属冲击韧性的影响及确定脆性转变温度T K的方法。
二、实验要求1. 熟悉冲击试验机的操作规程，注意安全。
2. 不得用手指直接触摸断口，冷试样要用钳子夹。
3. 根据材料及组织状态来选规程的摆锤，及时记录数据。
4. 仔细观察断口形貌，粗略判断断裂性质，记录断口草图。
三、实验设备及试样1. 设备、仪器（1）摆锤式冲击试验机（2）冷却装置（冷却介质为酒精加丙酮）2. 试样试样为GB/T229-1994 规定10×10 标准夏氏V 型缺口试样，如图3.1 所示。
材料为45号钢。
图3.1 10×10 标准夏氏V 型缺口试样四、实验原理将不同温度的试样水平放置在试验机支座上（缺口位于冲击相背方向），用有一定高度H1和一定质量m 的摆锤（即其具有一定位能mgH1）在相对零位能处冲断试样，摆锤剩余能量为mgH2,则测得摆锤冲断各不同温度试样失去的位能，即为试样变形和断裂所消耗的冲击吸收功A KV，从而反映温度对金属材料的冲击韧性的影响。
13图3-2 冲击试验原理1-摆锤 2-试样五、实验步骤1. 制备低温介质。
其温度应比实验温度低3℃，以补偿试样从取出到冲断时温度的回升。
实验温度遵照GB2106-80 和GB4159-84 技术标准规定，为室温到-75℃范围内的六种温度。
2. 冷却试样。
试样放入低温介质后，保温时间不应少于15分钟。
3. 检查试验机，校正指针的零点位置。
4. 安装低温试样。
用特制夹子将试样自保温瓶取出放置到冲击试验机支座上，要求动作迅速准确。
（事先可以多次练习以达到要求）5. 进行冲击试验。
6. 冲完后立即读取，记录冲击功A KV值，将指针拨回零位。
7. 找回冲断试样，观察截面断口上各区，并估算各区的面积比。
六、实验注意事项1. 谨防人身安全事故。
参加实验人员一定要集中注意力，保持良好秩序。
韧脆转变温度的调控方法-概述说明以及解释
韧脆转变温度的调控方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述韧脆转变温度的调控方法是一项关键的研究领域，对于材料工程和材料科学领域来说具有重要意义。
通过调控材料的韧脆转变温度，我们可以改变材料的性能和应用范围，从而满足不同领域的需求。
韧性和脆性是材料的两种基本力学性质。
在低温下，大多数材料表现出韧性，即能够吸收较大的变形能量而不破裂。
而当温度升高时，部分材料会出现韧脆转变现象，即由韧性转变为脆性。
这一现象使得材料在高温环境下容易发生失效和破坏，限制了其应用范围。
因此，如何有效调控材料的韧脆转变温度成为了研究的热点之一。
通过确定和改变影响韧脆转变的因素，我们可以找到适合特定应用需求的材料和工艺。
本文将重点介绍影响韧脆转变温度的主要因素，并探讨如何通过不同的调控方法来改变韧脆转变温度。
我们将综述目前已有的研究成果，包括材料配方设计、微结构控制、热处理技术等方面的方法，并对其进行分析和比较。
最后，我们将总结目前已有的研究成果，并展望未来的研究方向。
我们希望通过本文的详细介绍和分析，可以为相关领域的科研人员提供一定的参考和指导，推动韧脆转变温度调控方法的进一步研究和应用。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要围绕韧脆转变温度的调控方法展开讨论，以下是文章各部分的内容概述：引言部分将对本文的主题进行概述，并介绍韧脆转变温度的意义和影响因素，为后续内容的阐述做铺垫。
正文部分将分为三个小节，分别探讨韧脆转变温度的意义、影响因素以及调控方法。
在“2.1 韧脆转变温度的意义”中，我们将阐述韧脆转变温度在材料科学领域的重要性，包括其对材料性能和应用的影响。
同时，我们还将介绍韧脆转变温度与材料微结构之间的关系，以及相关研究的现状和挑战。
