钢材性能随温度改变的总的趋势是温度升高,钢材强度降低,应变增大;反之,随着温度的降低,钢材强度略有增加,同时钢材会因塑性和韧性降低而变脆。

(1)“蓝脆”现象

一般在200℃以内钢材的性能变化不大,钢材的强度随温度的上升强度微降,塑性微增,性能有小幅波动。但在250℃左右时,钢材的抗拉强度有所提高,而塑性和冲击韧性变差,钢材变脆,钢材在此温度范围内破坏时常呈脆性破坏特征,称为“蓝脆”(表面氧化呈蓝色)。在蓝脆温度范围内进行热加工,钢材易产生裂纹。温度超过300℃以后,屈服点和极限强度明显下降,达到600℃时强度几乎等于零。钢材力学性能随温度上升的变化曲线如图2.8所示。当温度在260～320℃时,在应力持续不变的情况下,钢材以很缓慢的速度继续变形,此种现象称为徐变现象。当钢结构长期受辐射热达150℃以上,或可能受灼热熔化金属时,钢结构应考虑设置隔热保护层。

图2.8　温度对钢材力学性能的影响曲线(www.daowen.com)

(2)低温冷脆

当温度从常温开始下降时,钢材的强度稍有提高,但脆性倾向变大,塑性和冲击韧性下降。当温度下降到某一数值时(冷脆临界温度),钢材的冲击韧性突然显著下降,使钢材产生脆性断裂,该现象称为低温冷脆。如图2.9所示为钢材冲击韧性与温度的关系曲线。随着温度的降低,冲击韧性迅速下降,材料将由塑性破坏转变为脆性破坏,这一转变是在温度区间T1～T2完成的,该区间称为钢材的脆性转变温度区,在此区间内曲线的反弯点对应的温度T0称为转变温度。冷脆临界温度T1与钢材韧性有关,韧性越好的钢材其冷脆临界温度越低。钢材在整个使用过程中,可能出现的最低温度应高于钢材的冷脆临界温度。

图2.9　冲击韧性与温度的关系曲线