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材質(zhì)缺陷:當(dāng) 鋼材中碳、硫、磷、氧、氮、氫等元素的含量過高時(shí)，將會(huì)嚴(yán)重降低其塑性和韌性，脆性則相應(yīng)增大。 鋼中碳元素含量增高會(huì)使鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。隨著含碳量的增加，鋼的最大恰貝沖擊值顯著降低。恰貝沖擊值與試驗(yàn)溫度曲線梯度趨于緩慢，而脆性轉(zhuǎn)變溫度顯 著升高，鋼中磷含量的增加使晶界斷裂應(yīng)力降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，鋼中含0．1％以上的磷就會(huì)引起晶界斷裂應(yīng)力降低。磷對(duì)鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度影響隨磷含量增 加，鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，硫與磷的存在對(duì)鋼的斷裂韌性起有害作用。隨硫、磷的含量的增加，鋼的K1C值下降。硫、磷含量增加使該鋼K1C降低，硫危害性更大。 鋼中錳元素的存在對(duì)改善其脆性性能有一定幫助，隨錳與碳之比值提高，碳、磷有害作用下降，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度顯著降低。

  硫、磷降低螺栓螺絲的斷裂韌性原因，主要有兩點(diǎn)：

①
      聚于原始奧氏體晶界，促使品界脆化；

②
      硫化學(xué)反應(yīng)生成MnS在基體中形成脆性微裂紋起源核心，使微裂紋成核源增加，導(dǎo)致脆斷容易發(fā)生。

  減少螺栓螺絲中硫、磷含量是改善螺栓螺絲斷裂韌性的重要途徑，特別是超高強(qiáng)度鋼。選用適宜的冶煉方法是提高鋼的純度最直接、最易實(shí)現(xiàn)的途徑，與普通電爐煉鋼法相比，采用真空冶煉能提高鋼的純度，超高強(qiáng)度鋼一般用真空自耗爐(或真空電弧爐)重熔，以減少鋼中雜質(zhì)和偏析，以提高鋼斷裂韌性。大部分工業(yè)國都對(duì)硫、磷含量作了較低規(guī)定，一般都限于0．06％以下，但我國各大鋼廠所產(chǎn)鋼材偏析依然較重。質(zhì)量不穩(wěn)定，影響偏析的因素中(鐵礦石元素、煉鋼方法、鋼錠大小、冶煉技術(shù) 等)，主因是煉鋼方法和冶煉技術(shù)，偏析大將會(huì)引起熱脆、冷脆、裂縫、疲勞等一系列問題。

  應(yīng) 力集中當(dāng)鋼材在某一局部出現(xiàn)應(yīng)力集中，則出現(xiàn)了同號(hào)的二維或三維應(yīng)力場使材料不易進(jìn)入塑性狀態(tài)，從而導(dǎo)致脆性破壞。應(yīng)力集中越嚴(yán)重，鋼材的塑性降低愈多， 同時(shí)脆性斷裂的危險(xiǎn)性也愈大。鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的應(yīng)力集中主要與構(gòu)造細(xì)節(jié)有關(guān)：使用環(huán)境當(dāng)螺栓受到較大的動(dòng)載作用或者處于較低的環(huán)境溫度下工作時(shí)，螺栓脆性破 壞的可能性增大。在0℃以上，當(dāng)溫度升高時(shí)，鋼材的強(qiáng)度及彈性模量均有變化，一般是強(qiáng)度降低，塑性增大。溫度在200℃以內(nèi)時(shí)，鋼材的性能沒有多大變化。但在250℃左右鋼材的抗拉強(qiáng)度反彈，fy有較大提高，而塑性和沖擊韌性下降出現(xiàn)所 謂的“藍(lán)脆現(xiàn)象”，此時(shí)進(jìn)行熱加工鋼材易發(fā)生裂紋。當(dāng)溫度達(dá)600~C， 及E均接近于零，鋼結(jié)構(gòu)幾乎完全喪失承載力。

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   當(dāng)溫度在0℃以下，隨溫度降低，鋼材強(qiáng)度略有提高，而塑性韌性降低，脆性增大。尤其當(dāng)溫度下降到某一溫度區(qū)間時(shí)，鋼材的沖擊韌性值急劇下降，出現(xiàn)低溫脆斷。通常又把鋼結(jié)構(gòu)在低溫下的脆性破壞稱為“低溫冷脆現(xiàn)象”，產(chǎn)生的裂紋稱為“冷裂紋”。

   加 載速率的影響 大量實(shí)驗(yàn)表明，高的加載速率會(huì)使材料出現(xiàn)脆斷的危險(xiǎn)增加，一般認(rèn)為其影響與降低溫度相當(dāng)。隨著變形速率的增大，材料的屈服強(qiáng)度將會(huì)增加，其原因是材料來不 及進(jìn)行塑性變形和滑移，因而位錯(cuò)擺脫束縛進(jìn)行滑移所需的熱激活時(shí)間減少，使脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，所以易于產(chǎn)生脆斷。當(dāng)試件上有缺口時(shí)，應(yīng)變速率的影響更為顯 著。脆性裂紋一經(jīng)產(chǎn)生，裂紋尖端就會(huì)有很嚴(yán)重的應(yīng)力集中，這一急驟增加的應(yīng)力，相當(dāng)于一個(gè)加載速率很高的荷載，使裂紋迅速失穩(wěn)擴(kuò)展，最后使整個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生脆 性破壞。

  綜上，材質(zhì)缺陷，應(yīng)力集中，使用環(huán)境及加載速率是影響螺栓螺絲脆性斷裂的主要因素，其中應(yīng)力集中的影響尤為重要。在此值得一提的是，應(yīng)力集中一般不影響鋼結(jié)構(gòu)的靜力極限承載力，在設(shè)計(jì)時(shí)通常不考慮其影響。但在動(dòng)載作用下，嚴(yán)重的應(yīng)力集中加上材質(zhì)缺陷，殘余應(yīng)力，冷卻硬化，低溫環(huán)境等往往是導(dǎo)致脆性斷裂的根本原因。

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