❶ 引起鋼材脆性破壞的主要因素有哪些應如何防止脆性破壞的發生呢
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。
❷ 鋼材產生脆性破壞的特徵和原因是什麼如何防止鋼材發生脆性破壞大神們幫幫忙
韌性不夠好。處理方法淬火後低溫回火
❸ 塑性破壞和脆性破壞有什麼區別 詳細
鋼材具有兩復種性質完全不同制的破壞形式,即塑性破壞和脆性破壞。 塑性破壞是由於變形過大,超過了材料或構件可能的變形能力而產生的,僅在構 件的應力達到了鋼材的抗拉強度 後才發生。塑性破壞前,總有較大的塑性變形 發生,且變形持續的時間較長,很容易及時發現而採取措施予以補救,不致引起嚴重後果。 脆性破壞前塑性變形很小,甚至沒有塑性變形,計算應力可能小於鋼材的屈服點, 斷裂從應力集中處開始。由於脆性破壞前沒有明顯的預兆,無法及時覺察和採取 補救措施,而且個別構件的斷裂常引起整個結構塌毀。在設計、施工和使用鋼結構時,要特別注意防止出現脆性破壞
❹ 鋼結構發生脆性破壞的主要原因是什麼
脆性斷裂破壞大致可分為以下幾類。
①過載斷裂:由於過載,
鋼材強度不足而導致的斷裂。這種斷裂破壞發生的速度通常極高(可高達2 100 m/s),後果極其嚴重.在鋼結構中,過載斷裂只出現在高強鋼絲束、鋼絞線和鋼絲繩等脆性材料做成的構件。
②非過載斷裂:塑性很好的鋼構件在缺陷、低溫等因素影響下突然呈脆性斷裂。
③應力腐蝕斷裂:在腐蝕性環境中承受靜力或准靜力荷載作用的結構,在遠低於屈服極限的應力狀態下發生的斷裂破壞稱為應力腐蝕斷裂。它是腐蝕和非過載斷裂的綜合結果。一般認為,強度越高則對應力腐蝕斷裂越敏感。而對於常見碳鋼和低合金鋼而言,屈服強度大於700 MPa時,才表現出對應力腐蝕斷裂的敏感性.
④疲勞斷裂與腐蝕疲勞斷裂:在交變荷載作用下,裂紋的失穩擴展導致的斷裂破壞稱為疲勞斷裂;腐蝕性介質的作用,會對構件的疲勞壽命產生更顯著的不利影響。近年來,由於海洋工程結構的發展,腐蝕疲勞已經成為疲勞研究的一個重要課題。疲勞斷裂有高周和低周之分。循環周數在10以上者稱為高周疲勞,屬於鋼結構中常見的情況。低周疲勞斷裂前的周數只有幾百或幾十次,每次都有較大的非彈性應變.典型的低周疲勞破壞往往產生於強烈地震作用下。
⑤氫脆斷裂:氫可以在冶煉和焊接過程中侵人金屬,造成材料韌度降低導致斷裂。焊條在使用前需要烘乾,就是為了防止氫脆斷裂.
鋼結構脆性破壞在鉚接結構時期就已經有所發生,不過為數不多,因而沒有引起人們的重視;在焊接逐漸取代鉚接的時期,脆性破壞事故增多。從1938年發生比利時哈塞爾特的全焊空腹析架橋破壞到1960年止,除船舶外,世界各地至少發生過40起引人注目的大型焊接結構破壞事故。
焊接結構出現脆性破壞事故比鉚接結構頻繁,其原因如下。
①焊縫經常會或多或少存在一些缺陷,如裂紋、欠焊、夾渣和氣孔等,這些缺陷往往成為斷裂的起源。
②焊接後鋼結構內部存在殘余應力。殘余應力未必是破壞的主因,但和其他因素結合在一起,可能導致開裂。
③焊接鋼結構的連接處往往有較大剛性,當出現三條相互垂直的焊縫時,材料的塑性變形就很難發展。給出焊接區應力一應變關系曲線和原材料應力一應變曲線的對比。
④焊接使結構形成連續的整體,一旦裂縫開展,就有可能一斷到底,不像在鉚接結構中,裂縫常常在接縫處終止。
⑤對選材在防止脆性破壞中的重要性認識不足。
鋼結構脆性破壞事故的不斷發生,除了採用焊接外,還有以下原因:結構比過去復雜,有些結構的使用條件惡劣(如海洋結構),有的荷載很大,鋼材強度和鋼板厚度都有提高和增大的趨勢,設計時採用更精細的計算方法並利用材料非彈性性能以降低造價,致使結構的實際安全儲備比過去有所降低。這些因素綜合在一起,發生脆斷的概率就會提高。
❺ 什麼是鋼結構脆性破壞
鋼結構脆性破壞從宏觀講是由於斷裂或者構件脆性斷裂導致,對於脆性斷回裂建築本身沒有可預兆性答,但是破壞對工程是致命的,一般造成鋼結構脆性的原因有幾點:
1、載入鋼材強度不夠,一般表現在高強鋼絲束、鋼絞線和鋼絲繩等脆性材料做成的構件。
2、氫脆斷裂:氫可以在冶煉和焊接過程中侵人金屬,造成材料韌度降低導致斷裂。焊條在使用前需要烘乾,就是為了防止氫脆斷裂.
