就金屬材料的低溫性能進行分析

楊建全　齊羿

摘 要：在目前現代化工程建設及生產生活方面，金屬材料的運用范圍非常的廣泛，金屬材料的使用隨著其性能的變化已經衍生出不同的金屬附屬品。金屬材料是由金屬構成的材料的總成，有其自己的理化性質，比較常見的是，金屬材料會隨著溫度的變化本身的理化性質發生改變。本文寫作的關鍵是從低溫條件下對金屬的性能變化的角度進行簡要的論述。

關鍵詞：低溫；金屬材料；力學性能；應用發展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.013

金屬材料特殊的力學性能，使得其發展應用范圍在不斷的擴大，目前金屬材料在多個行業得到應用推廣，金屬材料的性能會隨著溫度的變化而發生變化，這就對金屬材料的使用推廣造成了極大的不便之處。尤其 是在低溫條件下，金屬材料的力學性能、脆性及韌度都會發生嚴重使得變化，在工程建設領域的使用，金屬材料這一性能的變化，會給工程建設帶來極大的隱患。所以，為了能夠安全的使用金屬材料，保證其今后的使用范圍的不斷擴大，有必要對金屬材料隨著低溫條件性能的變化進行分析。

1 金屬材料的發展概況

金屬材料在我國的應用歷史非常悠久，早在幾千年前，金屬材料如青銅、鐵器等已經被廣泛的使用，隨著生產力的不斷進步，金屬材料的種類也在不斷的增多，如現今被人們廣為熟悉的銅材、鋁合金等的使用。這些金屬材料在世界生的應用范圍非常廣泛。在傳統型的經濟發展情況下，金屬材料中鋼鐵的生產占據著非常重要的地位，由于鋼鐵的特殊的性能，一經發現立即活動的迅速的推廣使用。現在，世界上的各個國家都在努力的加強研發的力度，力圖通過對金屬材料的各種性能進行全面的了解，然后生產出別具一格的、能被生產生活所使用的金屬材料，如，鋁合金的發明使用就是在此種理念下發明出來的。

2 金屬材料的性能

金屬材料的性能會隨著溫度的變化而變化，尤其是在低溫的條件下，下面本文作者將從具體的方面對金屬材料在低溫條件下的性能變化作出簡要的分析。

2.1 金屬材料的力學性能

金屬材料具有不同的性能，對不同性能的研究在生產中的綜合利用是極其不同的。金屬材料的力學性能指的是金屬在外力作用下，所加載的力量與環境因素向結合產生的變化，一般其韌度及脆度會發生變化，發生變形以及斷裂的現象。一般而言，金屬材料的力學性能大致的包括強度、硬度、塑形、彈性、沖擊韌性以及腐蝕度等性能。在低溫條件下，這些性能大體上都會發生變化，但是變化最為突出的是韌度及脆度的變化，所以本文對韌度及脆度進行簡要的分析論述。

2.2 低溫條件下，金屬材料脆度的變化

在低溫的條件下，金屬材料的脆度會發上升嚴重的變化，這一變化叫做金屬材料的冷脆度。金屬材料一旦產生冷脆度，是極易發生斷裂的。冷脆度的發生改變了金屬本身的內在構造，轉化成為六晶格形態的分子，這種形態分子的存在會隨著溫度的降低，其強度發生變化，當達到一定的程度時，受到人為或自然的外力因素而發生斷裂的現象，但是這種斷裂的現象的發生并沒有塑形的變化，而只是簡單的斷裂，而且斷裂的時間非常短，斷裂迅速，同時會發出“清脆”的聲音。這些性能的變化只是針對具有冷脆性材料而言的，對于非冷脆性的材料，即使溫度非常低，也不是發生斷裂的現象。

2.3 低溫條件下，金屬材料的韌度也會發生嚴重的變化

相比較金屬材料的脆度斷裂沒有塑形變化而言，斷裂的速度快的特點，金屬材料韌度斷裂在成的變化會導致塑形的變化，而且斷裂的時間非常緩慢，且斷裂后人們能夠在斷裂口處發現明顯的斷裂痕跡，專業人士都會發現金屬的韌性斷裂是在外力作用不斷加強的情況下產生的，所以時間非常緩慢，以此帶來的是斷裂口處的形狀呈現纖維形狀的，且斷裂面呈現暗黑色。但是在日常生活中，由于金屬材料的脆度與韌度發生變化產生斷裂現象對外界溫度的要求不同，而且韌度斷裂必須要有足夠強大的外力負荷作用的存在，才能夠引起韌度斷裂，所以，在日常生活中，我們極易發現的是脆度斷裂，而且脆度斷裂帶來的對金屬本身的危害相比韌度而言也比較小。

金屬材料的低溫性能并不會妨礙材料的正常使用，只要對低溫條件下的金屬材料的性能進行綜合的分析與利用，利用其性能可以生產出新型的金屬材料。

大量的科學研究表明，金屬材料在低溫條件下，金屬材料的性能會發生嚴重的變化。在常溫條件下，金屬材料內部的分子結構結合比疏松，分子間的空間能夠充分的吸收外界的壓力，因此彈性比較大。但是，在低溫情況下，金屬材料之間分子間結合比較緊密，吸收外界的力量的空間極其的小，所以，低溫條件下的金屬材料的彈性非常小，極易非常斷裂，正如上文所講的韌性斷裂和存性斷裂。

低溫材料在應用中的要求及使用發展：因為季節的變化，建筑工程的建設中及其他的生產生活中金屬材料的使用必須具有能夠抵抗住低溫的性能。所以，低溫材料的使用成為一種必然的趨勢。像橋梁之類對安全系數要求高的建筑物，所使用的金屬材料能夠在常溫下發揮其性能，又能在低溫下正常工作，不會發生安全隱患。

金屬材料在低溫的情況下極易發生脆性斷裂，所以人們充分利用了金屬材料的這一性能，發展出“低溫粉碎技術”，這種技術即為利用金屬材料的低溫脆性來粉碎鋼鐵。我國現在的熔爐煉鋼，在進行煉鋼之前，為了提高廢鐵的回收率，一般都會將原鋼鐵進行粉碎。由于鋼鐵的特殊特性，所以粉碎鋼鐵一直是非常困難的，所以，運用低溫粉碎技術突破了這一技術問題。低溫粉碎導致鋼鐵的脆性斷裂的溫度一定要非常接近材料粉碎溫度的臨界值，才能達到粉碎的目地。

3 小結

低溫條件下金屬材料的性能會發生嚴重的變化，雖然這種變化會給金屬材料的正常使用帶來麻煩，但是相關的研究表明，對這些低溫條件下金屬材料發生變化的性能加以研究，尤其是在低溫條件下容易發生的韌性及脆性斷裂。所以，可以充分的利用其脆性斷裂的性能來對金屬材料進行加工，以供正常的生產生活使用。

參考文獻：

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