脆性转变机理
韧脆转变过程中微观机理的转变及其判据
韧脆转变过程中微观机理的转变及其判据
微观机理转变及其判据是指材料从韧性到脆性的变形行为机理的转变
以及判定转变的标准。
一、转变机理
1. 韧性机理
(1) 扭转变形：从物理上讲，材料受到外力作用，材料分子层间间距变小，使得原子结构在外力对称施加处受拉应力而歪斜，产生扭转变形。
(2) 缠绕变形：这是由于金属材料中原子在拉伸时发生缠绕动力，发生
称为缠绕屈服的变形行为，使材料从韧性转变为脆性。
2. 脆性机理
(1)单切破裂：材料受外力时，塑势电子在材料的晶格层与晶格层，以
及晶格层与非晶格层间的位错处依次出现破裂，脆性物质的变形就是
以这样的破裂为主。
(2)局部滑移：材料受外力作用破裂断口便会被移动，形成非晶格滑移，材料继续拉伸变形，产生单位面内局部区域滑移。
二、转变判据
1. 对于韧性：当材料变形量大于正常拉伸时，表明材料含有韧性特性。
2. 对于脆性：外力的作用使材料的特性比正常变形特性稳定性下降，
表明具有脆性特性。
脆性材料在高压环境中的变形破坏机制
脆性材料在高压环境中的变形破
坏机制
脆性材料在高压环境中的变形破坏机制
脆性材料是一类在高压环境下容易发生变形和破坏的材料。
其变形破坏机制可以通过以下步骤进行描述：
第一步，当脆性材料处于高压环境下时，外部施加的压力会作用在材料的表面上。
第二步，由于高压的作用，材料内部的原子结构发生变化。
在高压下，原子之间的距离缩短，原子之间发生相互作用力增加，导致材料的力学性能发生变化。
第三步，随着压力的增加，脆性材料内部会逐渐累积应力。
由于脆性材料的内部结构相对较脆弱，无法承受较高的应力，因此在高压环境下会出现应力集中的现象。
第四步，当应力集中达到材料的破坏强度时，脆性材料会发生破坏。
在这个过程中，通常会出现裂纹的扩展。
由于脆性材料的内部结构较为脆弱，裂纹扩展的速度很快，导致材料的破坏往往是突然发生的。
第五步，当材料发生破坏后，裂纹会继续扩展，导致材料的断裂。
断裂的形态通常为贝壳状，这是由于裂纹扩展的方式引起的。
总的来说，脆性材料在高压环境中的变形破坏机制是由外部压力作用、内部应力集中、裂纹扩展和断裂等过程组成的。
在理解和应用脆性材料时，需要考虑这些变形破坏机制，并采取相应的措施来避免或减轻材料的破坏。
脆性转变温度及回火脆性
脆性转变温度及回火脆性一般钢材随着温度的降低，冲击韧性（冲击功）降低，当降至某一温度时，冲击韧性（冲击功）急剧下降，钢材由韧性断裂变为脆性断裂，这种转变称为冷脆转变，转变的温度就称为冷脆温度，也即是脆性转变温度。
影响脆性转变温度的因素很多，有材料本身的因素，如晶体结构及强度等级、合金元素及夹杂物、晶粒大小等，有外部因素，如形变速度、应力状态、试样尺寸等。
(一)第一类回火脆性1.第一类回火脆性的主要特征及影响因素在200～350℃之间回火时出现的第一类回火脆性又称低温回火脆性。
如在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。
此时若再在200～350℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。
由此可见，第一类回火脆性是不可逆的，故又可称之为不可逆回火脆性。
几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。
如含碳不同的Cr-Mn钢回火后的冲击韧性均在350℃出现一低谷。
第一类回火脆性不仅降低室温冲击韧性，而且还使冷脆转变温度50％FATTe（钢料的冲击韧性）随测试温度的下降而出现显著下降时所对应的温度，即使钢料由韧性状态转变为脆性状态的温度称为冷脆转变温度，用50％FATT(℃）表示，详见金属力学性能]升高，断裂韧性Kle下降。
如Fe-0.28 C-0.6 4Mn-4.82Mo钢经225℃回火后Kle为117.4MN／m，而经300℃回火后由于出现了第一类回火脆性，使KIe降至73.5MN／m。
出现第一类回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少数为穿晶解理断裂。
影响笫一类回火脆性的因素主要是化学成分。
可以将钢中元素按其作用分为三类。