“2.2 韧脆转变温度的影响因素”部分将对影响韧脆转变温度的因素进行详细探讨。
我们将介绍物质的成分、晶体结构、晶界、缺陷和杂质等因素对韧脆转变温度的影响机制，分析这些因素的作用机理和相互关系。
低合金钢钢筋的脆性转变温度与韧性评估
低合金钢钢筋的脆性转变温度与韧性评估低合金钢钢筋是一种常用于混凝土结构中的钢材，具有良好的力学性能和耐腐蚀能力。
然而，在一些特定的温度条件下，低合金钢钢筋可能会发生脆性转变，导致结构的韧性下降，甚至发生断裂。
因此，对低合金钢钢筋的脆性转变温度和韧性评估进行研究是非常重要的。
脆性转变温度是指低合金钢钢筋在温度下由塑性变形转变为脆性断裂的临界温度。
低合金钢钢筋的脆性转变温度取决于其化学成分和冷处理工艺等因素。
通常情况下，低合金钢钢筋的脆性转变温度处于-20°C至0°C之间。
当环境温度低于脆性转变温度时，低合金钢钢筋的韧性明显下降，易发生断裂事故，从而对结构安全造成威胁。
韧性评估是评价低合金钢钢筋对外部荷载的变形能力的方法。
常用的参数有断裂模量、断裂韧性等。
断裂模量是指在材料断裂前能够吸收的能量，反映了材料的韧性程度。
低合金钢钢筋的断裂模量可以通过实验室拉伸试验获得，通过对试样在不同温度下进行拉伸试验，可以评估钢筋在不同温度下的韧性。
断裂韧性指材料在断裂过程中的能量吸收能力，通常用断裂韧性指数来表示。
低合金钢钢筋的断裂韧性指数可以通过冲击试验获得，冲击试验可在低温环境下进行，评估钢筋在低温条件下的韧性。
为了评估低合金钢钢筋在实际应用中的脆性转变温度和韧性，常常进行断裂韧性试验。
这种试验通过在不同温度下对低合金钢钢筋进行拉伸或冲击试验，得出不同温度下钢筋的载荷-位移曲线和断裂韧性指数，并绘制温度和断裂韧性指数之间的关系曲线。
通过分析这些数据，可以确定低合金钢钢筋的脆性转变温度，并评估其在实际工程中的韧性能力。
除了试验方法，还可以利用数值模拟方法对低合金钢钢筋的脆性转变温度和韧性进行评估。
数值模拟方法可以基于物理模型和材料本构参数，通过建立合适的有限元模型进行模拟计算。
通过调整模型输入参数，模拟不同温度下低合金钢钢筋的应力-应变曲线和断裂韧性指数，从而评估其脆性转变温度和韧性。
综上所述，低合金钢钢筋的脆性转变温度和韧性评估对于混凝土结构的设计和使用具有重要意义。
脆性转变温度(力学部分)
脆性转变温度(力学部分)王珏什么是脆性转变温度？脆性转变温度对冲转的意义？脆性转变温度是150℃，那么145℃可以冲转吗？现阶段冲转前转子较难预热到150℃问题的解决设想。
本文我仅以个人观点浅谈这些问题，若有错误之处请高人指教，小可在此谢过。
脆性转变温度(fracture appearance transition temperature，FATT )，其他名称：韧脆转化温度(ductile-brittle transition temperature)。
定义：温度降低时金属材料由韧性状态变化为脆性状态的温度区域。
应用学科：电力（一级学科）；热工自动化、电厂化学与金属（二级学科）。
注：此段文字摘自百度百科通过定义我们接触了两个概念: 金属材料的韧性状态和脆性状态。
在大学材料力学中我们应该能记得做过两个实验，这两个实验一个是针对塑(韧)性材料和脆性材料的拉应力实验；另一个是针对这两种材料的压应力实验。
实验很简单就是拉塑(韧)性材料和脆性材料,通过拉应力发现一个结论,塑(韧)性材料（图1）先弹性变形、再塑(韧)性变形、最后断裂；而脆性材料（图2）没有施加多大拉应力就发生了断裂，没有变形过程。
在压应力实验中这两种材料还都挺能承受压力。
由此得到实验结论(图3)：塑(韧)性材料能受拉，而脆性材料可受压。
这一结论用在我们生活的许多行业，如建筑业、金属加工业。
