碳钢在低温时的力学性能如图3.11.1所示。抗拉强度随着温度的降低而有增加的倾向。此时，含碳量大的抗拉强度就更大一些。而冲击强度则随着温度的降低而减少，在-20℃以上的温度区域里，含碳量越小冲击强度越大；而到-20℃以下的温度区域里，与含碳量的大小无关，冲击强度全部急剧下降；温度降到-60℃的低温区域时，冲击强度的值显著降到低值。因此，在-60℃的低温条件下，必须承受冲击载荷的零件材料就不能够使用碳钢。在0℃时，碳的质量分数为0.11%的碳钢的冲击强度为18kgf·m/cm2；碳的质量分数为0.23%则为12kgf·m/cm2；碳的质量分数为0.4%则为8kgf·m/cm2；碳的质量分数为0.58%则为2kgf·m/cm2。而到达-60℃的低温以下时，冲击强度全部降至1kgf·m/cm2左右。因此，在-60℃以下的低温碳钢的冲击强度几乎可以忽略不计。
拉伸试验时试棒直径的颈部随试件的拉长而收缩变细，随着温度的降低，这个直径收缩变形的程度越来越少。以相对于试棒原直径的缩小百分比来表示这个收缩量，温度降到-150℃以下时，与钢材的含碳量无关，全部直径收缩量都急剧减少；在温度提高到-100℃以上时，含碳量越小，则直径收缩百分比就越大；碳的质量分数高至0.4%之后，直径收缩比逐渐降低；碳的质量分数达到0.5%时，试棒拉伸断裂颈部直径收缩量已经变得很小了。因此，为了确保在低温下碳钢有充分的冲击强度，必须采取隔热保温措施，维持受冲击载荷的零件有足够保持冲击强度的温度，在设计上必须选择合适的断热保温材料，选择合理的隔热方法是很重要的。
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图3.11.1 碳钢在低温时的力学性能
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