鋼材脆性斷裂的原因?

General 更新 2024-12-02

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準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。循環週數在10以上者稱為高周疲勞，屬於鋼結構中常見的情況。低周疲勞斷裂前的週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餘應力。殘餘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係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髮生，除了採用焊接外，還有以下原因:結構比過去複雜，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。

鋼材或鋼結構的脆性斷裂是什麼？

鋼材做拉伸試驗時的抗拉強度或屈服強度

有什麼方法防止鋼材的脆性斷裂？

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餘拉應力，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係。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，焊縫則造成高額殘餘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。

什麼叫做鋼材或鋼結構的脆性斷裂？

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，很少或沒有剪切脣邊。

焊接結構產生脆性斷裂的原因有哪些方面'

焊接結構（比鉚接結構更）易發生脆性斷裂，其原因有：

（1）焊接後往往殘留有缺陷，如氣孔、尖碴、裂紋或未焊透；

（2）焊接後內部存在殘餘應力；

（3）焊接接頭往往剛性較大，材料的塑性降低；

（4）焊接將結構連成整體，裂縫一旦發展，範圍很大。

發生脆性破壞的原因：

（1）化學成份：C/P/S/O等；

（2）冶煉方法和軋鋼工藝；

（3）冷加工硬化：常溫下冷加工過程中，產生塑性變形和時效硬化；

（4）複雜應力狀態；

（5）溫度 “藍脆現象”；鋼材脆斷易在低溫（尤其 T<-10 °C）下發生。

以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。

鋼板厚度如何影響鋼材脆性斷裂?

原因:

一,鋼板厚耿對脆性斷裂有較大的影響，即隨鋼板厚度的增加，脆性轉變溫度Tc升高，鋼材的缺口脆性增加，其脆化原因一般認為與材料的冶金質量和應力狀態有關。

二,厚鋼板的冶金質量比薄鋼板差，如厚板晶粒粗大，偏析程度增加，冶煉質量及組織不均勻，使得厚板脆化傾向提高。

三,鋼板厚度增加，即處於平面應變狀態，從而使脆化傾向提高。如在給定溫度下；帶缺口的厚板可能是脆性的，而材料相同的帶缺口的薄板卻可能是韌性的。

望採納,謝謝

脆性的斷裂破壞的性質

退火脆性，回火脆性，熱脆性，藍脆性，低溫脆性，氫脆性，浸鍍脆性，酸脆性，鹼脆性。

金屬斷裂的影響因素是什麼 25分

金屬在外加載荷的作用下，當應力達到材料的斷裂強度時，發生斷裂。斷裂是裂紋發生和發展的過程。

1. 斷裂的類型

根據斷裂前金屬材料產生塑性變形量的大小，可分為韌性斷裂和脆性斷裂。韌性斷裂：斷裂前產生較大的塑性變形，斷口呈暗灰色的纖維狀。脆性斷裂：斷裂前沒有明顯的塑性變形，斷口平齊，呈光亮的結晶狀。韌性斷裂與脆性斷裂過程的顯著區別是裂紋擴散的情況不同。

韌性斷裂和脆性斷裂只是相對的概念，在實際載荷下，不同的材料都有可能發生脆性斷裂；同一種材料又由於溫度、應力、環境等條件的不同，會出現不同的斷裂。

2. 斷裂的方式

根據斷裂面的取向可分為正斷和切斷。正斷：斷口的宏觀斷裂面與最大正應力方向垂直，一般為脆斷，也可能韌斷。切斷：斷口的宏觀斷裂面與最大正應力方向呈45°，為韌斷。

3. 斷裂的形式

裂紋擴散的途徑可分為穿晶斷裂和晶間斷裂。穿晶斷裂：裂紋穿過晶粒內部，韌斷也可為脆斷。晶間斷裂：裂紋穿越晶粒本身，脆斷。

4. 斷口分析

斷口分析是金屬材料斷裂失效分析的重要方法。記錄了斷裂產生原因，擴散的途徑，擴散過程及影響裂紋擴散的各內外因素。所以通過斷口分析可以找出斷裂的原因及其影響因素，為改進構件設計、提高材料性能、改善製作工藝提供依據。斷口分析可分為宏觀斷口分析和微觀斷口分析。

（1）宏觀斷口分析

斷口三要素：纖維區，放射區，剪切脣。纖維區：呈暗灰色，無金屬光澤，表面粗糙，呈纖維狀，位於斷口中心，是裂紋源。放射區：宏觀特徵是表面呈結晶狀，有金屬光澤，並具有放射狀紋路，紋路的放射方向與裂紋擴散方向平行，而且這些紋路逆指向裂源。剪切脣：宏觀特徵是表面光滑，斷面與外力呈45°，位於試樣斷口的邊緣部位。

（2）微觀斷口分析（需要深入研究）

5. 脆性破壞事故分析

脆性斷裂有以下特徵：

（1）脆斷都是屬於低應力破壞，其破壞應力往往遠低於材料的屈服極限。（2）一般都發生在較低的溫度，通常發生脆斷時的材料的溫度均在室溫以下20℃。（3）脆斷髮生前，無預兆，開裂速度快，為音速的1/3。（4）發生脆斷的裂紋源是構件中的應力集中處。

防止脆斷的措施：

（1）選用低溫衝擊韌性好的鋼材。（2）儘量避免構件中應力集中。（3）注意使用溫度。

6. 韌-脆性轉變溫度

為了確定材料的脆性轉變溫度，進行了大量的試驗研究工作。如果把一組有缺口的金屬材料試樣，在整個溫度區間中的各個溫度下進行衝擊試驗。

低碳鋼典型的韌-脆性轉變溫度。隨著溫度的降低，材料的衝擊值下降，同時在斷裂面上的結晶狀斷面部分增加，亦即材料的韌性降低，脆性增加。

有幾種方法：（1）衝擊值降低至正常衝擊值的50～60%。（2）衝擊值降至某一特定的、所允許的最低衝擊值時的溫度。

（3）以產生最大與最小衝擊值平均時的相應溫度。（4）斷口中結晶狀斷面佔面積50%時的溫度。

對於厚度在40mm以下的船用軟鋼板，夏比V型缺口衝擊能量為25.51J/cm2時的溫度作為該材料的脆性轉變溫度。

7. 無塑性溫度

韌-脆性轉變溫度是針對低碳鋼和低碳錳鋼，其它鋼材，無法進行大量試驗。依靠其它試驗方法，定出該材料的“無塑性溫度”NDT

（1）爆炸鼓脹試驗正方的試樣板上堆上一小段脆性焊道，在焊道上鋸一缺口。在試樣上方爆炸，根據試樣破壞情況判斷是否塑性破壞。平裂，凹裂，鼓脹撕

（2）落錘試驗