今天給各位分享鋼材發生脆性破壞的知識，現在開始吧！

鋼材具有較好的塑性和韌性，為什么還發生脆性破壞？

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。

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。

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：加載后，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) 制造安裝質量差：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后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（如吊車行進時由于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,向脆性轉化的溫度并不相同。同一種材料,也會由于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（大于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，都有可能在焊后出現裂紋，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，焊縫有收縮余地，裂紋就不會出現。

把角焊縫的表面作成凹形，有利于緩和應力集中。凹形表面的焊縫，焊后比凸形的容易開裂，原因是凹形縫的表面有較大的收縮拉應力，并且在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，避免焊縫過于集中和避免截面突然變化，都有助于防止脆性斷裂。

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于彈性，以避免出現完全脆性的斷裂，也沒有必要高于彈塑性，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。厚鋼板的韌性低于薄鋼板。

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，或相當于構造縫隙的未透焊縫。構造焊縫相當于狹長的裂紋，造成高度的應力集中，焊縫則造成高額殘余拉應力并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。

鋼結構脆性破壞原因是什么

從宏觀上講，脆性破壞的主要特征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于其構件的脆性斷裂導致的，那么我們稱結構發生了脆性破壞。對于脆性破壞的結構，幾乎觀察不到構件的塑性發展過程，往往沒有破壞的預兆，因而脆性破壞的后果經常是災難性的.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。

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。

鋼材發生脆性破壞的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內容。