1)有害杂质元素，其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等。
钢中存在这些元素时均将导致出现第一类回火脆性。
不含这些杂质元素的高纯钢没有或能减轻第一类回火脆。
2)促进第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、V 等。
这一类合金元素的存在能促进第一类回火脆性的发展。
脆性转变温度及回火脆性
脆性转变温度及回火脆性一般钢材随着温度的降低，冲击韧性（冲击功）降低，当降至某一温度时，冲击韧性（冲击功）急剧下降，钢材由韧性断裂变为脆性断裂，这种转变称为冷脆转变，转变的温度就称为冷脆温度，也即是脆性转变温度。
影响脆性转变温度的因素很多，有材料本身的因素，如晶体结构及强度等级、合金元素及夹杂物、晶粒大小等，有外部因素，如形变速度、应力状态、试样尺寸等。
(一)第一类回火脆性1.第一类回火脆性的主要特征及影响因素在200～350℃之间回火时出现的第一类回火脆性又称低温回火脆性。
如在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。
此时若再在200～350℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。
由此可见，第一类回火脆性是不可逆的，故又可称之为不可逆回火脆性。
几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。
如含碳不同的Cr-Mn钢回火后的冲击韧性均在350℃出现一低谷。
第一类回火脆性不仅降低室温冲击韧性，而且还使冷脆转变温度50％FATTe（钢料的冲击韧性）随测试温度的下降而出现显著下降时所对应的温度，即使钢料由韧性状态转变为脆性状态的温度称为冷脆转变温度，用50％FATT(℃）表示，详见金属力学性能]升高，断裂韧性Kle下降。
如Fe-0.28 C-0.6 4Mn-4.82Mo钢经225℃回火后Kle为117.4MN／m，而经300℃回火后由于出现了第一类回火脆性，使KIe降至73.5MN／m。
出现第一类回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少数为穿晶解理断裂。
影响笫一类回火脆性的因素主要是化学成分。
可以将钢中元素按其作用分为三类。
1)有害杂质元素，其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等。
钢中存在这些元素时均将导致出现第一类回火脆性。
不含这些杂质元素的高纯钢没有或能减轻第一类回火脆。
2)促进第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、V 等。
这一类合金元素的存在能促进第一类回火脆性的发展。
焊接热影响区的脆化机理及防治措施
新能力的高素质人才，推动焊接热影响区脆化研究的持续发展。
THANKS
谢谢您的观看
针对不同服役条件下的焊接结构，研究其在复杂环境中的脆化机理和演
化规律，为实际工程应用提供理论支持。
02
焊接结构安全评估与寿命预测
建立完善的焊接结构安全评估和寿命预测体系，实现对脆化的早期预警
和有效控制，提高焊接结构的安全性和可靠性。
03
跨学科合作与人才培养
加强焊接科学与其他相关学科的跨学科合作，培养具备多学科背景和创
快ห้องสมุดไป่ตู้冷却
采用快速冷却技术，控制热影响 区的冷却速度，以获得良好的组
织结构。
相变温度控制
通过控制相变温度，优化热影响 区的组织结构，提高其韧性。
03
焊接热影响区脆化检测与评估
检测方法
金相分析
通过观察金相组织，检测热影响区的微观结构变化， 判断脆化程度。
力学性能测试
对焊接接头进行拉伸、冲击等试验，测定其力学性能 ，评估脆化倾向。
料的韧性，从而引发脆化。
组织转变
焊接过程中，热影响区的组织会发 生转变，如奥氏体向铁素体的转变 ，这种转变会导致材料的脆性增加 ，进一步加剧脆化。
氢的扩散与聚集
焊接过程中，氢会向热影响区扩散 并聚集，导致氢脆，使材料脆化。
影响因素
01
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焊接工艺参数
