什麼元素會引起鋼材冷脆

㈠ 什麼叫鋼材的低溫冷脆性求解答

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。

㈡ 化學元素C、Mn、Si、S、P中，對鋼材有害的元素是什麼其中什麼會使鋼材產生「冷脆」。

對鋼材有害的元素，要看你是什麼鋼材。但通常情況下、S都是有害的。冷脆的是P。

磷P：
在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045%，優質鋼要求更低些。

硫 S
硫在鋼中為有害元素，通常要求硫含量小於0.055%，優質鋼要求小於0.040%。
a、使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。
b、破壞鋼的焊接性能，降低耐腐蝕性。
c、可使鋼的強度降低，因此有利於鋼的切削，但除了易切鋼之外，極少利用。

碳C
a、鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，塑性和沖擊性降低。
b、當碳量超過0.23%時，焊接性能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力。
c、能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。

錳 Mn
在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50%。
a、含量增加可增加鋼的強度及硬度，對提高低碳和中碳珠光體鋼的強度及硬度有顯著的作用
b、有脫氧及脫硫的功效，故錳能發揮鋼的鍛造性與可塑性。
c、鋼中含量多時，可降低鋼的淬火溫度，提高鋼的淬透性。
d、可增進鋼的硬化深度，尤其在含碳量高的由硬性錳鋼最為顯著，對鋼的高溫瞬時強度有所提高。
缺點：
1.含錳較高時，有較明顯的回火脆性現象；
2.錳有促進晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意，這種缺點可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服。
3.當錳的質量分數超過1％時，鋼的焊接性能變壞，
4.錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。

Si
在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15－0.30%的硅。
a、阻礙碳元素溶於鋼中，對於碳量較高的鋼，硅多則增加脆性，加速鋼的晶粒生長，使其變粗，含量需控制在0.05%～0.30%。
b、提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低，增加鋼的電磁傳導率，故適於製造電器材料。
c、增高淬火溫度，增加耐熱鋼的氧化性。
d、顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強比，在調質結構鋼中加入1.0－1.2%的硅，強度可提高15－20%。
e、提高耐腐蝕性。硅的質量分數為15％一20％的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。
缺點：使鋼的焊接性能惡化。

㈢ 化學元素C、Mn、Si、S、P中,對鋼材有害的元素是什麼其中什麼會使鋼材產生「冷脆」。

S在通常情況下是有害元素。使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋。
P在一般情況下,是有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞。

㈣ 影響鋼材發生冷脆性的化學元素有哪些

1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當碳量0.23％超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用於焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20％。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15－0.30％的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60％,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用於作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0－1.2％的硅，強度可提高15－20％。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可製造耐熱鋼。含硅1－4％的低碳鋼，具有極高的導磁率，用於電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。

3、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30－0.50％。在碳素鋼中加入0.70％以上時就算「錳鋼」，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40％。含錳11－14％的鋼有極高的耐磨性，用於挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小於0.045％，優質鋼要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小於0.055％，優質鋼要求小於0.040％。在鋼中加入0.08-0.20％的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。

6、鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由於鎳是較稀缺的資源，故應盡量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼。

8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。 還可以抑制合金鋼由於火而引起的脆性。在工具鋼中可提高紅性。
9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織緻密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。

10、釩(V)：釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5％的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。

11、鎢(W)：鎢熔點高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。

12、鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。

13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用於特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。

14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過0.5％塑性顯著降低。當銅含量小於0.50％對焊接性無影響。

15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能，提高強度。

17、氮(N):氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。

18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象「土」，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。

㈤ 什麼是鋼的熱脆性，冷脆性

1、鋼的熱脆性：

金屬材料在高溫短載作用下，金屬材料的塑性增加；但在高溫長時載荷作用下的金屬材料冷卻後，其塑性會顯著降低，缺口敏感性增加，往往呈現脆性斷裂現象。金屬材料的這種特性稱為熱脆性。

2、鋼的冷脆性：

隨著溫度的降低，大多數鋼材的強度有所增加，而韌性下降。金屬材料在低溫下呈現的脆性稱為冷脆性。材料由延性破壞轉變到脆性破壞的上限溫度稱為韌脆轉變溫度。為防止發生低溫脆性破壞，鋼材的最低允許工作溫度就應高於韌脆轉變溫度的上限。