3、鋼構件本身的缺陷或者低溫、腐銹等因素的影響。
4、腐蝕斷裂,一般的建築本身對防腐要求極其嚴格,要對常見的碳鋼、合金鋼屈服強度大於700MPA
5、疲勞斷裂,顧名思義也就是時效性,是最為常見的一種,疲勞斷裂有高周和低周之分。循環周數在10以上者稱為高周疲勞,屬於鋼結構中常見的情況。低周疲勞斷裂前的周數只有幾百或幾十次,每次都有較大的非彈性應變.典型的低周疲勞破壞往往產生於強烈地震作用下。
6、焊接方面,焊接不合格,會產生缺陷,如裂紋、欠焊、夾渣和氣孔,更甚者會在鋼構內部產生殘余應力,也會導致斷裂的發生。
❻ 鋼材脆性破壞同構件什麼無關
鋼材脆性破壞同構件( )無關。
A.應力集中
B.低溫影響
C.殘余應力
D.彈性模量
正確答案:D
❼ 下列屬於鋼材脆性破壞特點的是( )。多選
全選
❽ 鋼材在復雜應力作用下是否僅產生脆性破壞為什麼
鋼材在復雜應力作用下是否僅產生脆性破壞?為什麼?
答:不是。因為在復雜應力作版用下,鋼權材按能量強度理論計算的折算應力σred與單向應力下的屈服點相比較:若σred<fy為彈性狀態;若σred≥fy為塑性狀態,即發生塑性破壞。當平面或立體應力皆為拉應力時材料處於脆性破壞。
❾ 為什麼鋼材在同號拉應力場易發生脆性破壞,而在異號應力場易發生塑性破壞
反復荷載引起的應力循環形式有同號應力循環和異號應力循環兩種類型。循內環中絕對值最小的容峰值應力與絕對值最大的峰值之比稱為應力循環特徵值,當為拉應力時,或取正號;當為壓應力時,或取負號。如圖1所示,當時為異號應力循環,當時為同號應力循環,時表示靜力荷載。最大應力和最小應力符號相反而其絕對值相等,稱為對稱循環。當最大應力為拉應力而最小應力為零時,稱為脈沖循環。
對於軋制鋼材和非焊接結構,值越小疲勞強度越低,反之則越高。但對於焊接結構,由於焊縫附近存在著很大的焊接殘余應力峰值,應力循環特徵值並不代表疲勞裂縫出現處的應力狀態,實際的應力循環是從殘余應力開始,變動一個應力幅(此處為最大拉應力,為最小應力,拉應力取正值,壓應力取負值)。因此焊接結構的疲勞性能直接與應力幅有關而與應力循環特徵值的關系不是非常密切。
試驗結果證明,影響鋼材疲勞強度的主要因素是應力集中、作用的應力幅和應力的循環次數,而與鋼材的靜力強度無關(但與鋼材的質量有關)。
❿ 怎樣預防鋼材產生脆性破壞
首先鋼材選擇很重要,一般脆性斷裂在低溫時更容易發生,鋼材要選擇韌性較好的,耐回低溫的,也就答是低溫沖擊好的。
其次鋼結構或者鋼材製品的設計也很重要,鋼材強度滿足抗沖擊富餘量要足夠,同時適當考慮強屈比較高的鋼材。
焊接工藝也要注意,避免焊接處韌性明顯下降,剛才成為脆性破壞的危險區。
如果是已經都做完了,就只能刷油防銹了。