Ni-Cr-Mo -Ti镍一铁合金蒙乃尔(Monel)合金因康镍(Inconel)耐高热镍基合金(Waspaloy)其它合金33一6、铜合金（图360~378）…（378纯铜铍铺合金(Berylco)'硅青铜硅锰青铜§3一7、纯金属和焊料（图379384）…（398)Al,Ag,Cu,Ni,Pb,Mg,Mo,铜焊料银焊料参考书目…附录一：用作冷却剂的气体的主要性质…(413)第一章导论尽管现在低温业已广泛用于许多现代化技术领城，诸知在动力生产、机械工程、冶金以及无线电电子学等方面都越来越多地使用被化气体，特别是氧、氢和氨，但是在温度低至77K,特别是低于77K时的材料性质和结构特性直到最近主要还只是受到冶金学家和金属物理学家的注意，而很少引起设计师和工程师的兴趣。在设计致冷剂的生产、运输和贮存设备以及设计用液化气体作工质的装置时，需要采用特殊方法来选择部件材料，以满足设计和制造的要求。如果低温设备所用材料选择和使用适当，则可提高其可靠性。这就需要搜集有关方面的资料，例如材料在宽广的低温范围内的物理、机械性能及其状态等，同时还要定期地考察公开发表的文献。计算低温设备的强度时，设计师的一项基本准则是确定材料强度极限与屈服强度之比。材料在工作条件下不应有脆性断裂的倾向，这乃是材料的一种最危险的极限状态。脆性断裂经常是突然发生，迅速扩展，而且在很多场合下会导致机械装置和结构的严破重坏。金属的晶体结构与其在低温下产生脆性断裂的倾向之间1存在一定的关系。品格为体心立方的金属随着温度下降会有脆性断裂的倾向（如碳钢、钼、铌等），而晶格为面心立方的金属在这种条件下则不变跪（如铜、镍、铝、高.镍奥氏体钢)。~些晶格为密排六方的金属在低温下可能变脆（如锌，尽管锆和纯钛在这种条件下仍保持有延展性)。晶体结构与随温度下降而变脆的相关性，可用错位理论的观点来解释[16]。在温度降低时，无明显塑性变形而产生脆性断裂的突变现象称之为“冷脆”。材料随温度的变化山塑性状态转为脆性状态的条件，可用众所周知的乔菲(Joffe)图来确定（图1）。试验表明，温塑挂转变为脆性的情况这一转变取决于屈服点，该点随着温度的下降而急骤上升。按照乔菲图所示，当屈服点达到抗拉强度掇限时，便产生冷脆。因为，此时材料在法向应力下抗断裂（或脆性断裂)能力所遵循的温度规律，与最大切向应力有关的剪切遗度（屈服点）的混度规律有所不同。在冷脆材料中，抗断裂能力（强度极限)保持不变，甚2至稍有增加，而屈服点则显著地上升，甚至于可能达到强度极跟。因此，冷脆现象集中地发生在当屈服点曲线随温度下降而急骤上开的情况。在不呈现冷脆现象的金属和合金申，随着温度的下降屈服点仪稍有上升。很明显，如果两种合金抗脆性断裂能力相同，而其中一种合金的抗剪能力当温度下降时增加较慢，那未这种合金由塑性断裂转变为脆性断裂的可能性也就比较小。因此，评定材料是否适于在低温下工作的一项标准就是当温度下降时屈服点上升的速率。低温屈服点和常温屈服点之比是温差的函时抗剪能力较低的钢随着温度下降其抗剪能力政变更快。冷脆现象系由多种因素所引起。一方面与合金的性质晶体结构、成份、纯度和晶粒大小一有关；另一方面与载荷情况即工作情祝有关，如应力集中（应力增高），应力梯度的大小、变形率较大的断面大小，以及周围热度降低的程度。度来装示。在此温度下屈服点便与抗拉强度相等，也就是表示这些特性温度下降而变化的曲线的交点。此时，由于韧性大大降纸，致使塑性突然减小，变形所需之功也突然诚小，断口处纤维软的宏观结构变成晶体状，并且在很多情况下沿结品边界断裂。临界脆化温度tκ和材料脆性断裂的领向，通常用一系列带缺口的试样在不同温度下进行神击试验来确定。临界跪化温度越高，低温工作下的材料就越容易脆和断裂所彩费的功的比值、试样最小椴断面或断裂表面塑性(纤维状)和脆性（品体状）两部份的百分比进行计算。如果变成脆性状态的临界混度雅以确定，则可将临界温度规定为神击强度降至某一值（如2Kg一m/cm2)时的温度。尽管这种冲击试验方法简单而易于实现，但仍有许多缺点。冲：占试验只能提供有关在特定工作条件下对金属要求的有限数据，但并不有助于评定其工作时的姓能。因此不能作为判断一种材料是否比另一种材料好的理想的标准。抗断裂性能（强度极限）和抗塑性变形能力大不相同的材料可能具有060m/cmm/cm图2马氏体钢CT3图3马氏体锅MCT3宽带材的冲击强度宽带材的冲击强随试验温度和缺口度随试验温度和半径的变化关系，缺口深度的变化4相同的冲击强度。冲击强度的测定并不能把是由于材料本身强度引起的影响，还是由于特殊载荷条件引起的影响区别开来，如变形速度、温度和应力的性质，因为冲击强度只能表明总的影响。此外，神击强度在很大程度上可以说明材料抵抗业已产生的裂纹的能力，'祖神击试验结果未必总是可以用来评定复杂应力条件下材料抵抗初始裂纹的能力。冲击强度和脆性转变温度主要取决于形状系数（缺口几何形状、试样尺寸等)和载荷情况（例如加载速度等）。图2和图8[7]是3号平炉钢MCT3带缺口试样在温度为-80℃时的一系列冲击试验结果。试样有两种：一种是缺口半径不同而深度相同，另一种是缺口深度不同而半径相同。图4[7]表明试样缺口的半径和宽度两项形状系数对脆性转变的影响。这些试验结果说明，对标准试样所进行的0-50200210试样宽度图4·MCT名宽钢带的脆性转变温度随试样宽度和缺口的半径的变化关系5一系列试验总的说来还不能评定材料对峡日的敏感性，因为常规试验所确定的脆性转变温度对钢的脆性特性只能提供有限的数据。为了使这种试验可以在实际上用来直接评定材料的性质，最重要的是确定形状系数对材料性质的影响。图5是图5应变速度对碳钢(0.2%C)脆性转变温度的彩响F·F,魏特曼和B·A·斯捷潘洛夫[3]用测定碳钢（含碳0.2%)在断裂时延伸率的方法所得出的应变速度对脆性转变温度的影响。这种应变速度的影响可根据试样在不词应变速度下断裂时所形成的四边形底边之差确定。图5表明，埃性转变温度明显地随变形速度的增加而增加。6品粒大小对冷脆也有很大影响。晶粒结构粗糙的体心立方晶格的钢或合金，要比晶粒细致的钢或合金更容易冷脆。图6[4]是含碳量为0.22~0.25%的钢冲击加载拉伸试-200-20图6验的结果。粗晶粒的钥（对角线89微米）脆性转变温度比细晶粒的钢（对角线41微米）为高。有关冷脆产生的条件和各种因素对产生冷脆现象的影响在参考资料【23】中已有详细分析。鉴于冲击试验具有上述峡点，因而需要寻找另外一种最好是采用静态试验来评定冷脆的方法。应该注意，对带缺口的试样进行静态弯曲试验所得出的力与变形的关系曲线（图7）是由三部份组成的。参考该图可以确定产生断裂的性质，