图1 塑(韧)性材料发生塑(韧)性断裂图2 脆性材料发生脆性断裂图3 脆性材料和塑(韧)性材料失效应力分析例：混凝土便宜而坚固，但不耐压。
钢耐压也耐拉。
通常在混凝土建筑物须承受张力的部分用钢筋来加固。
则在图1中，楼板和阳台的加固钢筋放置都正确的是:A、A图B、B图C、C图D、D图原来金属断裂分两种一种是有变形的韧性断裂、另一种是无变形的脆性断裂。
可以理解脆性转变温度定义中的两种状态可能发生两种截然不同的断裂。
那么转子冲转时蒸汽对转子加热发生怎样的热应力过程。
韧脆性转变温度的实验测定与分析
韧脆性转变温度的实验测定与分析
引言
韧脆性转变温度是材料力学性能的重要参数之一，对于材料在低温环境下的应用具有重要意义。
本文旨在介绍韧脆性转变温度的实验测定方法及其分析。
实验方法
材料样本准备
首先，选择适合研究的材料，并制备相应的样本。
样本的形状和尺寸应符合实验要求，以确保测试结果的准确性和可靠性。
实验装置
使用专业的实验装置进行韧脆性转变温度的测试。
这些装置通常包括低温槽、加载装置、测温装置等，能够提供所需的温度和加载条件。
实验步骤
1. 将样本置于低温槽中，使其达到所需测试温度。
2. 在设定的温度下，加载样本，通过测量加载过程中的力和位移等参数，记录下实验数据。
3. 在不同温度下重复上述步骤，得到一系列实验数据。
数据分析
通过实验得到的数据，可以进行如下分析：
1. 绘制应力-应变曲线：根据加载过程中的力和位移数据，计算样本的应力和应变，并绘制出应力-应变曲线。
该曲线可以反映材料的弹性行为和塑性行为。
2. 确定韧脆性转变温度：通过观察应力-应变曲线在不同温度
下的变化趋势，确定韧脆性转变温度。
通常，韧性材料在转变温度
下会表现出明显的韧脆转变，即应力-应变曲线会出现陡峭的下降。
结论
通过实验测定和分析，我们可以得到材料的韧脆性转变温度。
这项研究对于了解材料在低温环境下的力学性能具有重要意义，为
相关工程和应用提供依据。
参考文献
[参考文献1]
[参考文献2]。
第2讲 低温脆性、影响韧脆转变温度的冶金因素
金属材料的韧脆转变
“泰坦尼克”号的沉没事故
普通铁驳船的断裂事故
“泰坦尼克”号的沉没事故
冲击试验断口照片
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果
高分子材料的韧脆转变
钢的几个脆性转变温区
材料两个强度指标的变化
二、韧脆转变温度及其确定方法
从以上的分析我们可以看出，韧脆转变温度tk是温度区间， 而不是固定的某一个温度tk，这个区域的确定目前尚无简 单的判据，通常根据能量、塑性变形或断口形貌随温度的 变化定义tk ① FTP (Fracture Transition Plastic)： 得到100%纤维状断 口的温度（偏于保守），有时该测定不可能实现 ② NDT (Nil Ductility Temperature)：低阶能（低于某一个 温度，吸收冲击能不随温度变化）开始上升的温度（低于 此温度时，冲击断口为100%脆断口，解理断口）； ③ FTE (Fracture Temperature Elastic)：低阶能和高阶能 的平均值所对应的温度
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
ZG230-450铸钢金相组织(1)—铸态组织
高温正火+高温淬火
对不合格的连杆螺钉进行高 温正火+高温淬火热处理后， 连杆螺钉的冲击韧度值得到 显著提高。其力学性能见表 6
连杆螺钉 18Cr2Ni4WA 材料 不同热处理对连杆螺钉 18Cr2Ni4WA 低温冲击性能的影响实验
实验二 低碳钢韧脆转化温度
T8钢（1#）及纯铁（2#）,成分（wt%）如表所示：
Steel No.