焊接线能量、焊接速度等 工艺参数会影响热影响区 的温度分布和冷却速度， 从而影响脆化程度。
焊接热影响区的脆化机理及 防治措施
汇报人： 2024-01-08
目录
• 焊接热影响区脆化机理 • 焊接热影响区脆化防治措施 • 焊接热影响区脆化检测与评估 • 焊接热影响区脆化研究展望
回火的脆性机理与避免方法
回火脆性的机理与避免方法二、低温回火脆性1. 低温回火脆性的机理低温回火脆性几乎在所有的工业用钢中都会出现。
低温回火脆性产生的机理： 一般认为，低温回火脆性是由于马氏体分解时沿马氏体条或 片的界面析出断续的薄壳状碳化物，降低了晶界的断裂强度，使之成为裂纹扩展的路径，因而导致脆性断裂。
如果提高回火温度，由于析出的碳化物聚集和球化，改善了脆化界面状况而使钢的韧性又重新恢复或提高。
另外也有认为低温回火脆性是韧性相残余奥氏体的转变所 引起的。
钢中含有合金元素一般不能抑制低温回火脆性，但Si 、Cr 、Mn 等元素可使脆化温度推向更高温度。
例如，3 S =1.0%~1.5%的钢，产生脆化的温度为 300~320C;而3 S i=1.0%~1.5%、 3C r =1.5%~2.0%的钢，脆化温度可达 350~370C 。
2. 低温回火脆性防止措施到目前为止还没有一种有效地消除低温回火脆性的热处理或合金化方法。
一些产生机理，可以采取以下措施来防止或减轻低温回火脆性：(1) 降低钢中杂质元素的含量；(2) 用Al 脱氧或加入Nb V 、Ti 等合金元素细化奥氏体晶粒； (3) 加入Mo W 等可以减轻第一类回火脆性的合金元素；摘要：金属脆性断裂过程中，承受的工程应力通常不超过材料的屈服强度，甚至低于 按宏观强度理论确定的许用应力。
由于脆性断裂前既无宏观塑性变形， 又无其他预兆，并且一旦开裂后，裂纹扩展迅速，造成整体断裂或很大的裂口，有时还产生很多碎片， 容易导致严重事故。
脆性断裂通常发生于塑性和韧性差的金属或合金中。
本文将从淬火钢回火过程中产生的回火脆性这方面探讨， 而进一步提高钢的冲击韧性进行讨论。
关键词：回火脆性 冲击韧性—、基本概念冲击韧性是指金属抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力，要指标。
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・ r n ■-占.■，工3心 二“壬二-, : J ■■■■■■■■ J L J - !\ J J Jb J臥卩:聾迂三就如何防止出现回火脆性， 从 是金属材料力学性能的一个重淬火钢回火时的冲击韧性并不总是随回火 温度的升高单调增大，有些钢在一定的温度范围 内回火时，其冲击韧性显著下降，这种脆化现象 叫做钢的回火脆性。
岩石的脆-延性转换
S2.4.1 普遍原理
Paterson and Weaver(1970) 研究了围压为0 ， ， 200 500 MPa下不同温度时 MgO 多晶体的变形。 屈服应力如 图2.4.6所示。
图: 2.4.6 MgO单晶与多晶脆-塑转换时的相互关系(来自Paterson and Weaver,
1970)
S2.4.2 压力引起的转换
图: 2.4.9 沿图2.4.1中A-B的脆-塑转换路径大理岩在一系列围压下的变
形(Scholz, 1968; Edmond and Paterson, 1972)
S2.4.2 压力引起的转换
图2.4.9 还给出了体积应变和轴向应变的关系图。 在较 低围压下， 屈服后的轴向应变伴有稳定的扩容率， 表明岩石 内在发生微破裂的作用， 围压的作用是逐步限制扩容， 直 到300MPa时扩容消失。 扩容与轴向应变的比值关系类似于 围压对轴向应力-应变曲线的效应： 都是在低围压下最大， 并逐渐减小， 直到在围压为300MPa时消失。 在较低的围压 下， 岩石发生突变性形变， 随着围压的逐渐增高， 形变中的 脆性作用逐渐减小， 在围压为300MPa时， 脆-塑性转换结束， 岩石完全塑性化。
S2.4.1 普遍原理
注： 2. “扩散流” 是指物质从岩体的一部分到另一部分的 扩散而引起的物体的形状改变的形变过程， 而不管物质的 扩散途径如何。 扩散途径可以通过晶粒内部， 也可以通过颗 粒的边界。 基于上述两种途径的简单扩散模型是 Nabarro-Herring 和 Goble 蠕变。 位错爬升及沿位错及位错网 格的扩散可能是引起扩散流的更主要的原因。 在孔隙岩石 中， 扩散的途径还可能包括通过颗粒空间的液体。
