韧脆转变温度的测定
金属材料韧脆转变温度检测中的一些关键问题
金属材料韧脆转变温度检测中的一些关键问题许鹤君【摘要】探讨了在金属材料韧脆转变温度检测过程中遇到的一些问题及解决方法.结果表明:试验数据处理时采用不同的函数拟合会对最终检测结果产生较大影响,Boltzmann函数的拟合结果更贴合实际;判定韧脆转变温度的4种方法各有特点,在检测时应根据实际情况灵活运用;试样晶状区域轮廓、断口平整度特别是韧脆断面类型会直接影响剪切断面率的评价,另在检测报告中还应注明取样位置和方向;在试样数量受限的情况下,应将试样尽量分配在靠近30%~70%剪切断面率的区间来获取韧脆转变温度.%Some problems encountered in the testing of the ductile-brittle transition temperature of metallic materials and corresponding solutions were discussed.The results show that when processing the test data, the fitting functions would have a great influence on the final test result, and the fitting results with Boltzmann function were more practical.The four methods for determining the ductile-brittle transition temperature had their own characteristics, and they should be applied flexibly according to the actual situation.Specimen crystal area profile, fracture flatness, especially the ductile brittle fracture section type would directly affect the evaluation of percent shear fracture, and the sampling location and direction should be indicated in the testreport.When the number of specimens was limited, specimens should be allocated in a reasonable range with percent shear fracture of 30%~70% to obtain the ductile-brittle transition temperature.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2017(053)006【总页数】7页(P422-427,433)【关键词】韧脆转变温度;剪切断面率;冲击吸收能量;侧膨胀值;拟合函数;断口形貌【作者】许鹤君【作者单位】上海材料研究所上海市工程材料应用与评价重点试验室, 上海200437【正文语种】中文【中图分类】TG115.5+6工程应用领域中，金属材料的韧脆转变温度(Ductile-Brittel Transition Temperature,DBTT),作为衡量金属材料低温特性的主要性能参数之一，能够比较真实地反映出材料在不同温度下的断裂形式，从而可对一些工件在低温环境下的服役能力和事故风险作出预先评估。
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@
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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
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。
脆性转变温度试验
脆性转变温度：ductile-brittle transition temperature
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，也称韧脆转变温度。
在脆性转变温度区域以上，金属材料处于韧性状态，断裂形式主要为韧性断裂；在脆性转变温度区域以下，材料处于脆性状态，断裂形式主要为脆性断裂(如解理)。
脆性转变温度越低，说明钢材的抵抗冷脆性能越高。
脆性转变温度要通过一系列不同温度的冲击试验来测定，根据测定方法的不同存在着不同的表示方法，主要有：
① 能量准则法：规定为冲击吸收功(Ak)降到某一特定数值时的温度，例如取Akma×0.4对应的温度，常以Tk表示。
② 断口形貌准则法：规定以断口上纤维区与结晶区相对面积达一定比例时所对应的温度，例如取结晶区面积占总面积50%所对应的温度，以FATT (fraeture appearance transition temperature)表示。
③ 落锤试验法：规定以落锤冲断长方形板状试样时断口100%为结晶断口时所对应的温度为无塑性转变温度， 以NDT(nil ductility temperature)表示。
脆性转变温度除与表示方法有关外。
还与试样尺寸、加载方式及加载速度有关，不同材料只能在相同条件下进行比较。
在工程应用中，为防止构件脆断，应选择脆性转变温度低于构件下限工作温度的材料。
对于那些含氮、磷、砷、锑和铋等杂质元素较多，在长期运行过程中有可能发生时效脆化、回火脆性等现象的材料，其脆性转变温度会随运行时间而升高。
因此，脆性转变温度以及脆性转变温度的增量已成为构件材料性能的考核指标之一。
昆钢板材韧脆转变温度的测定
要达到 须 降到
一
级 钢 要 求 板厚 加
℃以 下
。
,
,
级钢板 板厚
的
一
、
,
仓回 ‘
的 的
。
场
按 现行 生 产 工 艺 蕊
一
、
、
鉴
已 能 生 产 要 生 产 其余 规 格 的
、 、
,
一
还 需 采 取 措 施 降低 韧 脆 转 变 温 度
,
本 文 得 于 小 飞 高 工 的 热 情 指 导 和 支持 在 此 深 表 谢 意
,
冲击 值 随 温 度 的 变 化 有 图
化 的现 象 称 冷 脆
,
所示 的规律
,
一 几
,
这种 因 温 度 降 低 由韧 性 状 态 向 脆性 状 态 转
。
℃
低 中强 度 的 体 心 立 方
。
图
试 验 温 度 对 冲击韧 度 影 响
金 属 具 有 明显 的 冷 脆 现 象
图
中 的 曲线
收 到稿件 日期 周
即
℃时 冲击 功 合 格 率 普 板
为
。
,
、
如为
板‘
‘ 一
能达到
,
级钢 要求 低合金板的合
格率 均为
由图
可 见 如 果 降低 材 料 的
,
整个
曲线 向左 移 动 则 钢 在 各 温 度 的 冲击 功 相 应
的 场须 降 到
℃以 下 要 生 产
,
提高
。
经 分 析 低 合金 板 要 生 产
的 劫须 降 到
因 此 板 厚 增 加 晶粒 变 粗
,
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韧脆转变温度的测定
金属韧脆转变温度t
k
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t
k ，用FATT
n
表示。
例如脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT
50。
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a
1、a
2
和b，a=1/2(a
1
+a
2
)
式中 A
c
——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。
图3-4-10中的冲击吸收功-温度曲线上有两个平台，即上平台和下平台。
两个平台对应的冲击能量分别称为高阶能和低阶能。
用能量准则法定义韧脆转变温度一般有三种方法：一种是将高阶能开始降低的温度定为韧脆转变温度记为FTP。
当温度高于FTP时，试样断口为100%纤维状断口;另一种是将低阶能开始上升的温度定义为韧脆转变温度记为NDT，称为零塑性或无塑性转变温度。
在NDT以下，试样断裂前没有塑性变形发生，断口呈100%结晶状;第三种是对冲击吸收功-温度曲线上平台与下平台区间规定百分数(n)所对应的
温度定义为韧脆转变温度，记为ETT
n。
例如，冲击吸收功上下平台区间50%所对
应的温度记为ETT
50。
此外。
能量准则法还有一种是以A
kV
＝20.3N·m(15呎磅)对应的温度作为韧
脆转变温度，记为V
15TT。
V
15
TT适用于低强度船用钢板。
3. 侧向膨胀法侧膨胀值-温度曲线上平台与下平台区间某规定侧膨胀值所对应的温度定义为韧脆转变温度记为LETT。
当用侧膨胀值确定韧脆转变温度时，应准确地测量断口的侧膨胀值。
常用的方法有侧膨胀仪测量法、投影仪测量法和游标卡尺测量法。
侧膨胀值的测量见图
12-4。
详细的测量方法见GB/T 12778—1991《金属夏比冲击断口测定方法》。
图12-4 侧膨胀值测量示意图
应当指出，用标准冲击试样测定的韧脆转变温度与实际构件是有差距的。
构件形状、尺寸及加载情况对其韧脆转变温度都有影响。
用标准试样测定的韧脆转变温度只能用来比较不同材料在相同试验条件下发生低温脆性倾向的大小，并不能说明该材料制成的构件在此温度下一定会发生脆断。