C
Si
Mn
P
S
Fe
1
0.32
0.30
0.80
0.025
0.037
Bal.
2
0.0014
0.03
0.05
0.012
0.087
Bal.
试样外型尺寸：10mm*10mm*55mm。缺口部位为U型槽。
实验仪器：
冲击试样机：JB-30B，最大吸收功300/150J.
53
20
20
7
-1
Ak/J
>208
70(T)
>244
>262
16(T)
8
134
断口脆性区面积%
0%
71%
0%
0%
99%
99%
25%
温Ak/J
56
68
8(T)
9
断口脆性区面积%
91%
61%
99%
78%
本人测得数据：
温度/oC
-38
Ak/J
17
断口脆性区面积%
74%
断口形貌见右图手绘：
[分析与讨论]
影响试验材料韧脆转变温度的因素有材料结构与性质，而对一定的材料来说，影响他们的因素有：
1．力学状态
2．温度
3．应变速率
本次试验的纯铁试样的结构属于BCC结构，因此在一定温度内表现为韧性，而在另外的温度内表现为脆性，所有存在一定的韧脆转变区间，而T8钢由于碳含量高，因此为脆断，不存在韧脆转变区间。
力学状态的影响：受力过程中，应力状态软性系数 ，破坏前产生明显塑性变形，产生韧性断裂。而 时，应力状态变硬，变为脆性断裂。
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告一、实验目的本实验主要探究碳钢的热处理工艺及其硬度变化，通过实际操作，理解并掌握热处理对碳钢硬度的影响，为实际生产过程中提供理论依据和工艺指导。
二、实验原理热处理是一种通过对金属进行加热和冷却来改变其内部显微结构，从而达到改变其物理和机械性能的工艺。
对于碳钢而言，热处理可以改变其硬度、韧性和耐磨性等。
其中，淬火是热处理中的一种重要工艺，通过将金属加热到一定温度，然后快速冷却，达到提高硬度的效果。
硬度是材料抵抗局部变形的能力，是材料力学性能的重要指标之一。
碳钢的硬度测试通常采用洛氏硬度或布氏硬度。
通过硬度测试，我们可以直观地了解热处理对碳钢硬度的影响。
三、实验步骤1.准备材料：选取一块碳钢（如20钢），并准备相应的热处理设备（如电炉、淬火设备等）。
2.样品处理：将碳钢切割成所需尺寸，并用砂纸打磨表面，以去除氧化皮和其他表面缺陷。
3.热处理：将碳钢加热到预设的淬火温度（如800℃），保温一定时间（如30分钟），然后以一定的冷却速度（如油淬或水淬）进行冷却。
4.硬度测试：采用洛氏硬度计或布氏硬度计，对热处理后的碳钢样品进行硬度测试，并记录数据。
四、实验结果及数据分析实验数据如下表所示：1.经过热处理的碳钢硬度明显高于原始碳钢，说明热处理可以提高碳钢的硬度。
2.冷却速度对碳钢的硬度影响较大。
在本实验中，采用油淬的冷却速度较慢，使得碳钢有足够的时间在高温下发生奥氏体转变成马氏体，从而提高硬度。
若采用更快的冷却速度（如水淬），则碳钢的硬度可能会更高。
3.保温时间对碳钢的硬度也有一定影响。
在本实验中，保温30分钟可以使碳钢充分加热并达到奥氏体状态，为后续的马氏体转变提供足够的能量。
若保温时间过短，可能导致碳钢加热不充分，影响硬度的提高。
五、结论本实验通过探究碳钢的热处理工艺及硬度测试，发现热处理可以有效提高碳钢的硬度，且冷却速度和保温时间对硬度也有影响。
实验二金属材料系列冲击试验与低温脆性
实验⼆⾦属材料系列冲击试验与低温脆性⾦属材料系列冲击试验与低温脆性姓名：班级：⽇期：指导⽼师：⼀、试验内容与⽬的:试验测定3种不同⾦属材料的冲击吸收功随温度变化，⽐较分析低温脆性特点⼆实验原理：本次试验采⽤国标编号为GB/T 229-1994。
⽤规定⾼度的摆锤对⼀系列处于不同温度的简⽀梁状态的缺⼝试样进⾏⼀次性打击，测量各试样折断时的冲击吸收功。
冲击吸收功的测量原理为冲击前以摆锤位能形式存在的能量中的⼀部分被试样在受冲击后发⽣断裂的过程中所吸收。