S2.4.1 普遍原理
在脆-塑转换过程中存在着重要的相互作用。 塑性流动 趋向于在裂纹尖端形成集中， 因为该处应力高； 塑性流动还 具有抑制和稳定化的双重效应， 因为裂纹扩展包括塑性流 动作的功， 它会使 “裂纹扩展力” ������增大， 而同时塑性流动 会钝化裂纹， 使该处应力集中减小。 另一方面， 塑性流动也 会诱发裂纹， 即当被活化的滑移数量不充分时， 晶格在颗粒 边缘错配， 常导致位错堆集， 产生应力集中， 进而出现微破 裂成核作用(Zener-Stroh 机制)。
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。
焊接热影响区的脆化机理及防治措施PPT课件
M-A组元中的马氏体一般为高碳马氏体，容易引 发微裂纹。随着M-A组元数量的增多，韧脆转变
2020/4/11
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4 组织脆化
温度将显著升高。因此，在HAZ内出现M-A组元将 会导致HAZ韧性降低，引起脆化。
M-A组元引发裂纹的可能微观机制有四种:
①脆硬的条状M-A组元发生开裂引发裂纹;
②相邻块状M-A组元间的残余拉应力相互叠加，有助 于微裂纹的产生;
随非平衡条件下形成的粗晶脆化程度更为严重。
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2 粗晶脆化（CGHAZ）
例如，对于不易淬火刚，粗晶脆化主要是由于 晶粒长大，甚至形成粗大的魏氏体组织；对于 易淬火刚，则主要是由于产生脆硬的孪晶马氏 体所致。
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3 析出相脆化
对于某些金属或合金，在焊接冷却过程中，或是在 焊后回火或时效过程中，从过饱和固溶体中析出氮 化物、碳化物或金属间化合物时，引起金属或合金 脆性增大的现象，称为析出相脆化。
2020/4/11
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4 组织脆化
（1）M-A组元脆化
M-A组元一般是在中等冷却速度下形成。在焊接 冷却过程中，奥氏体不断向铁素体转变，碳及合 金元素向未转变的奥氏体中扩散，造成奥氏体的 碳浓度不断增加，在随后的冷却过程中，这些高 碳奥氏体转变成高碳马氏体与残余奥氏体组成的 岛状组织即M-A组元，有时M-A组元中的马氏体 也包含低碳板条马氏体。
例如，AlN在晶界析出，Ti（C,N）在晶内析出， 都呈块状形式。这种状态的第二相会严重阻碍位 错的运动，从而导致过热区的脆化。若Fe3C沿晶 界呈薄膜状析出，或形成粗大碳化物，也会导致 脆化。
在快速冷却条件下，若碳、氮化合物来不及析出， 则在焊后回火或时效过程中也可能产生脆化（如 回火脆化）。
韧脆转变机制
韧脆转变机制介绍韧脆转变机制是指材料或结构在受力过程中由韧性转变为脆性的一种现象。
这种转变机制在材料科学和工程领域具有重要的意义，对于材料的设计和应用有着深远的影响。
本文将从韧脆转变的概念、影响因素、机理及应用等方面进行全面、详细、完整的探讨。
影响因素韧脆转变的发生受到多种因素的影响，主要包括材料的成分、结构、处理工艺等。
材料成分材料的成分是影响韧脆转变的重要因素之一。
不同的元素或化合物对材料的韧性和脆性有着不同的影响。
比如，碳素对钢的韧性有一定的增加作用，但过多的碳含量会导致脆性的增加。
此外，添加适量的合金元素如铬、镍等可以提高材料的韧性，而添加过多则会降低材料的韧性。
结构材料的结构对韧脆转变也有很大影响。
晶体结构的缺陷和界面结构的性质对材料的韧脆性有较大影响。
例如，晶界的存在可以增加塑性变形的位错与材料的韧性，而晶粒的尺寸和形状对材料的韧脆性也有一定的影响。
处理工艺材料的处理工艺也是影响韧脆转变的重要因素之一。
热处理、冷变形等工艺可以改变材料的晶粒尺寸和形状，进而影响其韧脆性。
此外，表面处理、涂层等工艺也可以提高材料的韧性，延缓韧脆转变的发生。
机理韧脆转变的机理是一个复杂的过程，涉及材料的塑性变形、晶界滑移、断裂等多个方面。
