鋼材的脆性破壞與什么有關(鋼材發生脆性破壞時構件的計算應力有可能小于鋼材的屈服點)

Q1：簡述鋼材塑性破壞和脆性破壞是怎樣的呢?

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，這是由于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采用不銹鋼制造。

Q2：鋼結構發生脆性破壞的主要原因是什么?

脆性斷裂破壞大致可分為以下幾類。

①過載斷裂:由于過載，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)，后果極其嚴重.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準靜力荷載作用的結構，在遠低于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。而對于常見碳鋼和低合金鋼而言，屈服強度大于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，由于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，屬于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于強烈地震作用下。

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干，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焊接后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，除了采用焊接外，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，設計時采用更精細的計算方法并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。

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