1. Какова основная причина?
Сталь имеет тело-центрированную кубическую кристаллическую структуру. В этой структуре способность дислокаций перемещаться между атомами существенно снижается с понижением температуры.
Когда температура падает ниже определенного критического значения (называемого температурой пластичного-хрупкого перехода), материал переходит от пластического разрушения (сопровождаемого значительной пластической деформацией) к хрупкому разрушению (внезапному разрушению практически без пластической деформации).
2.Каковы усугубляющие последствия процесса холодной прокатки?
Деформационное упрочнение: Холодная прокатка — это процесс пластической деформации при комнатной температуре, который приводит к искажению зерна и увеличению плотности дислокаций, тем самым улучшая прочность и твердость материала, но снижая пластичность и ударную вязкость. Это присущее ему состояние низкой пластичности еще больше ухудшается при низких температурах.
Внутреннее напряжение. Процесс холодной прокатки оставляет внутри материала значительное внутреннее напряжение, которое может способствовать зарождению и распространению трещин при низких температурах.
3.Каковы ключевые факторы, влияющие на это?
Химический состав:
Содержание углерода. Более высокое содержание углерода обычно приводит к более высокой температуре пластичного-хрупкого перехода и более выраженной низко-хрупкости.
Элементы-примеси. Элементы-примеси, такие как фосфор, сера и азот, значительно повышают склонность стали к хладноломкости.
Легирующие элементы. Добавление таких элементов, как никель и марганец, позволяет уменьшить размер зерна, снизить температуру пластичного-хрупкого перехода и повысить низко-вязкость при низких температурах.
Микроструктура:
Размер зерна. Мелкие зерна могут улучшить ударную вязкость и снизить температуру пластичного-хрупкого перехода. Рекристаллизационный отжиг после холодной прокатки может еще больше улучшить ударную вязкость.
Тип микроструктуры: ферритные стали демонстрируют более выраженную хрупкость при низких-температурах, тогда как аустенитные нержавеющие стали (например, 304) благодаря своей гранецентрированной кубической структуре обычно сохраняют хорошую ударную вязкость при низких температурах.
Рабочая температура: чем ниже температура, тем сильнее снижение ударной вязкости. Различные марки стали имеют свои определенные минимальные температуры эксплуатации.
4.Каковы некоторые контрмеры в инженерных приложениях?
Выбор материала. В условиях низких-температур (например, наружных конструкций в холодных регионах, криогенных сосудов под давлением и транспортного оборудования) необходимо выбирать криогенную сталь.
Например, Q345D/E (соответствует старой марке 16MnDR) — это низко-легированная высоко-сталь. Буквы «D» и «E» в обозначении марки обозначают требования к ударной вязкости при -20 градусах и -40 градусах соответственно.
Для криогенных сред (например, оборудования, работающего на сжиженном природном газе) требуются аустенитные нержавеющие стали или никелевые сплавы.
Термическая обработка. Отжиг холоднокатаной-стали позволяет устранить нагартование и восстановить пластичность и ударную вязкость.
Проектирование и производство. Избегайте острых надрезов и концентраций напряжений, строго контролируйте процесс сварки (чтобы предотвратить охрупчивание-зон воздействия тепла) и проводите испытания на удар при низких-температурах для обеспечения безопасности.
5. Насколько выдерживает холоднокатаный-рулон в условиях низкой-температуры?
Из-за своих технологических характеристик холоднокатаные-рулоны по своей природе имеют меньшую прочность, чем горяче-катаные или отожженные рулоны. Это снижение ударной вязкости (повышение хрупкости) еще более выражено при низких температурах. Поэтому при использовании холоднокатаной-стали в условиях низких-температур выбор материала не должен основываться исключительно на его характеристиках при комнатной-температуре. Необходимо полностью учитывать температуру его пластичного-хрупкого перехода и выбирать материалы, соответствующие соответствующим стандартам вязкости при низких-температурах. Для улучшения характеристик может потребоваться термическая обработка. В практическом применении следует строго соблюдать требования к низкой-энергии удара материалов в соответствующих отраслевых стандартах и спецификациях (таких как GB/T 150 «Сосуды под давлением», EN 10028 и т. д.).