塑性变形塑性变形是材料在受力过程中发生塑性形变的过程，可以增加材料的韧性。
塑性变形通常是由晶体中的位错滑移引起的，晶体中的位错在受力下相互移动，使材料发生可逆、连续的变形。
晶界滑移晶界是晶体中不同晶粒之间的界面，晶界滑移是晶界上的原子或离子在受力下发生滑移的过程，可以增加材料的韧性。
晶界滑移的发生需要克服晶粒内部的晶格应力和晶界附近的位错堆积，因此需要一定的应力和温度条件。
断裂断裂是材料在受到超过其强度极限的应力时发生的一种不可逆的破坏过程。
断裂过程可以分为裂纹的扩展和断裂的穿透两个阶段。
裂纹的扩展通常是由位错穿过晶界引起的，而断裂的穿透是由于裂纹扩展到材料内部致使材料失去载荷能力。
金属的脆性、成因及对策
金属的脆性、成因及对策工程构件在韧性、塑性指标值较低的时候即表现为脆性。
脆性失效往往没有征兆，危害却常常是灾难性的，所以应该尽量避免构件材料的脆性。
与热处理有关的材料脆性有：回火脆性、低温脆性、氢脆、σ脆性和电镀脆性等。
本文分别阐述其成因及对策。
一、回火脆性钢件淬火成马氏体后，在回火过程中，随着回火温度的升高，硬度和强度降低，塑性和韧性提高。
但是在有些情况下，在某一回火温度区间，韧性指标随回火温度的变化曲线存在低谷，表现出脆性现象。
如图1所示。
▲图1结构钢的回火脆性示意图图中有两个低谷，一个在200~400℃温度区间，这类回火脆性在碳钢和合金钢中均会出现，它与回火后的冷却速度无关，也就是说只要在这个温区内回过火，脆性都无法避免。
这种回火脆性称为第一类回火脆性，也称为不可逆回火脆性。
另一类发生在某些合金结构钢中，这些钢在下面情况下发生脆化：①高于600℃温度下回火，而在450~550℃温度区间冷却缓慢。
②直接在450℃~550℃温度区间加热回火。
解决办法是，重新加热至600℃以上温度回火，回火后快速冷却（注：尽量避免在450~550℃区间回火）。
这种回火脆性称为第二类回火脆性。
1.1第一类回火脆性这类脆性，其程度用夏比冲击吸收功的低谷大小进行评定。
应该指出的是：钢的各类力学性能指标对第一类回火脆性具有不同的敏感程度，并与载荷方式有关。
强度指标对回火脆性敏感度较小，塑性指标对回火脆性敏感程度较大，扭转与冲击载荷对回火脆性敏感程度大，而拉伸和弯曲应力对回火脆性敏感程度较小。
因此，对于应力集中比较严重、冲击载荷大或者受扭转载荷的工件，要求较大的塑性、韧性和强度相配合时，第一类回火脆性应该按照一种热处理缺陷对待。
但对于应力集中不严重、承受拉伸、压缩或弯曲应力的工件，例如某些冷变形工模具，其使用寿命主要取决于疲劳裂纹的萌生而不是裂纹扩展抗力。
所以这种场合下并不一定把第一类回火脆性视为必须避免的热处理缺陷，有时候甚至可以利用该温度回火出来的强度（硬度）峰值，来达到发挥材料潜力、延长使用寿命的目的。
第四章 脆性断裂与材料的韧脆转变
——在冲击情况下，所考察零件只承受总冲击能量的 一部分，因此，应把所研究的零件与相邻部件一起考虑。
由于冲击载荷与静载荷的不同，从而使得冲击时零 件的力学行为（变形与断裂）具有其自身特点。
2、冲击载荷作用下金属材料的变形与断裂
• 弹性变形 ——弹性变形总体能跟得上外加载荷的变化，加载速率对金 属弹性变形阶段力学行为及弹性模量等基本上没有什么影响。
在生产中意义：
在使用过程中，实际零件承 受的冲击能量都是比较低的，大 部分承受冲击载荷的零件的寿命 都要求在几万次甚至上百万次以 上，因此，在选材和制定工艺时 应尽量考虑强度的作用。 但是，也不能片面追求高强 度，要得到最佳多冲抗力，必须 兼顾强度、塑性和韧性的配合。 ——对应于一定的冲击能量，存 在最佳回火温度。 ——冲击能量提高，冲击破断次 数的峰值逐渐向高温区移动。
P
冲击拉伸 静拉伸
• 塑性变形
DL
——由于加载速度快，使塑性变形来不及充分进行，弹性极 限、屈服强度等变形抗力指标比静载下有所提高。 • 断 裂 ——冲击载荷对于断裂过程的影响与材料的相对塑性有关， 总的趋势是增加脆性倾向。
3、冲击实验 冲击试验是目前工程上最方便、最简单的测定金 属抗冲击载荷能力的方法。 迄今仍然以通过冲击试验获得的冲击韧性或冲击 功作为最基本的力学行能数据，表达材料承受冲击载 荷的能力和评定材料的韧脆程度，并在设计中用作保 证零件安全性的主要指标之一。
碳含量对普碳钢DBTT影响的系列冲击试验结果
