钢材多少度发生时低温冷脆

1. 怎么消除钢材的低温冷脆性

钢材的破坏分塑性破坏和脆性破坏两种。

脆性破坏：加载后，无明显变形，因此破坏前无预兆，断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。

影响脆性破坏的因素
1.化学成分
2.冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂纹、起层）
3.温度（热脆、低温冷脆）
4.冷作硬化
5.时效硬化
6.应力集中
7.同号三向主应力状态

1 ) 钢材质量差、厚度大：钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高,晶粒较粗,夹杂物等冶金缺陷严重,韧性差等；较厚的钢材辊轧次数较少，材质差、韧性低，可能存在较多的冶金缺陷。
(2) 结构或构件构造不合理：孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集中严重。
(3) 制造安装质量差：焊接、安装工艺不合理,焊缝交错,焊接缺陷大,残余应力严重；冷加工引起的应变硬化和随后出现的应变时效使钢材变脆。
(4) 结构受有较大动力荷载或反复荷载作用：但荷载在结构上作用速度很快时（如吊车行进时由于轨缝处高差而造成对吊车梁的冲击作用和地震作用等），材料的应力-应变特性就要发生很大的改变。随着加荷速度增大,屈服点将提高而韧性降低。特别是和缺陷、应力集中、低温等因素同时作用时,材料的脆性将显著增加。
（5）在较低环境温度下工作：当温度从常温开始下降肘,材料的缺口韧性将随之降低,材料逐渐变脆。这种性质称为低温冷脆。不同的钢种,向脆性转化的温度并不相同。同一种材料,也会由于缺口形状的尖锐程度不同,而在不同温度下发生脆性断裂。

为了防止钢材的脆性断裂，可以从以下几个方面着手：
1、裂纹
当焊接结构的板厚较大时（大于25mm），如果含碳量高，连接内部有约束作用，焊肉外形不适当，或冷却过快，都有可能在焊后出现裂纹，从而产生断裂破坏。针对这个问题，把碳控制在0.22%左右，同时在焊接工艺上增加预热措施使焊缝冷却缓慢，解决了断裂问题。
焊缝冷却时收缩作用受到约束，有可能促使它出现裂纹。措施是：在两板之间垫上软钢丝留出缝隙，焊缝有收缩余地，裂纹就不会出现。
把角焊缝的表面作成凹形，有利于缓和应力集中。凹形表面的焊缝，焊后比凸形的容易开裂，原因是凹形缝的表面有较大的收缩拉应力，并且在45°截面上焊缝厚度最小。凸形缝表面拉力不大，而45°截面又有所增强，情况要好的多。在凹形焊缝开裂的条件下，改用凸形焊缝，就不再开裂。
2、应力
考察断裂问题时，应力 是构件的实际应力，它不仅和荷载的大小有关，也和构造形状及施焊条件有关。几何形状和尺寸的突然变化造成应力集中，使局部应力增高，对脆性破坏最为危险。施焊过程造成构件内的残余拉应力，也是不利的。因此，避免焊缝过于集中和避免截面突然变化，都有助于防止脆性断裂。
3、材料选用
为了防止脆性断裂，结构的材料应该具有一定的韧性。材料断裂时吸收的能量和温度有密切关系。吸收的能量可以划分为三个区域，即变形是塑性的、弹塑性的和弹性的。要求材料的韧性不低于弹性，以避免出现完全脆性的断裂，也没有必要高于弹塑性，对钢材要求太高，必然会提高造价。钢材的厚度对它的韧性也有影响。厚钢板的韧性低于薄钢板。
4、构造细部
发生脆性断裂的原因是存在和焊缝相交的构造缝隙，或相当于构造缝隙的未透焊缝。构造焊缝相当于狭长的裂纹，造成高度的应力集中，焊缝则造成高额残余拉应力并使近旁金属因热塑变形而时效硬化，提高脆性。低温地区结构的构造细部应该保证焊缝能够焊透。因此，设计时必须注意焊缝的施工条件，以保证施焊方便，能够焊透。

2. 什么是钢的热脆性，冷脆性

1、钢的热脆性：

金属材料在高温短载作用下，金属材料的塑性增加；但在高温长时载荷作用下的金属材料冷却后，其塑性会显著降低，缺口敏感性增加，往往呈现脆性断裂现象。金属材料的这种特性称为热脆性。

