Question

4、 试说明低温脆性的物理本质及其影响因素。

Answer 1

低温脆性的物理本质：材料的屈服强度随温度下降而急剧增加。
当温度低于某一温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态，冲击值或断面收缩率急剧下降，断口特征由纤维状转变为结晶状，断裂机理由微孔聚集性转变为穿晶解理型。这种现象被称为低温脆性。
影响材料脆韧转变的因素有：
1．晶体结构，对称性低的体心立方以及密排六方金属，合金转变温度高，材料脆性断裂趋势明显，塑性差；
2．化学成分，能够使材料硬度，强度提高的杂质或者合金元素都会引起材料塑性和韧性变差，材料脆性提高；
3．显微组织，显微组织包含以下几个方面的影响：晶粒大小，细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑性，韧性。细化晶粒提高材料韧性原因为,细化晶粒可以使基体变形更加均匀，晶界增多可以有效的阻止裂纹的扩张，因塑性变形引起的位错的塞积因晶界面积很大也不会很大，可以防止裂纹的产生；金相组织；
4．温度的影响：温度影响晶体中存在的杂质原子的热激活扩散过程，定扎位错原子气团的形成会使得材料塑性变差。
5．加载速度的影响：提高加载速度如同降低材料的温度，使得材料塑性变差，脆化温度升高。
6．试样形状以及尺寸的影响

Answer 2

物质存在热胀冷缩的现象。我们知道，物质是由分子组成，分子是由原子组成，原子是由原子核和电子构成。分子与分子之间存在间隙，当物质遇到低温时，电子的活跃程度变慢，轨道开始收缩，分子之间的间隙会开始减小，物质开始体积收缩，比重加大。而抵抗外力增强（因为密度增大）。正因为分子之间的间隙减小，变形的能力越来越弱。当物质抵抗外力强度增大，变形能力越来越弱时，就呈现出脆性（易折难弯）。