『壹』 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。
『貳』 簡述影響鋼材脆性斷裂的主要因素如何避免不出現脆性斷裂
導致脆性破壞的因素:化學成分;冶金缺陷(偏析、非金屬夾雜、裂紋、起層);溫度(熱脆、低溫冷脆);冷作硬化和時效硬化;應力集中;同號三向主應力狀態。
為了防止脆性破壞的發生,應在鋼結構的設計、製造和使用過程中注意以下各點:(1)合理設計;(2)正確製造;(3)合理使用。
『叄』 鋼材脆性破壞的原因有哪些
鋼結構發生脆性破壞的主要原因是:1、鋼材的質量差: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。2、結構構件構造不當: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。4、結構承受較大動力荷載,或在較低環境溫度下工作等:該項對較厚鋼材影響更為嚴重。鋼結構是主要由鋼制材料組成的結構,是主要的建築結構類型之一。結構主要由型鋼和鋼板等製成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件組成,各構件或部件之間通常採用焊縫、螺栓或鉚釘連接。因其自重較輕,且施工簡便,廣泛應用於大型廠房、場館、超高層等領域。『肆』 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。