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鋼材為什麼會發生脆性破壞

發布時間:2021-02-03 02:21:32

1. 為什麼鋼材在同號拉應力場易發生脆性破壞

鋼材的規格型號不同其延伸率也是不一樣的,當然和這個也和是否是合格鋼材有一定的關系。

2. 鋼材產生脆性破壞的特徵和原因是什麼如何防止鋼材發生脆性破壞大神們幫幫忙

韌性不夠好。處理方法淬火後低溫回火

3. 鋼結構脆性斷裂破壞事故的因素有哪些

從一般情況上講,脆性破壞的主要特徵表現為斷裂時伸長量極其微小。如果鋼結構的最終破壞是由於其構件的脆性斷裂導致的,那麼我們稱結構發生了脆性破壞。對於脆性破壞的結構,幾乎觀察不到構件的塑性發展過程,往往沒有破壞的預兆,因而脆性破壞的後果經常是災難性的.工程設計的任何領域,無一例外地都要力求避免結構的脆性破壞。深圳鋼結構脆性斷裂破壞大致可分為以下幾類。
①過載斷裂:由於過載,鋼材強度不足而導致的斷裂。這種斷裂破壞發生的速度通常極高(可高達2 100 m/s),後果極其嚴重.在鋼結構中,過載斷裂只出現在高強鋼絲束、鋼絞線和鋼絲繩等脆性材料做成的構件。
②非過載斷裂:塑性很好的鋼構件在缺陷、低溫等因素影響下突然呈脆性斷裂。
③應力腐蝕斷裂:在腐蝕性環境中承受靜力或准靜力荷載作用的結構,在遠低於屈服極限的應力狀態下發生的斷裂破壞稱為應力腐蝕斷裂。它是腐蝕和非過載斷裂的綜合結果。一般認為,強度越高則對應力腐蝕斷裂越敏感。而對於常見碳鋼和低合金鋼而言,屈服強度大於700 MPa時,才表現出對應力腐蝕斷裂的敏感性.
④疲勞斷裂與腐蝕疲勞斷裂:在交變荷載作用下,裂紋的失穩擴展導致的斷裂破壞稱為疲勞斷裂;腐蝕性介質的作用,會對構件的疲勞壽命產生更顯著的不利影響。近年來,由於海洋工程結構的發展,腐蝕疲勞已經成為疲勞研究的一個重要課題。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。
⑤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.
鋼結構脆性破壞在鉚接結構時期就已經有所發生,不過為數不多,因而沒有引起人們的重視;在焊接逐漸取代鉚接的時期,脆性破壞事故增多。從1938年發生比利時哈塞爾特的全焊空腹析架橋破壞到1960年止,除船舶外,世界各地至少發生過40起引人注目的大型焊接結構破壞事故。
焊接結構出現脆性破壞事故比鉚接結構頻繁,其原因如下。
焊縫經常會或多或少存在一些缺陷,如裂紋、欠焊、夾渣和氣孔等,這些缺陷往往成為斷裂的起源。
②焊接後鋼結構內部存在殘余應力。殘余應力未必是破壞的主因,但和其他因素結合在一起,可能導致開裂。
③焊接鋼結構的連接處往往有較大剛性,當出現三條相互垂直的焊縫時,材料的塑性變形就很難發展。給出焊接區應力一應變關系曲線和原材料應力一應變曲線的對比。
④焊接使結構形成連續的整體,一旦裂縫開展,就有可能一斷到底,不像在鉚接結構中,裂縫常常在接縫處終止。
⑤對選材在防止脆性破壞中的重要性認識不足。
1、網架質量如桿件變形、彎曲或者斷裂等
2、焊接不成熟,氣泡、微裂不達標准
3、網架撓度過大,超過了設計規定相應設計值的1.15倍。
4、預埋件不符合規范要求,間距、間差超標
5、樑柱端板孔位不對應,大小錯位
6、支撐、系桿、隅撐等位置不合理、或加工錯誤
深圳鋼結構脆性破壞事故的不斷發生,除了採用焊接外,還有以下原因:結構比過去復雜,有些結構的使用條件惡劣(如海洋結構),有的荷載很大,鋼材強度和鋼板厚度都有提高和增大的趨勢,設計時採用更精細的計算方法並利用材料非彈性性能以降低造價,致使結構的實際安全儲備比過去有所降低。

4. 鋼結構脆性破壞原因是什麼

從宏觀上講,脆性破壞的主要特徵表現為斷裂時伸長量極其微小。如果鋼結構的最終破壞是由於其構件的脆性斷裂導致的,那麼我們稱結構發生了脆性破壞。對於脆性破壞的結構,幾乎觀察不到構件的塑性發展過程,往往沒有破壞的預兆,因而脆性破壞的後果經常是災難性的.工程設計的任何領域,無一例外地都要力求避免結構的脆性破壞。

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,對於脆性斷裂建築本身沒有可預兆性,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。

5. 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,但影響它們的機理內不同。也就是說,相同容塑性的鋼材,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。

6. 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。

7. 鋼為什麼會產生脆斷影響脆斷的因素都有什麼

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」,較一般錳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。

8. 鋼材在復雜應力作用下是否僅產生脆性破壞為什麼

鋼材在復雜應力作用下是否僅產生脆性破壞?為什麼?
答:不是。因為在復雜應力作版用下,鋼權材按能量強度理論計算的折算應力σred與單向應力下的屈服點相比較:若σred<fy為彈性狀態;若σred≥fy為塑性狀態,即發生塑性破壞。當平面或立體應力皆為拉應力時材料處於脆性破壞。

9. 簡述鋼材塑性破壞和脆性破壞是怎樣的呢

鋼材的來塑性和韌性是自兩個概念,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。

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