鋼材脆性破壞同構件的什麼無關

㈠ 鋼材或鋼結構的脆性斷裂是什麼

鋼材或鋼結構的脆性斷裂是指低於名義應力（鋼材做拉伸試驗時的抗拉強度或屈服強度）情況下發生突然斷裂的破壞。其斷裂面通常是紋理方向單一和比較平的劈裂表面，很少或沒有剪切唇邊。

㈡ 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。

㈢ 哪些因素可使鋼材變脆,從設計角度防止構件脆斷的措施有哪些

導致鋼結構構件脆性斷裂的因素很多,主要因素有化學成份 、溫度、構件厚度、冶金缺陷、構造缺陷等。鋼中碳元素含量增高會使鋼的脆性轉變溫度升高 ，隨含碳量的增加 , 鋼的最大恰貝沖擊值顯著降低。恰貝沖擊值與試驗溫度曲線梯度趨於緩慢 ，而脆性轉變溫度顯著升高。

預防措施：

(1)、 設計構件的斷面應盡量選用最薄斷面 ,增加構件厚度將增大脆斷的危險 .

(2)、保證焊接質量，盡量減少因焊接造成的缺陷，設計上應選擇適當的焊縫金屬缺口韌性，較厚板材或型鋼焊前必須預熱，施焊過程中盡量不在負溫條件下進行 ,焊接後必須保溫緩冷，盡量保證焊接質量,減少缺陷產生。

(3)、設計焊接結構應盡量避免焊縫集中和重疊交叉。要採用較好的焊接工藝(合適的輸入熱量和操

作方法)。

(4)、在結構設計中應盡量將因缺陷引起的應力集中減小到最低限度 , 如避免尖銳角 ,盡量用較大半

徑的圓弧 。

(5)、設計人員選用鋼材時 ，除應核算強度外，還應保證材料有足夠韌性 ，應從斷裂力學理論出發選擇具有較高斷裂韌性的材料。

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鋼材用途分類：

1、結構鋼

（1)、建築及工程用結構鋼簡稱建造用鋼，它是指用於建築、橋梁、船舶、鍋爐或其他工程上製作金屬結構件的鋼。如碳素結構鋼、低合金鋼、鋼筋鋼等。

（2)、機械製造用結構鋼是指用於製造機械設備上結構零件的鋼。這類鋼基本上都是優質鋼或高級優質鋼，主要有優質碳素結構鋼、合金結構鋼、易切結構鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼等

2、工具鋼

一般用於製造各種工具，如碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼等。按用途又可分為刃具鋼、模具鋼、量 具鋼。

3、特殊鋼

具有特殊性能的鋼，如不銹耐酸鋼、耐熱不起皮鋼、高電阻合金、耐磨鋼、磁鋼等。

4、專業用鋼

這是指各個工業部門專業用途的鋼，如汽車用鋼、農機用鋼、航空用鋼、化工機械用鋼、鍋爐用鋼、電工用鋼、焊條用鋼等。

5、按鋼的品質分

優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼和合金工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼等

鋼號後面，通常加符號「A」或漢字「高」以便識別。

㈣ 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。

㈤ 鋼材的兩種破壞形式與其化學成分和組織結構的關系

鋼材的破壞形式分為塑性破壞與脆性破壞兩類。

塑性破壞的特徵是：鋼材在斷裂版破壞時產生很權大的塑性變形，又稱為延性破壞，其斷口呈纖維狀，色發暗，有時能看到滑移的痕跡。鋼材的塑性破壞可通過採用一種標准圓棒試件進行拉伸破壞試驗加以驗證。鋼材在發生塑性破壞時變形特徵明顯，很容易被發現並及時採取補救措施，因而不致引起嚴重後果。而且適度的塑性變形能起到調整結構內力分布的作用，使原先結構應力不均勻的部分趨於均勻，從而提高結構的承載能力。

