鋼材多少度發生時低溫冷脆

1. 怎麼消除鋼材的低溫冷脆性

鋼材的破壞分塑性破壞和脆性破壞兩種。

脆性破壞：載入後，無明顯變形，因此破壞前無預兆，斷裂時斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大。

影響脆性破壞的因素
1.化學成分
2.冶金缺陷（偏析、非金屬夾雜、裂紋、起層）
3.溫度（熱脆、低溫冷脆）
4.冷作硬化
5.時效硬化
6.應力集中
7.同號三向主應力狀態

1 ) 鋼材質量差、厚度大：鋼材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,夾雜物等冶金缺陷嚴重,韌性差等；較厚的鋼材輥軋次數較少，材質差、韌性低，可能存在較多的冶金缺陷。
(2) 結構或構件構造不合理：孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當等使應力集中嚴重。
(3) 製造安裝質量差：焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯,焊接缺陷大,殘余應力嚴重；冷加工引起的應變硬化和隨後出現的應變時效使鋼材變脆。
(4) 結構受有較大動力荷載或反復荷載作用：但荷載在結構上作用速度很快時（如吊車行進時由於軌縫處高差而造成對吊車梁的沖擊作用和地震作用等），材料的應力-應變特性就要發生很大的改變。隨著加荷速度增大,屈服點將提高而韌性降低。特別是和缺陷、應力集中、低溫等因素同時作用時,材料的脆性將顯著增加。
（5）在較低環境溫度下工作：當溫度從常溫開始下降肘,材料的缺口韌性將隨之降低,材料逐漸變脆。這種性質稱為低溫冷脆。不同的鋼種,向脆性轉化的溫度並不相同。同一種材料,也會由於缺口形狀的尖銳程度不同,而在不同溫度下發生脆性斷裂。

為了防止鋼材的脆性斷裂，可以從以下幾個方面著手：
1、裂紋
當焊接結構的板厚較大時（大於25mm），如果含碳量高，連接內部有約束作用，焊肉外形不適當，或冷卻過快，都有可能在焊後出現裂紋，從而產生斷裂破壞。針對這個問題，把碳控制在0.22%左右，同時在焊接工藝上增加預熱措施使焊縫冷卻緩慢，解決了斷裂問題。
焊縫冷卻時收縮作用受到約束，有可能促使它出現裂紋。措施是：在兩板之間墊上軟鋼絲留出縫隙，焊縫有收縮餘地，裂紋就不會出現。
把角焊縫的表面作成凹形，有利於緩和應力集中。凹形表面的焊縫，焊後比凸形的容易開裂，原因是凹形縫的表面有較大的收縮拉應力，並且在45°截面上焊縫厚度最小。凸形縫表面拉力不大，而45°截面又有所增強，情況要好的多。在凹形焊縫開裂的條件下，改用凸形焊縫，就不再開裂。
2、應力
考察斷裂問題時，應力 是構件的實際應力，它不僅和荷載的大小有關，也和構造形狀及施焊條件有關。幾何形狀和尺寸的突然變化造成應力集中，使局部應力增高，對脆性破壞最為危險。施焊過程造成構件內的殘余拉應力，也是不利的。因此，避免焊縫過於集中和避免截面突然變化，都有助於防止脆性斷裂。
3、材料選用
為了防止脆性斷裂，結構的材料應該具有一定的韌性。材料斷裂時吸收的能量和溫度有密切關系。吸收的能量可以劃分為三個區域，即變形是塑性的、彈塑性的和彈性的。要求材料的韌性不低於彈性，以避免出現完全脆性的斷裂，也沒有必要高於彈塑性，對鋼材要求太高，必然會提高造價。鋼材的厚度對它的韌性也有影響。厚鋼板的韌性低於薄鋼板。
4、構造細部
發生脆性斷裂的原因是存在和焊縫相交的構造縫隙，或相當於構造縫隙的未透焊縫。構造焊縫相當於狹長的裂紋，造成高度的應力集中，焊縫則造成高額殘余拉應力並使近旁金屬因熱塑變形而時效硬化，提高脆性。低溫地區結構的構造細部應該保證焊縫能夠焊透。因此，設計時必須注意焊縫的施工條件，以保證施焊方便，能夠焊透。

2. 什麼是鋼的熱脆性，冷脆性

1、鋼的熱脆性：

金屬材料在高溫短載作用下，金屬材料的塑性增加；但在高溫長時載荷作用下的金屬材料冷卻後，其塑性會顯著降低，缺口敏感性增加，往往呈現脆性斷裂現象。金屬材料的這種特性稱為熱脆性。