摆锤的起始⾼度与它冲断试样后达到的最⼤⾼度之间的差值可以直接转换成试样在冲断过程中所消耗的能量，试样吸收的功称为冲击功（A k ）。
所谓脆性断裂是⼀种快速的断裂，断裂过程吸收能量很低，断裂前及伴随着断裂过程都缺乏明显的塑性变形。
包括铁素体钢在内的中、低强度体⼼⽴⽅⾦属以及合⾦，密排六⽅的锌、铍及其合⾦的冲击功A k 值随温度的下降⽽有显著降低的过程，也就是说，在⼀个有限的温度范围内，受到冲击载荷作⽤发⽣断裂时吸收的能量会发⽣很⼤的变化。
这种现象称为材料的韧脆转变。
改变试验温度，进⾏⼀系列冲击试验以确定材料从⼈性过渡到脆性的温度范围，称为“系列冲击试验”。
韧脆转变温度就是A k -T 曲线上A k 值显著降低的温度。
曲线冲击功明显变化的中间部分称为转化区，脆性区和塑性区各占50%时的温度称为韧脆转变温度（DBTT ）。
当断⼝上结晶或解理状脆性区达到50%时，相应的温度称为断⼝形貌转化温度（FATT ）。
脆性断裂百分数的测量：在显微镜下观察断裂试样的断裂⾯，脆性断裂部分⼀般是⽩亮的梯形，通过测量计算可得出梯形的⾯积，按下式计算出脆性断裂百分数：%100%η=脆性区⾯积脆性断裂百分数端⼝横截⾯积三、实验要求：(1)阅读相关的国家标准(GB229)，做好试验预习⼯作。
(2)按照国标⽂件中的试验报告内容要求编写试验报告。
(3)试验报告中，另外要包含下⾯两项内容的分析讨论：第⼀，关于⾦属冷脆性的材料⽅⾯影响因素；第⼆，冲击试验中致脆的因素。
韧脆转变温度的测定
韧脆转变温度的测定金属韧脆转变温度tk是通过系列冲击试验测定的。
所谓系列冲击试验就是对同一种材料的冲击试样，在一系列不同温度下进行冲击试验，得到不同温度下的冲击吸收功，从而绘制出冲击吸收功或脆性断面率随温度而变化的曲线，见图12-1。
试验时，一般使用标准夏比V型缺口冲击试样。
图12-1 韧脆转变曲线示意图由图12-1可以确定出材料由韧性状态转变为脆性状态的韧脆转变温度。
常用的方法有：1. 断口形貌法由于温度下降时，试样断口上结晶区面积增大，纤维区面积减小，根据两者相对面积的变化，可确定韧脆转变温度。
通常在脆性断面率-温度曲线中规定脆性断面率(n)所对应的温度即为韧脆转变温度tk ，用FATTn表示。
例如脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT50。
典型的冲击试样断口形貌包括纤维区、晶状区和剪切唇三部分，测量时剪切唇按纤维区处理。
冲击试样断口的晶状断面率或纤维断面率可采用如下方法测定：(1)对比法。
将冲击试样断口与冲击试样断口纤维断面率示意图比较，见图12-2，估计出纤维断面率，然后计算脆性断面率。
(2)游标卡尺测量法。
按断口上晶状区的形状若能分为矩形、梯形时，见图12-3。
用游标卡尺测量试样断口相应尺寸，由表3-4-2查得纤维断面率后计算脆性断面率。
(3)放大测量法。
把冲击试样断口拍成放大照片，用求积仪测量晶状区面积，也可用低倍显微镜等光学仪器测量晶状区面积。
图12-2 冲击试样断口纤维断面率示意图(4)卡片测量法。
用透明塑料薄膜制成方孔卡片或网格卡片，测量晶状区面积。
根据晶状区面积，用下式计算冲击试样断口的脆性断面率图12-3游标卡尺测量法示意图a)矩形，测a、b值 b)梯形，测a1、a2和b，a=1/2(a1+a2)式中 Ac——断口中晶状区面积(mm2);A——原始横截面积(mm2);CA——脆性(晶状)断面率。
2. 能量准则法能量准则法是以冲击吸收功降低到某一规定数值时所对应的温度作为韧脆转变温度。
船用低温钢的冲击断裂行为及韧脆转变温度曲线分析