2、钢的冷脆性：

随着温度的降低，大多数钢材的强度有所增加，而韧性下降。金属材料在低温下呈现的脆性称为冷脆性。材料由延性破坏转变到脆性破坏的上限温度称为韧脆转变温度。为防止发生低温脆性破坏，钢材的最低允许工作温度就应高于韧脆转变温度的上限。

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基本性质：

1、对于珠光体钢，当由于热脆性的产生而使冲击值降低时，其塑性和强度不发生变化。只是在个别情况下伸长率和断面收缩率同时减低。对于奥氏体钢，当由于热脆性的产生而使冲击值降低时，往往塑性也同时下降。

电站用钢处于高温、应力状态下工作，固溶体中碳化物、氮化物及金属间化合物，在热脆性敏感的钢中加速析出，从而加速热脆性发展。所以，有些钢经过时效处理后仍保持相当高的冲击值，而运行后出现热脆性的时间却大大提前，这就是因为应力和塑性变形加速热脆性发展的缘故。

珠光体钢产生热脆性的温度范围是400~500℃，碳素钢只有存在塑性应变的前提下才出现热脆性，Mn和Cr促使热脆性发展；Cu≤0.5%没有显著影响，Cu>0.5%加速热脆性发展；W、V等属于减缓热脆性发展的元素。退火钢热脆性发展速度快；淬火并高温回火钢热脆性发展速度慢。

2、奥氏体钢的热脆性：18—8不锈钢在500~850℃区间保温后，再在常温下试验，可发现其脆性的发展。随着钢中含碳量增高，脆性也加大。当回火温度为900℃左右时，脆性就更加严重。

延长回火保温时间，将有Cr的碳化物沿晶界析出，同样会引起脆化。在已脆化钢的组织中，已出现网状分布的马氏体组织。这种组织的出现，正是由于Cr碳化物的析出，使固溶状态的Cr局部贫化，于是便生成马氏体组织。

在含有Ti和Nb的钢中，在700℃和900℃回火后，均出现脆性。700℃回火脆性的发展是由于Cr碳化物析出的结果。900℃回火后，有Ti和Nb的碳化物析出，脆性发展较慢。含3%Mo以下的钢，在800~900℃回火后，将促使脆性发展。

3. 影响钢材发生冷脆性的化学元素有哪些

1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23％超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20％。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30％的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60％,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2％的硅，强度可提高15－20％。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4％的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50％。在碳素钢中加入0.70％以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40％。含锰11－14％的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045％，优质钢要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055％，优质钢要求小于0.040％。在钢中加入0.08-0.20％的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。

8、 钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。

10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5％的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

11、钨(W)：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。

12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。

13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。

14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢，往往含有铜。铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5％塑性显著降低。当铜含量小于0.50％对焊接性无影响。

15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。

17、氮(N):氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。

18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。

4. 什么是金属材料的低温脆性转变温度。（FATT值）对CrM。v台金钢材来说，其低温脆性转变温度数值为多大

低温脆性转变温度是指：金属材料随着温度下降而发生塑性明显下降、脆性明显专上升的温度。

对于属CrMv台金钢材来说，其低温脆性转变温度与其材料的元素含量有关，其具体数值需要经过相关的试验才能得出。

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脆性转变温度要通过一系列不同温度的冲击试验来测定，根据测定方法的不同存在着不同的表示方法，主要有：

1、能量准则法：

规定为冲击吸收功(Ak)降到某一特定数值时的温度，例如取Akma×0.4对应的温度，常以Tk表示。

2、断口形貌准则法：

规定以断口上纤维区与结晶区相对面积达一定比例时所对应的温度，例如取结晶区面积占总面积50%所对应的温度，以FATT (fraeture appearance transition temperature)表示。

3、落锤试验法：

规定以落锤冲断长方形板状试样时断口100%为结晶断口时所对应的温度为无塑性转变温度， 以NDT(nil ctility temperature)表示。

5. 温度由常温变成低温时，钢材的冲击韧性下降。 A. 错误 B. 正确

正确。

冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力。钢材的冲击韧性用冲断试样内所需能量的多少来表示。容钢材的冲击韧性试验是采用中间开有V形缺口的标准弯曲试样，置于冲击机的支架上，并使切槽位于受拉的一侧。