除了内部因素外，外界条件变化对于材料韧脆转变行为也 具有显著影响。 ——在从室温到900C温度范围内对结构钢进行系列冲击试验， 总的趋势是AK值随温度的下降而降低，但是，在某些温度范围 内，冲击功会急剧下降，与其相对应的就是材料出现冷脆性、 蓝脆性与重结晶脆性的温度范围。
焊接材料的脆化机理研究及其应对方案的探讨
焊接材料的脆化机理研究及其应对方案的探讨随着现代工业的不断发展，焊接技术在各个领域得到了广泛的应用，这不仅提高了生产效率，也使得产品的质量得到了保障。
但是，焊接过程中材料的脆化问题一直困扰着工程师们。
本文将讨论焊接材料的脆化机理研究及其应对方案。
一、焊接材料的脆化机理焊接过程中，焊接材料会发生细微的变化。
如果这种变化过大，就会导致材料出现脆化现象，从而严重地影响到产品的质量。
那么，是什么原因导致了焊接材料的脆化呢？首先，我们需要了解一个概念，那就是晶粒界。
晶粒界是指相邻晶粒之间的边界，由于晶相之间的结构不同，晶粒界对应的原子排列也不同。
当焊接材料中含有大量的晶粒界时，焊接材料就会出现脆化现象。
那么，为什么晶粒界会导致脆化呢？这是由于晶粒界处的原子排列与晶粒内部的原子排列不同，因此会激发出一些内部应力。
当应力达到一定程度时，晶粒界就会破裂，从而导致焊接材料的脆化。
二、应对焊接材料脆化的方案那么，当焊接材料出现脆化现象时，应该采取什么措施呢？有以下几种方案：1. 选择正确的焊接工艺不同的焊接工艺会对焊接材料产生不同的影响。
如果采取适当的焊接工艺，就可以减少焊接材料中晶粒界的数量，从而降低脆化的风险。
例如，在ARGON气体氛围中进行焊接，可以有效地提高焊接接头的质量。
2. 选择适当的焊接材料不同的焊接材料有不同的成分组成，因此脆化现象的出现与焊接材料的组成密切相关。
在选材时应当综合考虑焊接材料的强度、韧性、耐腐蚀性等因素，选择最优的焊接材料。
例如，选择含镍的焊接材料，可以有效地减少焊接材料中晶粒界的数量。
3. 采取适当的技术手段在焊接过程中采取一些适当的技术手段，也可以减少焊接材料的脆化。
例如，在焊接过程中增加适当的预热时间，可以使焊接材料中的内部应力得到释放，从而降低脆化的风险。
总之，焊接材料的脆化是一个复杂的问题，需要针对具体情况采取不同的应对方案。
随着科技的不断进步，我们相信未来一定会有更多的技术手段，来解决这个问题。
韧脆转变机制
韧脆转变机制
韧脆转变机制是指材料在受力变形时，从韧性状态向脆性状态转变的
过程。
这种转变机制对于材料的应用和耐久性具有重要影响，因此广
受材料科学家和工程师的关注。
韧脆转变机制与材料的原子结构紧密相关。
在材料受到外力时，原子
之间的键会被拉伸和弯曲，导致材料发生变形。
如果材料足够柔软，
原子之间的键可以轻松地移动，材料将保持韧性状态。
但是，在一定
程度上，原子之间的键会破裂，导致材料从韧性状态向脆性状态转变。
韧脆转变机制的研究对于材料科学和工程具有非常重要的意义。
科学
家和工程师可以利用这种机制来开发更加高效和耐久的材料。
例如，
在航空和航天领域中，工程师利用韧脆转变机制来开发更加安全和耐
久的航空材料。
在医疗领域，科学家则利用这一机制来研究生物材料
的可靠性和耐久性等问题。
在研究韧脆转变机制时，科学家和工程师采用了多种方法和技术。
例如，他们可以使用原子力显微镜来观察原子之间的键的破裂和移动。
他们还可以使用电子显微镜、X光衍射和质谱等技术来分析材料的化
学和物理性质。
总之，韧脆转变机制是材料科学和工程领域中的一个重要概念。
科学
家和工程师通过对这种机制的研究，可以开发更加可靠和耐久的材料，为人类社会的发展做出更大的贡献。
汽轮机转子脆性转变温度
脆性转变温度性－脆性转变温度g-cuixing zhuanbian wendu韧性－脆性转变温度 ductile-brittle transition temperature 金属材料从韧性状态状态的温度（），也称延性-脆性转变温度或塑性-脆性...-脆性转变性转变(ductile-brittle transition)金属塑性随温度下降转变为脆性的行为。
发生塑-脆性转变时的温度称为转折越低，表明材料断裂韧性越好。
拉伸和冲击试验时材料断口内纤维断口面积与断口总面积的百分比，是...么是钢材的脆性转变温度过？钢材'>钢材的脆性转变温度'>温度过？当温度'>温度低于某一数值时，某些金属的塑性（特别是冲击韧性）会明显性，这一温度称为该种钢材'>钢材的脆性转变温度。
