低温钢漫谈

作者:              发布时间:2008-07-31


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20↑↑↑世纪↑↑30↑↑↑年代以来,国外发生过多次桥梁构件脆断的事故。分析表明,金属或合金在低于某个临界温度的条件下,韧性急剧降低,性质变脆。这个温度↑↑(↑↑↑实际上足一个温度范围↑↑)↑↑↑叫做脆性临界转变温度。随着科学技术的发展,为了适应低温的要求,人们研制了各种低温钢。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑钢的低温机械性能与它的晶体结构有很大关系,几乎所有钢种的强度、硬度和弹性模量都随着温度的降低而提高。而大部分钢的塑性和韧性却随温度的降低有不同程度的降低。其中,一类钢种随着温度下降,屈服强度迅速提高到强度极限的数值,从而转向脆性破坏;另—类钢种则随着温度的下降,其强度提高,而塑性和韧性指标仍保持较高数值。前者通常具有体心立方晶格,叫做冷脆体:后者一般具有面心立方晶格,叫做非冷脆体。因此,具有面心立方晶格的金属材料,如奥氏体不锈钢,在低温技术中首先得到应用。随着对低温钢需求量的增大和使用温区的多样化,各国已研制出许多低合金低温钢。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑对于低温钢的技术要求一般是:在低温下具有足够的强度和充分的韧性,具有良好的工艺性能、加工性能和耐腐蚀性等。其中低温韧性,即低温下防止脆性破坏发生和扩展的能力是最重要的因素。所以,各国通常都规定出最低温度下的一定的冲击韧性值。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑在低温钢成分中,一般认为,碳、硅、磷、硫、氮等元素使低温韧性恶化,其中磷的危害最大,所以在冶炼中应早期低温脱磷。锰、镍等元素能使低温韧性提高。每增加↑↑1%↑↑↑的镍含量,脆性临界转变温度约可降低↑↑20↑↑↑℃左右。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑低温钢一般在碱性感应电炉、电弧炉中进行冶炼。出钢温度和浇铸温度均不宜过高,过高的出钢温度会使钢水中气体增多:过高的浇铸温度则导致晶粒粗大,因而降低低温韧性。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑热处理工艺对低温钢的金相组织和晶粒度有决定性影响,从而也影响钢的低温韧性。经过调质处理后的低温韧性有明显的提高。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑根据热加工成型方式的不同,低温钢可分为铸钢和轧材两种。根据成分和金相组织的区别,低温钢可分为:低合金钢、↑↑6↑↑↑%镍钢、↑↑9↑↑↑%镍钢、铬—锰或铬—锰—镍奥氏体钢以及铬—镍奥氏体不锈钢等。低合金钢一般在一↑↑100↑↑↑℃左右的温区内使用,用于制造冷冻设备、运输设备、乙烯地上贮藏室和石油化工设备等。在美国、英国、日本等国家,↑↑9↑↑↑%镍钢广泛应用于一↑↑196↑↑↑℃的低温结构上,如保存、运输液化沼气和甲烷的贮罐、贮存液氧、制造液氧和液氮的设备等。奥氏体不锈钢是非常优良的低温用结构材料,它的低温韧性好、焊接性能优良、导热率低,在低温领域里得到广泛应用,用于液氢、液氧的运输罐车和贮罐等。但是,由于它含铬、镍较多,因而比较昂贵。↑↑↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑随着低温技术的发展,一定会有更多更好的低温钢问世。↑↑↑