碳钢、铝合金等金属材料在航空航天、汽车领域常面临 - 60℃~150℃温变,易出现低温脆化、高温软化、热疲劳开裂。复层式高低温试验箱凭借多层独立控温舱体与快速温变能力,可同步模拟多梯度温度工况,高效评估材料可靠性,本文依据 GB/T 2423、ISO 16232 标准梳理核心流程。

一、测试原理与核心评估指标
温度是金属失效核心诱因:低温削弱晶格振动致韧性下降、脆断;高温加速晶粒长大使强度硬度衰减;温变循环产生热应力引发疲劳裂纹。试验箱通过多层舱体独立调控 - 80℃~200℃温度(温变速率 5~15℃/min),核心评估指标包括:力学性能(GB/T 228.1 测不同温度拉伸 / 屈服强度,GB/T 232 测低温弯曲脆化温度)、热稳定性(高温保温后硬度保留率≥75%)、微观结构(金相镜观察晶粒变化与裂纹)。
二、测试前期准备与样品处理
测试前需校准试验箱:各舱体温度波动≤±0.5℃、温变速率误差<1℃/min、均匀性≤±2℃;配备校准后的高低温拉力机、维氏硬度计、金相镜、低温冲击试验机。耗材含金属样品(拉伸试样 Φ10mm×100mm、U 型缺口冲击试样)、无水乙醇、石英耐高温夹具。样品从同批次取 15 个分 3 组,用无水乙醇清洁后,在 23℃±2℃静置 24h 消内应力,记录初始硬度(HV)与常温力学性能。

三、测试参数设置与运行监控
按应用场景设多舱参数:航空航天舱(-60±2℃,168h)、汽车发动机舱(150±2℃,240h)、工程机械舱(-40→120℃/10℃/min,300h 循环 15 次)。运行时样品固定在舱内夹具(间距≥15cm 防热干扰),实时监控温度,每 24h 记录;温变速率偏差超 ±1℃/min 时,停机查加热 / 制冷系统,排除故障后补测。
四、测试后检测与问题优化
测试后样品常温静置 2h(低温样品缓温至 0℃以上防结露),随后检测:力学性能用高低温拉力机测强度、算高温硬度保留率;微观用金相镜观晶粒,低温冲击机测脆化吸收功。对比多舱数据析温度影响,出具含初始数据、失效模式的报告。常见问题:低温数据波动需充分缓温;高温硬度偏差校准压头;温变裂纹少可提温变速率至 15℃/min。设备维护每周清洁舱体与传感器,每月校准温变速率,每季度查制冷系统制冷剂液位。
