【网页版登陆界面】极端温度对金属材料的影响
发布时间:2021-09-22
本文摘要:大约3500万年前坠落的陨石是迄今为止地球上自然温度最高的。

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大约3500万年前坠落的陨石是迄今为止地球上自然温度最高的。科学家预测,撞击的温度将高达2370。太阳表面温度的一半。

在另一个极端,1983年7月21日在南极洲,前苏联东站的地面直接记录显示为-89.2。上述温度值都处于自然状态,但在工业领域,很多金属应用所遭受的温度都接近这个尺度,比如喷气发动机的温度是900,工业烘箱可以达到1200。

另一端,金属材料可能暴露在-196甚至更低的-269,后者只比“绝对零度”略高,任何处于“绝对零度”状态的材料内部都不会有任何热能。因此,在任何涉及极低、极高温度或大热振荡的应用设计阶段,都必须考虑温度对金属材料的影响。冶金学可以研究金属在很宽的温度范围内的行为,以及特定的金属或组合如何有助于减轻负面影响。低温带来的困难低温会导致金属韧性和脆性的丧失,其临界点称为韧脆转变温度(DBTT)。

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Alexandre Fleurentin是冶金和热处理惩罚领域的专家。他解释说:“在最终断裂之前,韧性材料首先变形,当载荷超过其屈服强度时,脆性材料更有可能立即断裂。”随着温度的降低,许多材料在DBTT点由延性变为脆性。

显然,与变形相比,压碎更容易产生负面影响,而且在极低的温度下,钢材通常对冲击更加敏感,在突然冲击或弯曲的情况下,有开裂的风险。该特性接近弹性,在冲击试验下进行评估。

另一方面,较低的温度通常会导致金属机械抗拉强度的增加和断裂伸长率的降低。为了保持较高的机械强度和获得较低脆性的材料,通常优选高镍和氮含量的奥氏体不锈钢。

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高温更大。在极高的温度条件下,一些可逆现象会发生,而另一些是永久性的。

当出现可逆现象时,如果温度恢复到正常水平,就会恢复到原来的状态,包括机械抗拉强度的暂时丧失和延性的改变。当永久现象出现时,高温时效和热处理惩罚过程可能导致过度回火,进而导致抗疲劳性能下降。因此,使用过程中的温度也应保持在钢的退火或回火温度以下。在不锈钢中,高温会导致屏蔽钝化层的损失或消除,因此在这种温度条件下,设计人员必须注意环境因素,如湿度和大气中的一些元素。

“即使是对金属性能有间接影响的流体也会受到影响,”弗伦廷提到。“例如,在高温下,一些润滑剂如二硫化钼会改变其性质,完全失去润滑能力,从而导致后续问题。”蠕变和松弛也有热激活蠕变和松弛现象,这种现象通常有有害影响,也可以在高温下激活。

蠕变(a)是指即使它低于材料的屈服强度,材料也会由于连续的机械应力而缓慢而永久地变形。松弛(b)是指,即使初始载荷低于其屈服强度,当材料受到强应变时,应力通过将弹性变形转化为塑性变形而释放。即使在变形超过材料的屈服强度之前或之前,如果经受高温,金属更有可能发生蠕变或松弛。

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蠕变或松弛的程度取决于应力、温度和暴露时间。对于一些轻合金和不锈钢,这些现象可以在200左右活化,而一些轻合金和不锈钢可以在100以下活化。

为了满足真正具有挑战性的应用,设计人员可以选择使用镍基或钴基抗蠕变合金。记住,蠕变和松弛可以永久地改变零件的变形或应力释放。

极端温度的另一个影响是,由于物理原因,材料与温度成比例地膨胀或收缩。因此,当ste中的温度 这种剧烈的热振荡反过来导致原子间距离的增加,从而导致材料的膨胀。线性热膨胀系数(CTE)解释了随着温度升高的实际膨胀,线性热膨胀系数通常是针对20下的各种材料定义的。

这种现象通常在特定的温度范围内保持不变,例如0到100。然而,弗伦廷先生指出:“给定材料的CTE在很大的极端温度范围内并不总是恒定的,所以它通常每100更新一次。”。


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