脆性破壞的特徵是：鋼材在斷裂破壞時沒有明顯的變形徵兆，其斷口平齊，呈有光澤的晶粒狀。鋼材的脆性破壞可通過採用一種比標准圓棒試件更粗，並在其中部位置車有小凹槽（凹槽處的凈截面積與標准圓棒相同）的試件進行拉伸破壞試驗加以驗證。由於脆性破壞具有突然性，無法預測，故比塑性破壞要危險得多，在鋼結構工程設計、施工與安裝中應採取適當措施盡力避免。

鋼材根據碳以及錳、硅、鉻、鈦等化學元素的比例不同，其內部結構和抗破環能力都是不同的，具體可以參考一些生活常識，像鋼鐵大橋的設計，就需要用到高強度和耐磨的鋼材，比如EVERHARD-C500、EVERHARD-SP等。

㈥ 鋼結構發生脆性破壞的主要原因是什麼

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。
①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。
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。這些因素綜合在一起，發生脆斷的概率就會提高。

㈦ 在一定應力作用下構件的破壞與材料的什麼有關

材料的破壞和很多方面有關，我簡略說一下：
1 腐蝕介質環境下，載入應力會造成應力腐蝕，譬如高壓氫環境，氨環境，其他鹼、酸環境等。
2 通常上第一強度理論可粗略的以屈服強度和材料內的最大主應力之間大小關系來對比材料的破壞與否。
3 更貼近實際情況的，第三強度理論 可較精確的用最大剪應力和梁內強度極限來進行極限分析，以及彈塑性力學里的疲勞分析來核實是否、何時會造成破壞。
4 材料的破壞還與實際材料的品級，材料的檢試驗等級有關。例如-20攝氏度下的16MnD鍛鋼和-40攝氏度下的16MnD鍛鋼對同樣應力的承受能力明顯不同，因為-40攝氏度要進行-40度下的夏比V型缺口的低溫沖擊試驗，來證明低溫下的試驗強度。否則認為溫度越低，鋼材的脆性和強度越大，塑形和韌性越小。
5 和材料的熱處理狀態有關，同一材料的正火材料 調質材料 熱軋材料都有明顯不同的力學性能
6 和材料的幾何尺寸也有關系。例如任何參數都相同的同一材料譬如20#鋼的無縫鋼管，越厚的許用應力越低，越薄的越高。同樣的道理適用於鋼板和鍛件。原理是因為尺寸越厚的鋼材在製造之初形成的晶粒越長越大，所造成的屈服時對應的屈服極限越小，材料越容易撕裂。
7 和材料所承受的應力循環次數有關，反復循環次數在超過2000次以上時，大部分材料都會出現屈服強度降低造成破壞。
8 和材料的受力點位置 幾何形狀有關。同一材料的不同部位受力相同，但造成的影響就不相同。例如同一立方體在尖角處受理和平面中心受力。隨著力的增大，尖角處先破壞，平面處最後破壞。原理是幾何尺寸不圓滑過渡造成尖角部位二次應力和峰值應力過度集中，局部首先屈服，而平面中心平滑，二次應力和峰值應力會圓滑分散到四周，導致受力點應力水平下降，比尖角低很多。
9 和材料的力學曲線有關。有的材料是塑形材料，有的是彈塑性材料，沒有絕對的彈性材料，但有些可以近似看成純線彈性。性能完全不同，可以想像，橡皮泥，混凝土這些塑形材料和鋼材，鈦材完全不同。

㈧ 簡述影響鋼材脆性斷裂的主要因素如何避免不出現脆性斷裂

導致脆性破壞的因素：化學成分；冶金缺陷（偏析、非金屬夾雜、裂紋、起層）；溫度（熱脆、低溫冷脆）；冷作硬化和時效硬化；應力集中；同號三向主應力狀態。
為了防止脆性破壞的發生，應在鋼結構的設計、製造和使用過程中注意以下各點：(1)合理設計；(2)正確製造；(3)合理使用。

㈨ 什麼是鋼結構脆性破壞

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，對於脆性斷回裂建築本身沒有可預兆性答，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。