也称无韧性或无塑性温度。
实际上就是韧脆转变温度。
脆性转.么是钢材的脆性转变温度过？钢材的脆性转变温渡过？当温度低于某一数值时，某些金属的塑性（出格是冲击韧性）会显著下降而显现脆性，这种钢材的脆性转变温度。
也称无韧性或无塑性温度。
现实上就是韧脆转变温度。
脆性转变温度越低，说明钢材的抵高...75℃脆性钢及沉淀硬化钢中亦曾发现，但远不及高铬铁素体钢明显。
铁素体钢的475℃脆性，随含铬量的增加，脆性转变温度需的加热时间缩短。
Cr13钢的转变温度为400℃，Cr17为500℃。
Cr17加热14天冲击值降低不大，Cr28短期...脆性-韧性转变的用途是什么？韧性转变的英文名称或翻译是: brittle-ductile transition CAS号: 分子式: 概述说明、性质、作用及用途：为发生脆性和韧性方式变化的现象。
升高温度时可以看到聚合物由脆性断裂转变为韧性...种高氮Cr-Mn奥氏体不锈钢晶粒尺寸与韧性-脆性转变的关系，了解用于越来越多的低温应用的高氮奥氏体钢的韧性-脆性转变非常具有技术上的重要性。
焊接热影响区的脆化机理及防治措施
近年来，随着材料科学和焊接技术的发展，对焊接热影响 区脆化机理的研究逐渐深入，包括温度场分布、相变行为
、元素扩散等。
防治措施的探索与实践
针对焊接热影响区脆化现象，研究者们尝试了多种防治措 施，如优化焊接工艺、选用合适的焊接材料、预热和后热
处理等。
研究展望
深入研究焊接热影响区脆化的微观机制
组织脆化
总结词
组织脆化是由于焊接过程中材料内部组织结构的变化引起的脆化现象。
详细描述
在焊接过程中，由于温度变化和材料熔化，导致焊缝及其附近区域的组织结构发 生改变，如出现脆性相、组织粗大等，这些变化使得材料脆性增加，易发生脆断 。组织脆化的程度与焊接工艺、材料种类和焊接前材料状态等因素有关。
氢脆化
组织转变
焊接过程中，热影响区的材料会经历奥氏体化、铁素体化和珠光体化的相变过程。这些相 变过程会导致材料的晶体结构和化学成分发生变化，从而引起脆化。
氢的扩散和聚集
焊接过程中，氢会从熔融的焊缝中扩散到热影响区，并在那里聚集。氢的聚集会导致材料 的脆化，因为氢可以与材料中的其他元素结合形成氢化物，这些氢化物通常具有较低的断 裂强度和韧性。
多层多道焊接
采用多层多道焊接技术，减少每层的线能量输入 ，降低热影响区的温度峰值。
材料选择与处理
01
选用韧性好的材料
选择具有较好韧性和抗脆化性能 的材料，以提高焊接接头的韧性 。
02
焊前材料预处理
03
焊后材料处理
对材料进行预处理，如消除应力 、除锈等，以减小焊接过程中的 应力集中和脆化倾向。
对焊接接头进行必要的处理，如 打磨、抛光等，以提高其表面质 量和抗脆化性能。
针对焊接热影响区的脆化问题，应从优化焊接工艺、改善材料性能和 加强焊接过程控制等方面入手。
冲击韧性和冷脆转变
• 蠕变曲线－－在一定温度和应力作用下，应变 与时间的关系曲线。 • 典型蠕变曲线分为三个阶段：减速蠕变、恒速 蠕变和加速蠕变。
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描述蠕变的经验关系：
0 t kt
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持久强度是材料在一定温度下和规 定时间内，不发生蠕变断裂的最大应力， 2 tT , 1700 30 N / mm 记作 10 持久强度与断裂寿命关系：
3
t A
持久塑性用持久断裂后的延伸率和 断面收缩率来表示，它反映材料在高温 长时间作用下的塑性性能，是衡量材料 蠕变脆性的一个重要指标，如锅炉中的 导管、汽轮机中螺栓易发生脆断。
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蠕变极限是以蠕变变形来规定的， 它适用于高温运行中要严格控制变形的 零件，如涡轮叶片。对于某些高温下工 作的零件，蠕变变形很小或是对变形量 要求不严格，例如，锅炉、管道等构件， 只要求零件在使用期内不发生断裂，这 时要用持久强度来评价，在高温长时间 工作，材料可能有脆化倾向，这时要求 测定持久塑性。
n
