钢材怕冷吗？ [复制链接]

第8版()
专栏：知识小品

　　钢材怕冷吗？
　王燮山
公元1938年3月14日那一天，比利时的哈塞尔特城在苦寒中瑟缩，寒暑表上的指针老停留在摄氏零下十五度的附近……。忽然从市内横跨阿尔伯特运河的钢构桥上传来了密集的噼啪声，声响大小好像有几十架步枪和大炮在同时发射，可是人们却望不见有任何枪炮之类发射的硝烟。等到人们从惊慌中跑到桥边的时候，只见那座庞大的钢桥在巨大的噼啪声中猛然地摇晃一下，折成了三段，在吓得发呆的人群面前，坠入了河中。这座桥建成还不到二年，人们意想不到会在这样严寒的天气里，在不到几分钟的时间内，突然间毁坏了。
过了二年，科学家和工程师们对于上面的事件还没有作出正确的结论。可是在这时候，同一条运河上的另一座钢桥又在这样的冷天气中突然毁坏了。
这两座桥的不幸事件，立刻引起了很多科学家的注意。是什么力量摧毁了这两座桥梁？科学家们回答说是：“严寒”。好“冷酷的”严寒，使“铁打的”钢桥也受到了“生命的”威胁！
寒冷为什么会威胁钢材呢？钢在常温底下是一种很好的范性金属，当外加的荷载超过限度或者受到冲击时，它会产生一定的不能回复的变形（范性变形），而不致于产生裂痕而破坏；可是在温度很低时，钢的这种性质会发生变化甚至于消失，钢材在这时变得很脆。钢材一变脆，就忍受不了较大的变形，它对冲击的抵抗能力也就大大地降低；一旦受到冲击，就会产生裂缝甚至断裂。使钢材不能抵御寒冷的第二个原因是：钢材在寒冷的侵袭下，它的内部比较薄弱的地方（应力集中的地方）的应力会不断地增加，因而在这些地方最易产生裂缝。明白了这两个缘故，我们可以想像出钢桥在严寒下破坏的情景：组成桥梁的钢材在严寒的侵袭下变成了很脆的金属，一旦受到冲击荷载（这在桥梁上是经常有的），就会在薄弱的地方产生裂缝，裂缝扩大到一定的程度，桥梁再也支持不住，便会不可救药地垮台了……。
钢材受到寒冷而毁坏的情况是很危险的，这种毁坏往往突如其来地发生，以致人们来不及觉察或者补救。1951年1月31日加拿大的奎北克桥在零下35℃的破坏也是这样的情况。事前，人们曾经以十天的时间进行过周密的检查，可是一点也没有发现什么毛病或征候。
钢材受不住寒冷的情况，目前已经引起人们，特别是严寒地区建筑物设计者的重视。科学家们指出，要提高严寒地区钢结构物抵抗寒冷的能力，必须从“预防”着手。首先，应当选用品质好的钢材。钢材的含炭量要适当，含磷量要最低，因为钢材内所含的磷会大大地减低它在寒冷时抵抗冲击的能力。其次，加强结构物的薄弱环节，尽量减少应力集中，也能提高结构物抗寒能力。
钢材和金属在低温下的性质问题，已经是金属学家研究的课题之一，科学家们正在研究能良好地抵抗寒冷的钢材的品种，以适应严寒地区的需要。