船用低温钢的冲击断裂行为及韧脆转变温度曲线分析褚峰;张靖;陆春洁;岑风【摘要】为比较拟合韧脆转变温度曲线各方法的优劣,确定船用低温钢韧脆转变温度,研究其冲击断裂行为,在20℃至–196℃系列温度下对试验钢进行Charpy冲击试验,并对其金相组织和断口进行分析.结果表明:使用Boltzmann函数拟合韧脆转变温度曲线的物理意义明确;船用低温钢韧脆转变温度为(–97±5)℃;试验温度高于韧脆转变温度时,裂纹形核功及延性裂纹扩展阻力变化不明显,但裂纹脆性扩展的阻力和裂纹失稳后的止裂能力随温度下降有较明显的降低;试验温度低于韧脆转变温度后,裂纹形核功及延性裂纹扩展阻力随温度降低迅速减小;试验钢的有效晶粒为(3.1±0.4)μm,细小的有效晶粒尺寸,是保证其低温韧性良好,韧脆转变温度低的主要原因.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2018(044)009【总页数】5页(P136-140)【关键词】低温钢;冲击韧性;韧脆转变温度;Boltzmann函数;有效晶粒尺寸【作者】褚峰;张靖;陆春洁;岑风【作者单位】江苏省(沙钢)钢铁研究院,江苏张家港 215625;江苏省(沙钢)钢铁研究院,江苏张家港 215625;江苏省(沙钢)钢铁研究院,江苏张家港 215625;江苏省(沙钢)钢铁研究院,江苏张家港 215625【正文语种】中文【中图分类】TG146;U668.20 引言低温钢主要应用于液化石油气船、液化乙烯气船、液化天然气船的液货舱及靠近液货舱的船体结构部分，根据合金含量和服役温度不同分为碳锰钢和镍合金钢。
目前对船用低温钢的研究多以镍合金钢为主，对碳锰钢的研究较少[1-3]。
材料的韧脆转变温度决定了材料低温韧性的优劣，是衡量材料韧脆性转变倾向的重要指标。
示波冲击试验结果是分析钢铁材料韧脆转变温度、断裂力学和使用安全性能的重要依据[4-6]。
目前常用的回归方法有多项式回归、Boltzmann函数回归、双曲正切函数回归等[7-9]。
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温度的影响：一般情况下，降低温度会使材料脆性增加。本实验的纯铁在-20oC以下为脆性断裂，20oC以上为韧性断裂，之间的温度韧脆转变温度区间。
加载速率的影响:加载速度越大会使测得脆性增加，反之韧性增加，但是本次试验统一了加载速率，所以无太大影响。
2.热钢：钢铁基本为晶体结构。当温度上升至200~300℃时，由于内能增高，导致晶体键断裂。此时钢仍为较硬的固态，因此变脆易折。
金属材料在温度较高的情况下的冲击功较高，他们的端口形貌为塑性断裂，随着温度的降低，冲击功Ak值有明显的降低的同时，断口形貌变为极脆的平断口，这一温度成为该材料的韧脆转化温度。其表示的是Ak-T曲线上脆性区和塑性区各占50%时的温度，即韧脆转变温度（DBTT）。
53
20
20
7
-1
Ak/J
>208
70(T)
>244
>262
16(T)
8
134
断口脆性区面积%
0%
71%
0%
0%
99%
99%
25%
温度/oC
-12
-19
-19
-41
Ak/J
56
68
8(T)
9
断口脆性区面积%
91%
61%
99%
78%
本人测得数据：
温度/oC
-38
Ak/J
17
断口脆性区面积%
74%
断口形貌见右图手绘：
[参考文献]
1.材料力学行为，杨王玥，强文江等编，化学工业出版社。
2.中华人民共和国国家标准，关于金属力学性能测试方法的标准。
3.低碳钢韧脆转化温度的确定实验说明。
[结果分析]
根据表中数据。绘制冲击功Ak-T曲线和断口脆性区面积百分数-温度T曲线，分别绘制出T8和纯铁的图表，综合两个小组的数据，得到如下图：
纯铁温度-吸收功-脆断区面积半分比图像
如图所示，纯铁的韧脆转变温度区间在-20-20oC
T8钢温度-吸收功-脆断区面积半分比图像
如图所示，T8钢并没有明确的韧脆转变温度区间。
[实验式样与样品]
T8钢（1#）及纯铁（2#）,成分（wt%）如表所示：
Steel No.
