低温钢的力学性能
[2007-11-19]
关键字：低温钢
钢 号 热处理状态 冲 击 性
能 抗 拉 性 能
试样缺口 取样方向 试验温度 冲击吸收功
(J) σ<>s<>
(N/mm2<>) σ<>b<>
(N/mm2<>) δ
(%) σ<>s<>/σ<>b<>
16Mn 正火 2mm,U形 横 -40℃ ≥34.5 ≥343 ≥510 ≥21 0.65
09Mn2V 正火 2mm,U形 横 -70℃ ≥47 ≥343 ≥490 ≥20 .70
09MnTiCuRe 正火 2mm,U形 横 -70℃ ≥47 ≥343 ≥490 ≥20 0.70
06MnNb 正火 2mm,U形 横 -90℃ ≥47 ≥294 ≥432 ≥21 0.68
06AlCuNbN 正火 2mm,V形 纵 -120℃ ≥20.5 ≥294 ≥392 ≥20 0.75
N-TUF37 淬火+回火 VTrs～
-90℃ VTrs～
-90℃ ≥363 ≥490 ≥27 0.74
N-TUF58 淬火+回火 VTrs～
-100℃ VTrs～
-100℃ ≥568 666-804 ≥22 0.85-0.71
2.5Ni 正火 5mm,U形 纵横一样 -50℃ ≥20.5 ≥255 450-530 ≥23 0.57-0.48
3.5Ni 正火 5mm,U形 纵横一样 -101℃ ≥20.5 ≥255 450-530 ≥23 0.57-0.48
5Ni 淬火+回火 2mm,V形 纵 -170℃ ≥34.5 ≥448 655-790 ≥20 0.68-0.54
9Ni 正火+2mm,V形 纵 -196℃ ≥34.5 ≥517 690-828 ≥20 0.75-0.63 正火+回火
9Ni 淬火+回火 2mm,V形 纵 -196℃ ≥34.5 ≥585 690-828 ≥20 0.85-0.71
长期在高温条件下金属材料组织结构与性能的变化
首先，金属材料的晶粒会发生长大。在高温条件下，晶体的原子具有较高的活动性，原子迁移速度加快，导致晶粒的尺寸逐渐增大。晶粒的长大会导致材料的晶界长度减少，晶界的总能量减小，从而提高材料的强度和韧性。
其次，金属材料的晶界和晶界相会发生变化。晶界是相邻晶粒之间的界面，由于晶粒的长大，晶界的总面积减小，这有助于提高材料的力学性能。同时，在高温条件下，晶界相可能会出现形变和相变。形变晶界会导致晶界的变脆和断裂，而相变会导致晶界相在晶界周围形成固相润滑层，从而减小晶界摩擦，提高材料的抗磨性能。
此外，金属材料的相组成也会有所变化。在高温条件下，固溶体中的合金元素可能会发生扩散，从而改变材料的化学组成。这些化学组成变化会影响材料的力学性能，如硬度、强度和韧性等。
最后，金属材料的力学性能会发生变化。在高温条件下，材料的热膨胀系数增大，导致热膨胀变形增加。另外，高温会降低材料的强度和硬度，但提高了材料的塑性和韧性。因此，在高温条件下，金属材料更容易发生塑性变形和热蠕变。
综上所述，在高温条件下，金属材料的组织结构和性能会发生一系列变化，主要涉及晶粒、晶界、相组成和力学性能等方面。这些变化对材料的性能有着重要影响，了解和研究这些变化对工程应用具有重要意义。
花岗岩高温力学性能
国内外学者对岩石在常温、高温高压下的各种物理力学性能进行了研究。Alm等考察了花岗岩受到不同温度热处理后的力学性质，并对花岗岩在温度作用下微破裂过程进行了讨论；张静华等对花岗岩弹性模量的温度效应和临界应力强度因子随温度的变化进行了研究；寇绍全等系统地研究了经过热处理的Stripa花岗岩的力学特性，得到了工程中需要的基本力学参数；林睦曾等研究了岩石的弹性模量随温度升高而变化的情况；Oda等研究了在温度作用下岩石的基本力学性质；Lau研究了较低围压下花岗岩的弹性模量、泊松比、抗压强度随温度的变化规律以及破坏准则；许锡昌等通过试验，初步研究了花岗岩在单轴压缩状态下主要力学参数随温度（20～600℃）的变化规律；朱合华等通过单轴压缩试验，对不同高温后熔结凝灰岩、花岗岩及流纹状凝灰角砾岩的力学性质进行了研究，分析比较3种岩石峰值应力、峰值应变及弹性模量随温度的变化规律，并研究了峰值应力与纵波波速、峰值应变与纵波波速的关系。
1.高温下花岗岩力学行为研究
张志镇在《花岗岩力学特性的温度效应试验研究研究》一文中以花岗岩（采自山东省兖州矿区济二井，主要成分为长石，以含钙钠长石为主，有部分钾长石，同时含有部分伊利石、辉石和少量其他矿物。加工成直径为25mm，高为50mm的圆柱体）为研究对象，在进行实时高温作用下（常温～850℃）单轴压缩试验。得到的应力－应变曲线亦大致经历4个阶段：压密阶段、线弹性阶段、弱化阶段和破坏阶段。由图1可以看出，实时高温作用下花岗岩的应力-应变曲线形状几乎一致，非弹性变形过程相对较短，当应力达到峰值时，岩样迅速破裂，呈脆性破坏；温度升高，直线段的斜率降低，表明弹性模量随着温度的升高而降低；温度超过550℃以后，峰值明显减小，轴向应变呈现出增大的趋势，主要是因为岩样的脆性减弱而延性增强。从热-力学的角度，当温度升高时，岩石晶体质点的热运动增强，质点间的结合力相对减弱，质点容易位移，故塑性增强而强度降低。
温度变化对金属材料力学性能的影响
引言：
金属材料广泛应用于各种工程领域，其力学性能在不同温度下的表现对工程应用的安全性和稳定性至关重要。本文将讨论温度变化对金属材料力学性能的影响，并探讨其机理。
1. 热膨胀与热应变
温度升高或降低会导致金属材料的线膨胀系数增大或减小，热膨胀引起的热应变进而影响材料的力学性能。热应变引起的应力变化可能导致材料的破坏，尤其在高温环境或剧烈温度变化的情况下。
2. 热导率与热冲击
金属材料的热导率随温度变化而改变，高温下热导率增大，低温下热导率减小。温度变化引起的热冲击可能导致材料的变形、断裂甚至熔化。因此，在设计工程结构时，需要合理考虑材料的热导率特性。
3. 材料相变
温度变化可能引起金属材料的相变，特别是在临界温度附近。相变过程中伴随的体积变化会导致材料的应力分布发生改变，从而影响其力学性能。此外，相变还可能导致金属材料的微观结构发生改变，并影响其塑性、强度和韧性等力学性能。
4. 热蠕变 高温下，金属材料会发生热蠕变现象，即在一定应力作用下，材料会发生时间依赖的塑性变形。热蠕变的发生导致材料的力学性能发生变化，例如降低强度和刚度，增加延展性和塑性。因此，在高温环境下使用金属材料时，热蠕变现象必须得到有效控制。
结论：
温度变化对金属材料的力学性能具有显著影响。通过了解温度变化对热膨胀、热导率、相变和热蠕变等方面的影响机理，可以更好地采取措施来应对和优化金属材料在不同温度条件下的应用。在工程设计和实际应用中，需要综合考虑温度变化对金属材料力学性能的影响，以确保工程结构的安全性和可靠性。
