《金屬如何“耐寒”》原文閱讀

　?、俳饘僭诘蜏叵碌男阅芘c常溫表現(xiàn)是不同的。在超低溫狀態(tài)下，敲打沉甸甸的鉛條，會發(fā)出銅鈴般的響聲;水銀凍得堅如鋼鐵;低碳鋼的強度成倍提高……幾乎所有的金屬在超低溫度下，強度都比它們在室溫時要高出很多。

　　②但是，金屬的“硬”和“脆”總是形影不離，在低溫下金屬的強度和硬度固然提高，可是韌性卻大大降低了，也就是說，金屬變“脆”了。人們把金屬隨著溫度的降低韌性和塑性減小的現(xiàn)象稱為“冷脆”。金屬的冷脆斷裂與常溫下的脆性破壞狀態(tài)基本相同，它往往在無明顯的塑性變形時突然發(fā)生，斷口平滑光亮，裂紋一般起源于金屬組織中的缺陷或應(yīng)力集中處，以很快的速度傳播。它一旦發(fā)生，頃刻之間便會使整個結(jié)構(gòu)崩潰。

　?、劢饘僭诘蜏叵聻槭裁磿l(fā)生冷脆破壞?科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，這同金屬內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。我們知道，金屬和合金是由無數(shù)小晶體組成的，晶體又由原子按一定方式排列堆積而成。金屬原子的堆積都遵循著某種特定的形式，有規(guī)律的重復(fù)排列。如果用一些假想線把它們連接起來，就成了一個個結(jié)晶格子，簡稱晶格。

　?、芙饘倬Ц裢ǔＳ邢铝腥N類型：體心立方晶格，立方體的八個頂角和中心各有一個原子，例如鎢、鉬、鈉以及室溫下的鐵具有這種晶格;面心立方晶格，立方體的八個頂角和六個面的中心各有一個原子，銅、銀、金、鋁以及高溫下的鐵都屬于這種組織;密排六方晶格，六棱體的十二個頂角各有一個原子，中心平面有三個原子，鋅、鎂、鈦均屬這一類型。

　?、菰诘蜏叵掳l(fā)生冷脆主要是體心立方晶格的金屬，其次是密排六方晶格的金屬。它們隨著溫度的減低，強度指標(biāo)(如屈服極限、強度極限)增加，塑性和韌性指標(biāo)(如沖擊韌性、延伸率)下降，顯現(xiàn)脆的性質(zhì)。與此相反，面心立方晶格的金屬不會發(fā)生冷脆破壞，溫度降低，強度指標(biāo)有些增加，韌性和塑性指標(biāo)不變或稍有提高。

　?、逓槭裁床煌Ц竦慕饘贂霈F(xiàn)兩種迥然不同的低溫性能呢?這是由于不同晶格的原子數(shù)目和分布狀態(tài)不同，晶面與晶面之間所顯現(xiàn)的滑移阻力也有很大差異。面心晶格由于晶面原子比較多，原子滑移時遇到的阻力小，所以容易變形，因而韌性好。而體心和六方晶格的情況正好相反，它們晶面的原子少，排列稀疏，滑移阻力比較大，金屬變形困難，因而表現(xiàn)脆的性質(zhì)。

　?、叱宋⒂^晶體結(jié)構(gòu)外，影響金屬冷脆性的因素還有很多，可以分為外部因素和內(nèi)部因素。外部因素包括工作溫度、應(yīng)力狀態(tài)、載荷速度、工作介質(zhì)等;內(nèi)部因素有合金種類、成分、晶粒度和組織缺陷等等。

　?、嗤ㄟ^對冷脆金屬在不同溫度下的試驗，可以發(fā)現(xiàn)，溫度越低，冷脆現(xiàn)象也愈嚴(yán)重。但是，這種變化卻要達(dá)到某一溫度才會明顯加劇。無疑，這一“臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度”就成了研究和選擇低溫材料的依據(jù)。例如，為了保證冬季船舶在高緯度海洋航行安全，遠(yuǎn)洋輪的最低工作溫度必須高于材料的臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度，這樣可以避免冷脆破壞。

