为什么钢材强度越高韧性越差

㈠ 钢材性能的劣化形式有哪些工程上可采用哪些措施来预防

钢材性能劣化的因素：
1、化学成分
钢是由多种化学成分组成的，铁（Fe）是钢材的基本元素。
低碳钢：（Q235）Fe（99%），C、Mn、Si、O、S、N、P（1%）；
低合金钢：（16Mn）Fe（95%），合金元素（低于5%）。
（1）含C越多，钢材的强度越高，塑性、韧性越差，脆性提高，可焊性变差；故一般碳含量≤0.22%，对焊接结构≤0.20%；
（2）Mn为弱脱氧剂，是有益元素；
（3）Si为强脱氧剂，是有益元素；
（4）O、S是有害元素，含量过高会导致“热脆”（在热加工过程中，使钢材变脆，而出现裂缝或断裂），因此限制含量≤0.045%；
（5）N、P有害元素，带来冷脆性（在冷加工过程中或低温下工作时，使钢结构韧性降低，并容易产生脆性破坏），控制含量≤0.045%。
2、冶金缺陷
（1） 偏析：钢中化学成分（有害成分）分布不均匀；
（2） 非金属夹杂：钢中混有硫化物、氧化物等杂质；
（3） 分层：钢板（t＞40mm）沿厚度出现薄弱层，将导致层状撕裂；
（4） 气泡：指浇注时气体不能充分逸出而留在钢锭中形成的缺陷；
（5） 裂纹：危害最严重。
3、钢材的硬化
（1） 时效硬化（老化）：随时间的推移，钢材的屈服强度和抗拉强度提高，而塑性、冲击韧性降低的过程；
（2） 冷作硬化：（在弹塑性阶段）通过重复加载、卸载，可以提高钢材的屈服点，而塑性和韧性降低的过程；常用冷拉冷拔等冷加工方法；
（3） 应变时效硬化：是冷作硬化后又加时效硬化。
4、温度的影响
温度升高，钢材强度降低，应变增大；反之，温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。
5、应力集中
由于钢结构存在着孔洞、刻槽、凹角、裂纹以及厚度的突然改变，此时，构件中的应力不再保持均匀分布，而是某些区域产生局部高峰应力，而另外一些区域则应力降低，即应力集中现象。
应力集中往往引起脆性破坏，故在设计中应采取措施避免或减小应力集中，并选用质量优良的钢材。
6、反复荷载作用
钢材在反复荷载作用下，结构的抗力及性能都会发生重要变化，甚至发生疲劳破坏。“强度退化，刚度劣化”

㈡ 决定钢材硬度、强度、韧性、弹性的物质是什么

对钢材性能产生影响的元素 钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要，要有不同的元素含量． （ 1 ）碳；含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差． （ 2 ）硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性． （ 3 ）磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的． （ 4 ）锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能． （ 5 ）硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能． （ 6 ）钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性． （ 7 ）铬；能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用． （ 8 ）钒；能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性．当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性． （ 9 ）钼；可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力． （ 10 ）钛；能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性．在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象． （ 11 ）镍；能提高钢的强度和韧性，提高淬透性．含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力． （ 12 ）硼；当钢中含有微量的（ 0.001 － 0.005 ％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高． （ 13 ）铝；能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效．提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等． （ 14 ）铜；它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显．

㈢ 在平衡条件下，45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度、塑性和韧性有何不同含碳量对其性能影响的规律如何

在平衡条抄件下，45钢、T8钢、T12钢的硬度依次增加；塑性、韧性依次下降；45钢的强度低于T8、T12；T8、T12的强度彼此相当。

常温下碳素钢的组织有基本相铁素体与渗碳体构成，碳含量越高渗碳体越多，渗碳体的性能特点为硬、脆，所以随着碳含量的增加，钢的硬度始终上升，塑性、韧性始终下降。

当钢中没有出现网状二次渗碳体时，渗碳体对强度有贡献；当钢中出现了网状二次渗碳体时，除硬度继续上升外，所有力学性能均下降。

(3)为什么钢材强度越高韧性越差扩展阅读：

钢是含碳量在0.0218%-2.11%之间，我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。

碳存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.6%以上的碳，也称为高碳钢。

㈣ 为什么含碳量越高钢的韧性越小

在铁碳合金中，渗碳体一般可认为是一种强化相。当它与铁素体构成层片状珠回光体时，合金的强度和答硬度得到提高，故合金中珠光体量愈多时，其强度与硬度愈高，而塑性、韧性却相应降低。但过共析钢中渗碳体明显地以网状分布在晶界上，特别在白口铸铁中渗碳体是作为基体或以板条状分布在莱氏体基体上时，将使铁碳合金的塑性和韧性大大下降，以致合金的强度也随之降低。这就是高碳钢和白口铸铁脆性高的主要原因。

当钢的含碳量小于0. 9％时，随着钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度直线上升，而塑性、韧性不断降低；当钢中含碳量大于0. 9％时，因网状渗碳体的存在，不仅使钢的塑性、韧性进一步降低，而且强度也明显下降。为了保证工业上使用的钢具有足够的强度，并具有一定的塑性和韧性，钢中含碳量一般都不超过1.3-1.4％

㈤ 钢的硬度，韧性高低分别由什么因素决定

含碳量的高低有关，但也与加工工艺有关，如淬火工艺等，还与其他的元素含量也有关，韧性也是与其他的元素含量有关，如铬等，具体的指标你可以查一下各种钢材的牌号说明。

㈥ 是不是含碳量越高的钢，强度硬度就越高，韧性塑性就越低

是的。

一般碳钢中含碳量越高则硬度越高，强度也越高，但塑性降低。

碳钢也叫碳素钢，是含碳量（wc）小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。

按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(wc≤0.25%)，中碳钢(wc 0.25%~0.6%)和高碳钢(wc >0.6%)。按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低)。

(6)为什么钢材强度越高韧性越差扩展阅读

钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成所需要的各种形状、尺寸和性能的材料。

钢材是国家建设和实现四化必不可少的重要物资，其应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类。

为了便于组织钢材的生产、订货供应和搞好经营管理工作，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。

㈦ 为什么热轧钢材放置一段时间后性能降低现象

【热轧钢材放置一段时间后性能降低的原因】轧制钢材放置一段时间后，其机械性能会回发答生变化，强度提高，塑性降低，这种现象称为时效硬化。原因是：在高温时融化于铁中的少量氮和碳，随时间逐渐从纯铁中析出，形成自由碳化物和氮化物，对基体的塑性变形起遏制作用，从而使钢材的强度提高，塑性、韧性下降。俗称老化。
一般对热轧钢材要进行以下时效处理，即把热轧钢材有意识地在室温或较高温度存放较长时间，使之产生时效作用的工艺：
1、时效强化：时效强化是由于碳原子扩散、偏聚钉扎位错所引起的。
2、时效硬化：把经过固溶处理或冷加工的金属材料进行时效处理，以提高硬度和强度的现象和工艺。
3、沉淀硬化：由于固溶强化效应，固溶处理所得的过饱和固溶体硬度和强度均较纯溶剂金属为高。
一般工厂热轧出来的钢材的时效期一般为：15-20天， 目的：
1、消除热轧过程中产生的内应力和偏析，使珠光体均匀化；
2、可以提高钢材的强度、硬度；
3、消除内应力保证钢材的公差尺寸。