C
Si
Mn
P
S
Fe
1
0.32
0.30
0.80
0.025
0.037
Bal.
2
0.0014
0.03
0.05
0.012
0.087
Bal.
试样外型尺寸：10mm*10mm*55ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm。缺口部位为U型槽。
实验仪器：
冲击试样机：JB-30B，最大吸收功300/150J.
温度/oC
77
77
57
20
20
10
-5
-12.5
Ak/J
86(T)
66
>237
>246
36(T)
>270
62
18
断口脆性区面积%
75%
75%
0%
0%
99%
0%
31%
57%
温度/oC
-12.5
-20
-20
-38
Ak/J
28
4
6(T)
17
断口脆性区面积%
67%
95%
100%
74%
小组2：
温度/oC
74
74
[分析与讨论]
影响试验材料韧脆转变温度的因素有材料结构与性质，而对一定的材料来说，影响他们的因素有：
1．力学状态
2．温度
3．应变速率
本次试验的纯铁试样的结构属于BCC结构，因此在一定温度内表现为韧性，而在另外的温度内表现为脆性，所有存在一定的韧脆转变区间，而T8钢由于碳含量高，因此为脆断，不存在韧脆转变区间。
[实验目的]
1.了解摆锤冲击试验的基本方法。
2.通过系列冲击试验学习低碳合金钢韧脆转化温度的测定方法。
[实验原理]
韧脆转变温度主要针对钢铁随着温度的变化其内部晶体结构发生改变，从而钢铁的韧性和脆性发生相应的变化。
1.低温情况：当温度下降至较低（根据钢的种类而不同）时，本来韧性良好的钢失去了应有的韧性，变得像玻璃棒一样脆而易折。在低温时，脆性受临界解理应力和临界分切应力的影响，两者随着温度降低而升高，在某一温度两者相等，其对应温度就是Tc，这个温度就是韧脆转变温度。继续降温，屈服强度继续升高，大于断裂强度，所以低温下材料在没有塑性变形的条件下已经发生脆性断裂。材料的断裂强度受温度影响较小。
工具显微镜：目镜 10X，物镜2.5/0.08， 160/0.
加热用电炉，保温瓶，烧杯，温度计（-50-80oC），液氮，酒精，加持试样用镊子
[实验步骤]
（1）了解摆锤冲击试验装置，工作原理及冲击方式。
（2）在老师指导下学习冲击试验机的简单校验法，包括：
（a）试样的支座要符合规定距离，坚固不松动，摆锤的刀口处于支座跨度的中央
（b）摆锤空载运动时指针应指在零位。
（c）试验机上所有电气和机械部分动作正常。、
（3）调试温度，以达到试样规定的试验温度。
（4）独立进行冲击试验操作。
（5）在工具显微镜上观察冲击试样断口，画出其低倍放大的形貌，并测量出脆性断裂区的长度和宽度，计算其面积。
（6）将试验结果填入表内。
[实验结果]
小组1：