2、鋼的冷脆性：

隨著溫度的降低，大多數鋼材的強度有所增加，而韌性下降。金屬材料在低溫下呈現的脆性稱為冷脆性。材料由延性破壞轉變到脆性破壞的上限溫度稱為韌脆轉變溫度。為防止發生低溫脆性破壞，鋼材的最低允許工作溫度就應高於韌脆轉變溫度的上限。

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基本性質：

1、對於珠光體鋼，當由於熱脆性的產生而使沖擊值降低時，其塑性和強度不發生變化。只是在個別情況下伸長率和斷面收縮率同時減低。對於奧氏體鋼，當由於熱脆性的產生而使沖擊值降低時，往往塑性也同時下降。

電站用鋼處於高溫、應力狀態下工作，固溶體中碳化物、氮化物及金屬間化合物，在熱脆性敏感的鋼中加速析出，從而加速熱脆性發展。所以，有些鋼經過時效處理後仍保持相當高的沖擊值，而運行後出現熱脆性的時間卻大大提前，這就是因為應力和塑性變形加速熱脆性發展的緣故。

珠光體鋼產生熱脆性的溫度范圍是400~500℃，碳素鋼只有存在塑性應變的前提下才出現熱脆性，Mn和Cr促使熱脆性發展；Cu≤0.5%沒有顯著影響，Cu>0.5%加速熱脆性發展；W、V等屬於減緩熱脆性發展的元素。退火鋼熱脆性發展速度快；淬火並高溫回火鋼熱脆性發展速度慢。

2、奧氏體鋼的熱脆性：18—8不銹鋼在500~850℃區間保溫後，再在常溫下試驗，可發現其脆性的發展。隨著鋼中含碳量增高，脆性也加大。當回火溫度為900℃左右時，脆性就更加嚴重。

延長回火保溫時間，將有Cr的碳化物沿晶界析出，同樣會引起脆化。在已脆化鋼的組織中，已出現網狀分布的馬氏體組織。這種組織的出現，正是由於Cr碳化物的析出，使固溶狀態的Cr局部貧化，於是便生成馬氏體組織。

在含有Ti和Nb的鋼中，在700℃和900℃回火後，均出現脆性。700℃回火脆性的發展是由於Cr碳化物析出的結果。900℃回火後，有Ti和Nb的碳化物析出，脆性發展較慢。含3%Mo以下的鋼，在800~900℃回火後，將促使脆性發展。

3. 影響鋼材發生冷脆性的化學元素有哪些

1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當碳量0.23％超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20％。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15－0.30％的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60％,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0－1.2％的硅，強度可提高15－20％。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可製造耐熱鋼。含硅1－4％的低碳鋼，具有極高的導磁率，用於電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。

3、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50％。在碳素鋼中加入0.70％以上時就算「錳鋼」，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40％。含錳11－14％的鋼有極高的耐磨性，用於挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045％，優質鋼要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小於0.055％，優質鋼要求小於0.040％。在鋼中加入0.08-0.20％的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。

6、鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源，故應盡量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由於火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。
9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織緻密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。

10、釩(V)：釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5％的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

11、鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。

12、鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。

13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用於特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。

14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過0.5％塑性顯著降低。當銅含量小於0.50％對焊接性無影響。

15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能，提高強度。

17、氮(N):氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。

18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象「土」，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。

4. 什麼是金屬材料的低溫脆性轉變溫度。（FATT值）對CrM。v台金鋼材來說，其低溫脆性轉變溫度數值為多大

低溫脆性轉變溫度是指：金屬材料隨著溫度下降而發生塑性明顯下降、脆性明顯專上升的溫度。

對於屬CrMv台金鋼材來說，其低溫脆性轉變溫度與其材料的元素含量有關，其具體數值需要經過相關的試驗才能得出。

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脆性轉變溫度要通過一系列不同溫度的沖擊試驗來測定，根據測定方法的不同存在著不同的表示方法，主要有：

1、能量准則法：

規定為沖擊吸收功(Ak)降到某一特定數值時的溫度，例如取Akma×0.4對應的溫度，常以Tk表示。

2、斷口形貌准則法：

規定以斷口上纖維區與結晶區相對面積達一定比例時所對應的溫度，例如取結晶區面積占總面積50%所對應的溫度，以FATT (fraeture appearance transition temperature)表示。

3、落錘試驗法：

規定以落錘沖斷長方形板狀試樣時斷口100%為結晶斷口時所對應的溫度為無塑性轉變溫度， 以NDT(nil ctility temperature)表示。

5. 溫度由常溫變成低溫時，鋼材的沖擊韌性下降。 A. 錯誤 B. 正確

正確。

沖擊韌性是鋼材抵抗沖擊荷載的能力。鋼材的沖擊韌性用沖斷試樣內所需能量的多少來表示。容鋼材的沖擊韌性試驗是採用中間開有V形缺口的標准彎曲試樣，置於沖擊機的支架上，並使切槽位於受拉的一側。

