低温环境对3种结构钢力学性能的影响研究

摘要

目的 研究揭示低温对结构钢冲击韧性和拉伸性能的影响规律。方法 采用实验室冲击试验和拉伸试验,研究–70~20℃内3种钢材的冲击吸收能量以及抗拉强度、断后伸长率等力学性能的变化规律。利用金相显微镜(OM)和环境扫描电镜(SEM)观察和表征材料的显微组织及冲击断口形貌特征,并采用冲击吸收能量法测定材料的韧脆转变温度。结果 45A和300M具有体心立方晶格,随着试验温度的降低,45A冲击吸收能量变化规律整体呈S形,发生韧脆转变现象,300M冲击吸收能量下降幅度明显低于45A,–70℃时的冲击吸收能量保持率仍高达75%。1Cr18Ni9具有面心立方晶格,在试验温度范围内,冲击吸收能量变化平缓,未发现韧脆转变倾向。随着温度的降低,3种钢材的抗拉强度、屈服强度均不同程度地增高,而断后伸长率和断面收缩率随温度的降低而减小。结论 钢的低温脆性与晶格类型有关,体心立方晶格的金属具有冷脆性,而面心立方晶格金属通常不具有冷脆倾向。由冲击吸收能量法测得45A的韧脆转变温度为–28℃,300M的韧脆转变温度<–70℃。