
【化】 black shortness; cold brittleness; cold shortness; shortness
冷脆性(Cold Brittleness)是材料科学领域的重要概念,指材料在低温环境下韧性显著下降、脆性增加的现象。该术语对应的英文表述为"cold brittleness"或"cold shortness",常见于金属材料(如低碳钢)的低温失效分析。
从微观机制看,冷脆性源于材料晶格结构在低温下的位错运动受阻。当温度低于韧脆转变温度(DBTT)时,材料内部位错难以通过滑移释放应力,导致裂纹扩展加速。这一特性在《ASM金属手册》中被明确界定为温度敏感型失效模式(ASM Handbook, Volume 1)。
工程实践中,冷脆性对以下领域产生关键影响:
根据美国材料试验协会ASTM E23标准,夏比冲击试验(Charpy Impact Test)是评估材料冷脆性的标准方法,通过测定不同温度下的冲击吸收功绘制韧脆转变曲线。该现象在《金属物理冶金基础》等专业文献中均有系统论述(Materials Park, OH: ASM International)。
冷脆性是指金属材料在低温环境下韧性显著下降、脆性增加的现象。以下是详细解释:
基本概念
冷脆性表现为材料在低温下冲击韧性突然降低,断口从韧性断裂转为脆性断裂。例如钢材在低温时强度可能增加,但塑性急剧下降,容易发生无预警的脆性破坏。
韧脆转变温度
材料从延性破坏转变为脆性破坏的温度上限称为韧脆转变温度(Tc)。工程中需确保材料的最低工作温度高于此温度以避免冷脆风险。
元素影响
磷是主要诱因,其固溶强化作用导致晶内偏析,局部磷含量升高会提升韧脆转变温度。硫、铜等元素过量也可能加剧冷脆性。
晶体结构
体心立方晶格材料(如铁素体)易发生冷脆,而面心立方晶格的奥氏体因低温相变(生成铁素体+珠光体)可避免冷脆。
冷脆性与热脆性(高温长期载荷下的脆化)不同,需根据具体工况区分应对。
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