當試驗機的重擺從一定高度自由落下，將試樣沖斷時，試樣吸收的能量等於重擺所作的功W，若試件在缺口處的最小橫截面積為A，則沖擊韌性ak按有關公式計算。

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注意事項：

鋼材的化學成分、內在缺陷、加工工藝及環境溫度都會影響鋼材的沖擊韌性。

沖擊韌性隨溫度的降低而下降，其規律是開始時下降較平緩，當達到一定溫度范圍時，沖擊韌性會突然下降很多而呈脆性，這種脆性稱為鋼材的冷脆性。此時的溫度稱為脆性臨界溫度。

鋼材的脆性臨界溫度數值愈低，說明鋼材的低溫沖擊性能愈好。所以在負溫下使用的結構，應當選用脆性臨界溫度較工作溫度低的鋼材。

6. 鋼材的低溫冷脆性是怎麼一回事

低溫冷脆性指隨著溫度的降低，金屬材料強度有所增加，而韌性下降這一種現象的稱呼。材料的沖擊吸收功隨溫度降低而降低，當試驗溫度低於Tk(韌脆臨界轉變溫度)時，沖擊吸收功明顯下降，材料由韌性狀態變為脆性狀態，這種現象稱為低溫脆性。

材料由延性破壞轉變到脆性破壞的上限溫度稱為韌脆轉變溫度。為防止發生低溫脆性破壞，鋼材的最低允許工作溫度就應高於韌脆轉變溫度的上限。

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溫度是影響金屬材料和工程結構斷裂方式的重要因素之一。許多斷裂事故發生在低溫。這是由於溫度對工程上廣泛使用的低中強度結構鋼和鑄鐵的性能影響很大，隨著溫度的降低，鋼的屈服強度增加韌度降低。體心立方金屬存在脆性轉變溫度是其脆性特點之一。

隨著溫度降低，在某一溫度范圍內，缺口沖擊試樣的斷裂形式由韌性斷裂轉變為脆性斷裂，這種斷裂形式的轉變，通常用一個特定的轉變溫度來表示，該轉變溫度在一定意義上表徵了材料抵抗低溫脆性斷裂的能力。

這種隨溫度降低材料由韌性向脆性轉變的現象稱做低溫脆性或冷脆，發生脆性轉變的溫度稱為脆性轉變溫度。工程構件的工作溫度必須在脆性轉變溫度以上，以防止發生脆性斷裂。

並不是所有的金屬材料都具有低溫脆性。只有以體心立方金屬為基的冷脆金屬才具有明顯的低溫脆性，如中低強度鋼和鋅等。而面心立方金屬，如鋁等，沒有明顯的低溫脆性。

7. Q235鋼材冷脆轉變溫度是多少

Q235鋼材冷來脆轉變溫度是源零下-20℃。

溫度從常溫下降到一定值，鋼材的沖擊韌性突然急劇下降，試件斷口屬脆性破壞，這種現象稱為冷脆現象。鋼材由韌性狀態向脆性狀態轉變的溫度叫冷脆轉變溫度。

溫度不超過200℃，鋼材的性能基本沒有變化。

達250℃附近時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性、韌性均下降，此時加工有可能產生裂縫。

溫度超過300℃以後，屈服點和極限強度明顯下降，達到600℃時強度幾乎等於零。

材質為Q235的8號槽鋼（含普通、輕型兩種）

許用應力為215Mpa(215N/mm2)，

抗剪許用應力：125Mpa;材質為Q345的8號槽鋼（含普通、輕型兩種）

抗拉壓許用應力：310Mpa(310N/mm2)，

抗剪許用應力：180Mpa.

8. Q235鋼材冷脆轉變溫度是多少

Q235
鋼材冷抄脆轉變溫度是零下-20℃。溫度從常襲溫下降到一定值，鋼材的沖擊韌性突然急劇下降，試件斷口屬脆性破壞，這種現象稱為冷脆現象。
溫度不超過200℃，鋼材的性能基本沒有變化。達250℃附近時，鋼材抗拉強度略有提高，而塑性、韌性均下降，此時加工有可能產生裂縫。溫度超過300℃以後，屈服點和極限強度明顯下降，達到600℃時強度幾乎等於零。
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Q235普通碳素結構鋼又稱作A3板。Q代表的是這種材質的屈服極限，後面的235，就是指這種材質的屈服值，在235MPa左右。並會隨著材質的厚度的增加而使其屈服值減小。由於含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。
由Q+數字+質量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以」Q「，代表鋼材的屈服點，後面的數字表示屈服點數值，單位是MPa例如Q235表示屈服應力（σs)為235
MPa的碳素結構鋼。
參考資料來源：網路-Q235鋼材
參考資料來源：網路-Q235