　?、徕伜辖鹗禽^理想的深度低溫材料。它有三大優(yōu)點：一是比強度(材料強度和比重的比值)高，在所有金屬中首屈一指;二是強度隨溫度的降低而提高，而且能保持足夠的韌性;三是在低溫下對缺口的敏感性小，也就是說，不容易在有缺口的地方出現(xiàn)裂紋。另外，鈦合金的導(dǎo)熱性能差，膨脹系數(shù)小，適用于火箭、導(dǎo)彈的燃料貯箱中的高壓容器和管道等低溫構(gòu)件。但是，鈦容易被氧化，它和液態(tài)氧接觸會發(fā)生反應(yīng)引起燃燒、爆炸，所以鈦不宜用來制造貯存氧的容器。

　　(選自《百科知識》2013年第6期)

　　《金屬如何“耐寒”》閱讀習(xí)題

　　20.大多數(shù)金屬在超低溫下性能會發(fā)生哪些變化?(2分)

　　21.怎樣避免金屬冷脆現(xiàn)象給安全生產(chǎn)帶來的危害?(2分)

　　22.分析下列句子中加點詞的表達(dá)效果。(4分)

　　(1)幾乎所有的金屬在超低溫度下，強度都比它們在室溫時要高出很多。

　　(2) 但是，金屬的“硬”和“脆”總是形影不離。

　　23.下列說法中不符合文意的一項是( )(3分)

　　A.金屬的冷脆斷裂與常溫下的脆性破壞狀態(tài)大體相同。

　　B.體心和六方晶格晶面的原子少，排列稀疏，滑移阻力比較大，金屬變形困難，因而表現(xiàn)脆的性質(zhì)。

　　C.面心立方晶格的金屬隨著溫度的降低，強度指標(biāo)、韌性和塑性指標(biāo)必然有所提高。

　　D.金屬和合金是由原子按一定方式排列堆積而成的無數(shù)小晶體組成的。

　　24. 從課文《偉大的悲劇》中我們了解到，上世紀(jì)初英國斯科特探險隊遠(yuǎn)赴南極考察，最終全軍覆沒。據(jù)說其中一個非常重要的原因就是裝液體燃料的容器的錫焊縫突然莫名其妙地“化開”了，造成燃料流失。你能運用文中的知識加以解釋“錫焊縫突然莫名其妙地‘化開’”這一現(xiàn)象嗎?(3分)

　　《金屬如何“耐寒”》閱讀答案

　　20.變得堅硬而又易脆。(滿分2分，變硬1分，易脆1分。)

　　21.盡可能地選擇理想的深度低溫材料(最低工作環(huán)境溫度必須高于材料的臨界脆性轉(zhuǎn)變溫度，或者具體地回答具有三大優(yōu)點的理想材料。)(2分)

　　22.(1)“幾乎”表示差不多、接近的意思，在句中對“所有的金屬”起限制作用，表明盡管絕大多數(shù)的金屬，但還是極少數(shù)的金屬在超低溫度下，強度并比它們在室溫時要高出很多，“幾乎”一詞的運用體現(xiàn)了說明文語言的準(zhǔn)確性。(圍繞語言準(zhǔn)確性作答，滿分2分。)(2)“形影不離”本意是指形體和它的影子那樣分不開，在句中運用了打比方的說明方法，生動形象地表現(xiàn)了金屬的“硬”和“脆”這兩種性能總是同時具備。(圍繞語言的生動性或說明方法作答，滿分2分。)

　　23.C(韌性和塑性兩項指標(biāo)有可能不變)(3分)

　　24.當(dāng)時，裝液體燃料的容器受低溫影響，在無明顯的塑性變形時突然發(fā)生冷脆，裂紋起源于容器的錫焊縫，這是由于端口裂紋一般起源于金屬組織中的缺陷或應(yīng)力集中處，而且以很快的速度傳播。它一旦發(fā)生，頃刻之間便會使整個結(jié)構(gòu)崩潰。(如果僅僅抄寫句子，得2分，能結(jié)合事件再得1分。)

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