求导得：
ntn1 k
n一般小于1，t很小时，第1项起决定性作用， 随温度增大，蠕变速率降低；t很大时，第2 项起决定性作用，蠕变速率恒定。
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二、蠕变极限和持久强度
表征蠕变现象需用一些材料性能指标，如 蠕变极限、持久强度和塑性 蠕变极限是高温长时载荷下材料对变形的 抗力指标。 有两种表示方法： 1、给定温度下，产生规定蠕变速率的应 600 2 , 60 N / mm 力值， T 110 2、给定温度下，规定时间内使试样产生 2 一定蠕变应变量的应力值， T/ t , 1500 100 N / mm /10
动态脆塑转变临界深度的科学解释
动态脆塑转变临界深度的科学解释
动态脆塑转变临界深度是指在材料受到冲击或外力作用下，从脆性转变为塑性的临界深度。
在材料科学中，这是一个重要的参数，可以用来评估材料的抗冲击性能。
动态脆塑转变临界深度的科学解释涉及材料的微观结构和力学性质。
以下是一些可能影响动态脆塑转变临界深度的因素：
1. 材料的晶体结构：晶体结构的排列方式会影响材料的强度和韧性。
例如，具有紧密排列的晶体结构通常更脆性，而具有较大间隙的晶体结构更具韧性。
2. 材料的晶界和位错：晶界是晶体之间的边界，位错是晶体中的缺陷。
晶界和位错可以作为塑性变形的起始点，使材料能够更好地吸收冲击能量，从而提高动态脆塑转变临界深度。
3. 材料的硬度和强度：硬度和强度是材料的重要机械性能指标。
硬度高的材料通常更脆性，而强度高的材料更具韧性。
因此，适当的硬度和强度平衡可以提高动态脆塑转变临界深度。
4. 材料的晶粒尺寸：晶粒尺寸是指材料中晶体的大小。
晶粒尺寸小的材料通常具有较高的强度和韧性，因为晶界和位错的数量更多，有更多的能量耗散机制。
5. 材料的温度：温度对材料的力学性能有显著影响。
在低温下，材
料通常更脆性，而在高温下，材料更容易发生塑性变形。
因此，适当的温度范围可以提高动态脆塑转变临界深度。
动态脆塑转变临界深度的科学解释涉及材料的微观结构、力学性质以及外界条件。
通过优化这些因素，可以提高材料的抗冲击性能，从而延迟脆性断裂的发生。
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化学成分
间隙元素
晶粒大小
高阶能下降
影响因素（内） (influence factor /inner)
珠光体 上贝氏体 铁素体
下贝氏体
回火马氏体
钢中各组织脆性转变温度由高到底
金相组织
影响因素（外）
(influence factor /outer)
ห้องสมุดไป่ตู้
1、形变速度的影响 提高变形速度有类似降温的作用。但是在常用的冲击速度范围 内（4～6m/s），改变变形速度对韧脆转变温度影响不大。 2、试样尺寸及取样部位的影响 试样尺寸增加，韧性下降，断口中纤维区比例减少，韧脆转变 温度提高。原因是：尺寸越大，出现缺陷的几率增加、缺口前沿三 向拉应力状态加剧、平面应变断口比例增加，使脆断抗力下降。 取样部位不同，其韧性值也不同。 3、应力状态及缺口形式的影响
结晶区面积占断口50%
简要机理
(Brief mechanism)
s i k yd
1 2
位错阻力 晶格阻力
摩擦阻力
2 E s c a
1 2
晶格阻力对 温度敏感， 且bcc和 hcp>>fcc
影响因素（内）
(influence factor /inner)
低温脆性转变
李慕姚 1351626
低温脆性定义及表现
(Definition / performance)
体心立方金属或某些密排六方金属及其合 金在温度低于某一温度时，会由韧性状态 转变为塑性状态 典型特征：1.冲击共吸收明显下降，断裂 机理由微孔聚集型变为穿晶断裂.2断口特 征有纤维状变成结晶状
一点注意
应力状态越硬，缺口越尖锐，韧性越低，韧脆转变温度越高。
8
Thanks
(Pay attention)
未经强烈硬化处理的面型立方 金属和大多数密排六方金属不 会发生低温脆性转变
高强度材料，通常是指屈服强 度大于杨氏模量1/150的材料 不会发生低温脆性转变
韧脆转变温度 (Ductile brittle transition temperature)
按断口形貌
以低阶能和高阶能平均值