(5)什麼元素會引起鋼材冷脆擴展閱讀：

基本性質：

1、對於珠光體鋼，當由於熱脆性的產生而使沖擊值降低時，其塑性和強度不發生變化。只是在個別情況下伸長率和斷面收縮率同時減低。對於奧氏體鋼，當由於熱脆性的產生而使沖擊值降低時，往往塑性也同時下降。

電站用鋼處於高溫、應力狀態下工作，固溶體中碳化物、氮化物及金屬間化合物，在熱脆性敏感的鋼中加速析出，從而加速熱脆性發展。所以，有些鋼經過時效處理後仍保持相當高的沖擊值，而運行後出現熱脆性的時間卻大大提前，這就是因為應力和塑性變形加速熱脆性發展的緣故。

珠光體鋼產生熱脆性的溫度范圍是400~500℃，碳素鋼只有存在塑性應變的前提下才出現熱脆性，Mn和Cr促使熱脆性發展；Cu≤0.5%沒有顯著影響，Cu>0.5%加速熱脆性發展；W、V等屬於減緩熱脆性發展的元素。退火鋼熱脆性發展速度快；淬火並高溫回火鋼熱脆性發展速度慢。

2、奧氏體鋼的熱脆性：18—8不銹鋼在500~850℃區間保溫後，再在常溫下試驗，可發現其脆性的發展。隨著鋼中含碳量增高，脆性也加大。當回火溫度為900℃左右時，脆性就更加嚴重。

延長回火保溫時間，將有Cr的碳化物沿晶界析出，同樣會引起脆化。在已脆化鋼的組織中，已出現網狀分布的馬氏體組織。這種組織的出現，正是由於Cr碳化物的析出，使固溶狀態的Cr局部貧化，於是便生成馬氏體組織。

在含有Ti和Nb的鋼中，在700℃和900℃回火後，均出現脆性。700℃回火脆性的發展是由於Cr碳化物析出的結果。900℃回火後，有Ti和Nb的碳化物析出，脆性發展較慢。含3%Mo以下的鋼，在800~900℃回火後，將促使脆性發展。

㈥ 化學元素C、Mn、Si、S、P中,對鋼材有害的元素是什麼其中什麼會使鋼材產生「冷脆」.

S在通常情況下是有害元素.使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋.
P在一般情況下,是有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞.

㈦ (___)元素存在,易造成鋼的冷脆。

磷元素固溶強化以及冷作硬化作用極強，與銅聯合使用，提高低合金高強度鋼的耐大氣腐蝕性，但降低其冷沖壓性能，與硫錳聯合使用，增加鋼的被切削性。在鋼中偏析嚴重，增加鋼的回火脆性以及冷脆性敏感性。

㈧ 鋼材的低溫冷脆性是怎麼一回事

低溫冷脆性指隨著溫度的降低，金屬材料強度有所增加，而韌性下降這一種現象的稱呼。材料的沖擊吸收功隨溫度降低而降低，當試驗溫度低於Tk(韌脆臨界轉變溫度)時，沖擊吸收功明顯下降，材料由韌性狀態變為脆性狀態，這種現象稱為低溫脆性。

材料由延性破壞轉變到脆性破壞的上限溫度稱為韌脆轉變溫度。為防止發生低溫脆性破壞，鋼材的最低允許工作溫度就應高於韌脆轉變溫度的上限。

(8)什麼元素會引起鋼材冷脆擴展閱讀

溫度是影響金屬材料和工程結構斷裂方式的重要因素之一。許多斷裂事故發生在低溫。這是由於溫度對工程上廣泛使用的低中強度結構鋼和鑄鐵的性能影響很大，隨著溫度的降低，鋼的屈服強度增加韌度降低。體心立方金屬存在脆性轉變溫度是其脆性特點之一。

隨著溫度降低，在某一溫度范圍內，缺口沖擊試樣的斷裂形式由韌性斷裂轉變為脆性斷裂，這種斷裂形式的轉變，通常用一個特定的轉變溫度來表示，該轉變溫度在一定意義上表徵了材料抵抗低溫脆性斷裂的能力。

這種隨溫度降低材料由韌性向脆性轉變的現象稱做低溫脆性或冷脆，發生脆性轉變的溫度稱為脆性轉變溫度。工程構件的工作溫度必須在脆性轉變溫度以上，以防止發生脆性斷裂。

並不是所有的金屬材料都具有低溫脆性。只有以體心立方金屬為基的冷脆金屬才具有明顯的低溫脆性，如中低強度鋼和鋅等。而面心立方金屬，如鋁等，沒有明顯的低溫脆性。