是鋼鐵什麼時候呈現脆性破壞

Ⅰ 鋼材具有較好的塑性和韌性，為什麼還發生脆性破壞

鋼材的塑性和韌性是兩個概念，雖然它們之間有一定的聯系，但影響它們的機理不同。也就是說，相同塑性的鋼材，它們的韌性可能有很大差異。
脆性破壞的原因很多，比如晶界上偏聚了脆性相，容易發生沿晶脆斷；在較低溫度下，鋼材（奧氏體不銹鋼除外）一般會發生脆性破壞，這是由於鐵素體的體心立方的晶體結構決定的，所以超低溫容器的鋼材一般採用不銹鋼製造。

Ⅱ 請問鋼材的低溫冷脆性，影響脆性破壞的因素是哪些

低溫冷脆性是指鋼在低溫狀態下由韌性轉化為脆性進而發生破壞的現象。影響低溫脆性的因素很多,它不僅取決於晶格類型,還受材料的成分、組織等因素的影響.分別討論材料成分、晶粒尺寸、顯微組織對低溫脆性轉變溫度的影響。可以從兩個方面來解釋：宏觀上材料的斷裂強度與屈服強度與溫度有關系，對稱度低的金屬這個特點就更明顯，一般是材料的斷裂強度隨溫度的降低而減小，屈服強度會增加。這兩個函數在脆韌轉變溫度處相交，在這個溫度以下材料的屈服強度比斷裂強度大，因此材料在受力時還未發生屈服便斷裂了，材料顯示脆性。
從微觀機制來看低溫脆性與位錯在晶體點陣中運動的阻力有關，阻力增大，則材料屈服強度也相應增加，因為材料在塑性變形時主要依靠位錯運動來完成的。對對稱性低的金屬，合金而言，溫度降低位錯運動的點陣阻力增加，原子熱激活能力下降。因此材料屈服強度增加。
影響材料脆韌轉變的因素有：
1．晶體結構，對稱性低的體心立方以及密排六方金屬，合金轉變溫度高，材料脆性斷裂趨勢明顯，塑性差；
2．化學成分，能夠使材料硬度，強度提高的雜質或者合金元素都會引起材料塑性和韌性變差，材料脆性提高；
3．顯微組織，顯微組織包含以下幾個方面的影響：晶粒大小，細化晶粒可以同時提高材料的強度和塑性，韌性。細化晶粒提高材料韌性原因為,細化晶粒可以使基體變形更加均勻，晶界增多可以有效的阻止裂紋的擴張，因塑性變形引起的位錯的塞積因晶界面積很大也不會很大，可以防止裂紋的產生；金相組織；
4．溫度的影響：溫度影響晶體中存在的雜質原子的熱激活擴散過程，定扎位錯原子氣團的形成會使得材料塑性變差。
5．載入速度的影響：提高載入速度如同降低材料的溫度，使得材料塑性變差，脆化溫度升高。
6．試樣形狀以及尺寸的影響。

Ⅲ 鋼結構材料的破壞形式有哪幾種破壞特點

1、結構的塑性破壞：隨著荷載的不斷增加，結構構件截面上的內力達到截面的極限承載力時，結構將形成機構，喪失承載能力而破壞。由於結構鋼材的延性性能好，在超靜定結構中，一個截面形成塑性鉸並不標志結構喪失承載能力，可以利用其延性特徵，即內力塑性重分布，這樣結構在破壞時會出現明顯變形，容易被察覺和採取措施防止破壞。

2、結構的疲勞破壞：鋼結構和鋼構件在連續反復荷載作用下會發生疲勞破壞，主要分為裂紋的擴展和最後斷裂兩個階段。裂紋的擴展是十分緩慢的，而斷裂是裂紋擴展到一定尺寸時瞬間完成的。在裂紋擴展部分，斷口因經反復荷載頻繁作用的磨合，表面光滑，而瞬間斷裂的裂口部分比較粗糙並呈顆粒狀，具有脆性斷裂的特徵。

3、結構的脆性斷裂破壞：結構的脆性斷裂破壞前通常結構沒有明顯徵兆，如異樣和明顯的變形等，脆性斷裂破壞時，荷載可能很小，甚至沒有外荷載作用。脆性斷裂一般突然發生，瞬間破壞，來不及補救，結構破壞的危險性大。

4、結構的整體失穩破壞：結構整體失穩破壞是結構所承受的外荷載尚未達到按強度計算達到的結構強度破壞荷載時，結構已不能承載並產生較大的變形，整個結構偏離原來的平衡位置而碾壞。鋼構件的整體失穩因截面形式的不同和受力狀態的不同可以有各種形式。

5、結構的局部失穩破壞：結構和構件局部失穩是指結構和構件在保持整體穩定的條件下，結構中的局部構件或構件中的板件在外荷載的作用下而失去穩定。這些局部構件在結構中可以是受壓的柱和受彎的梁;在構件中可以是受壓的翼緣板和受壓的腹板。當發生局部失穩時，一般整個結構或構件並不會完全喪失承載能力，具有屈曲後強度。

鋼結構材料的破壞特點：

鋼結構設計的目的是滿足各種功能要求，應做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量。這些要求都必須在鋼結構不發生破壞的情況下才能做到。因此設計者只有對鋼結構可能發生的各種破壞形式有十分清楚的了解，才能採取有效的措施來防止任一種破壞形式的發生。

鋼結構的破壞主要是由材料破壞和結構本身的失穩破壞引起。材料破壞引起的主要有結構的塑性破壞、脆性斷裂破壞和疲勞破壞。失穩破壞主要有結構的整體失穩和局部失穩破壞。

Ⅳ 鋼材性能隨著含碳量什麼增加,什麼下降

鋼材性能一般情況下隨著含碳量增加，塑性和韌性逐漸降低；而含碳量減少，強度和硬度逐漸降低。

Ⅳ 鋼結構材料的破壞形式有哪幾種破壞特點

鋼材的破壞分塑性破壞和脆性破壞兩種：
（1）塑性破壞：塑性變形很大，經歷時間又較長的破壞稱塑性破壞。斷裂時斷口與作用力方向呈45°，且呈纖維狀，色澤發暗；
（2）脆性破壞：幾乎不出現塑性變形的突然破壞稱脆性破壞。斷裂時斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀。脆性破壞危險性大，必須加以重視。

Ⅵ 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。