高温和低温对于钢材的屈服强度极限的影响

寂静回声

问



答
什么屈服应力对应表，你问的是屈服强度极限吧？

碳素结构钢国家标准上有，但没有列出来不同温度下的屈服强度极限，因为没必要。在高温的工况下自然使用耐高温的钢材，硬上q235钢材，那不是找死吗？

温度对材料屈服强度的影响主要可以从材料的微观结构和位错运动的角度来理解，材料中的屈服强度在很大程度上是由位错（晶体缺陷）的运动所决定的。位错在滑动过程中需要克服周围障碍物的钉扎作用，这些障碍物包括其他位错、溶质原子、晶界和柯氏气团（即围绕位错的点缺陷群）。温度升高会导致这些障碍物对位错的钉扎力减弱，因为高温下原子的热振动加剧，使得位错更容易绕过或推开障碍物滑移。因此，所需的屈服应力减小，屈服强度随之下降。

随着温度的升高，原子间的距离增加，晶格变得松弛，这降低了原子间相互作用力，使得材料更容易发生塑性变形。同时，原子的热运动加剧，晶格的刚性降低，材料的整体强度下降。

在低温下，材料表现出脆性的行为，就是另一种原因了。因为低温会抑制位错的运动，使得变形难以通过位错滑移进行，从而在较低的应力水平下就发生断裂，这叫低温冷脆性。
随着温度的降低，几乎所有金属材料的韧性都会下降，这是因为低温下原子活动减缓，位错运动受阻，材料变形能力减弱。对于Q235这样的碳素结构钢，其韧性在低于0℃时会急剧下降，从而更容易发生脆性断裂。在此温度以下，材料从韧性状态转变为脆性状态，这意味着在没有明显塑性变形的情况下突然断裂。在低温状态下，Q235钢倾向于通过解理方式断裂，这是一种沿晶界的快速断裂过程，几乎不伴随塑性变形。解理断裂的发生与材料内部的缺陷（如夹杂物、第二相粒子等）有关，这些缺陷在低温下成为裂纹萌生和扩展的起点。

材料的屈服强度本身与其尺寸如厚度、直径或形状通常是无关的，屈服强度是材料的一种基本属性，它表征了材料抵抗塑性变形的能力，这一属性取决于材料的内在性质，如化学成分、微观结构（如晶粒大小、第二相分布）、热处理状态等，而不是其宏观尺寸。

然而，对于某些类型的钢材，如Q235钢，确实存在屈服强度随厚度或直径变化的现象。具体来说，当钢材的厚度或直径较小时（例如小于等于16mm），其屈服强度是235MPa，而当厚度或直径增大到一定程度（如大于100~150mm），屈服强度会降至195MPa。这种现象是由于厚板或大直径钢材在冷却过程中更容易形成内部残余应力，或是由于中心部位的冷却速度慢于表面，导致组织和性能不均匀，从而影响了整体的屈服强度。