单选题
106.低温用钢在缺少能固定氮和碳的合金元素时,氮和碳则和铁结合成氮化物或碳化物,使钢的脆性()。
A
严重减小
B
严重增大
C
不变
D
降低
答案解析
正确答案:B
解析:
**解析:**
低温用钢的主要性能要求是在低温环境下保持良好的韧性,防止发生脆性断裂。
1. **氮和碳的作用机制**:
* 在钢中,氮(N)和碳(C)是间隙固溶元素。如果钢中含有足够的强碳化物/氮化物形成元素(如钛 Ti、钒 V、铌 Nb、铝 Al 等),这些元素会与氮和碳结合,形成细小、稳定的碳化物或氮化物颗粒。这些颗粒不仅能细化晶粒,还能通过沉淀强化提高强度,同时减少固溶在铁基体中的自由氮和碳原子,从而改善韧性。
* **当缺少这些能固定氮和碳的合金元素时**,多余的氮和碳无法形成稳定的化合物,而是以自由原子的形式存在于铁素体晶格中,或者与铁结合形成粗大的渗碳体($Fe_3C$)或铁的氮化物。
2. **对脆性的影响**:
* 固溶在铁素体中的自由氮和碳原子会产生强烈的**固溶强化**作用,但同时会显著降低材料的塑性和韧性,这种现象称为**时效脆化**(特别是应变时效)。
* 形成的粗大碳化物或氮化物往往成为应力集中点或裂纹源,特别是在低温条件下,位错运动困难,材料更容易沿这些缺陷发生解理断裂。
* 因此,自由态的氮和碳会显著增加钢的**韧脆转变温度**,导致钢在低温下的**脆性严重增大**。
**结论:**
缺少固定氮和碳的合金元素时,氮和碳与铁结合或固溶,会导致钢的韧性下降,脆性显著增加。故正确答案为 **B. 严重增大**。
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