当试验机的重摆从一定高度自由落下，将试样冲断时，试样吸收的能量等于重摆所作的功W，若试件在缺口处的最小横截面积为A，则冲击韧性ak按有关公式计算。

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注意事项：

钢材的化学成分、内在缺陷、加工工艺及环境温度都会影响钢材的冲击韧性。

冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始时下降较平缓，当达到一定温度范围时，冲击韧性会突然下降很多而呈脆性，这种脆性称为钢材的冷脆性。此时的温度称为脆性临界温度。

钢材的脆性临界温度数值愈低，说明钢材的低温冲击性能愈好。所以在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较工作温度低的钢材。

6. 钢材的低温冷脆性是怎么一回事

低温冷脆性指随着温度的降低，金属材料强度有所增加，而韧性下降这一种现象的称呼。材料的冲击吸收功随温度降低而降低，当试验温度低于Tk(韧脆临界转变温度)时，冲击吸收功明显下降，材料由韧性状态变为脆性状态，这种现象称为低温脆性。

材料由延性破坏转变到脆性破坏的上限温度称为韧脆转变温度。为防止发生低温脆性破坏，钢材的最低允许工作温度就应高于韧脆转变温度的上限。

(6)钢材多少度发生时低温冷脆扩展阅读

温度是影响金属材料和工程结构断裂方式的重要因素之一。许多断裂事故发生在低温。这是由于温度对工程上广泛使用的低中强度结构钢和铸铁的性能影响很大，随着温度的降低，钢的屈服强度增加韧度降低。体心立方金属存在脆性转变温度是其脆性特点之一。

随着温度降低，在某一温度范围内，缺口冲击试样的断裂形式由韧性断裂转变为脆性断裂，这种断裂形式的转变，通常用一个特定的转变温度来表示，该转变温度在一定意义上表征了材料抵抗低温脆性断裂的能力。

这种随温度降低材料由韧性向脆性转变的现象称做低温脆性或冷脆，发生脆性转变的温度称为脆性转变温度。工程构件的工作温度必须在脆性转变温度以上，以防止发生脆性断裂。

并不是所有的金属材料都具有低温脆性。只有以体心立方金属为基的冷脆金属才具有明显的低温脆性，如中低强度钢和锌等。而面心立方金属，如铝等，没有明显的低温脆性。

7. Q235钢材冷脆转变温度是多少

Q235钢材冷来脆转变温度是源零下-20℃。

温度从常温下降到一定值，钢材的冲击韧性突然急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种现象称为冷脆现象。钢材由韧性状态向脆性状态转变的温度叫冷脆转变温度。

温度不超过200℃，钢材的性能基本没有变化。

达250℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂缝。

温度超过300℃以后，屈服点和极限强度明显下降，达到600℃时强度几乎等于零。

材质为Q235的8号槽钢（含普通、轻型两种）

许用应力为215Mpa(215N/mm2)，

抗剪许用应力：125Mpa;材质为Q345的8号槽钢（含普通、轻型两种）

抗拉压许用应力：310Mpa(310N/mm2)，

抗剪许用应力：180Mpa.

8. Q235钢材冷脆转变温度是多少

Q235
钢材冷抄脆转变温度是零下-20℃。温度从常袭温下降到一定值，钢材的冲击韧性突然急剧下降，试件断口属脆性破坏，这种现象称为冷脆现象。
温度不超过200℃，钢材的性能基本没有变化。达250℃附近时，钢材抗拉强度略有提高，而塑性、韧性均下降，此时加工有可能产生裂缝。温度超过300℃以后，屈服点和极限强度明显下降，达到600℃时强度几乎等于零。
(8)钢材多少度发生时低温冷脆扩展阅读：
Q235普通碳素结构钢又称作A3板。Q代表的是这种材质的屈服极限，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235MPa左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。
由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以”Q“，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服应力（σs)为235
MPa的碳素结构钢。
参考资料来源：网络-Q235钢材
参考资料来源：网络-Q235