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。
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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：