引起鋼脆性的化學元素有哪些

❶ 影響鋼材熱脆性的有害化學元素是什麼

影響鋼材熱脆性的有害化學元素是硫.
影響鋼材冷脆性的有害化學元素是磷 .

❷ 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。

(2)引起鋼脆性的化學元素有哪些擴展閱讀：

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。

❸ 化學元素C、Mn、Si、S、P中，對鋼材有害的元素是什麼

是最後兩種，硫和磷
硫在鐵中的溶解度極小，而是以FeS的形態存在於鋼中。由於FeS的塑性差，使含硫較多的鋼脆性較大。更嚴重的是，FeS與Fe可形成低熔點（985℃）的共晶體，分布在奧氏體的晶界上。當鋼加熱到約1200℃進行熱壓力加工時，晶界上的共晶體已溶化，晶粒間結合被破壞，使鋼材在加工過程中沿晶界開裂，這種現象稱為熱脆性。

磷有強烈的固溶強化作用，使鋼的強度、硬度增加，但塑性、韌性則顯著降低。這種脆化現象在低溫時更為嚴重，故稱為冷脆。一般希望冷脆轉變溫度低於工件的工作溫度，以免發生冷脆。而磷在結晶過程中，由於容易產生晶內偏析，使局部地區含磷量偏高，導致冷脆轉變溫度升高，從而發生冷脆。冷脆對在高寒地帶和其它低溫條件下工作的結構件具有嚴重的危害性，此外，磷的偏析還使鋼材在熱軋後形成帶狀組織。因此，通常情況下，磷也是有害的雜質。

❹ 影響鋼材發生冷脆的化學元素是哪些

1、碳（C）：鋼中含碳量增加,屈服點和抗拉強度升高,但塑性和沖擊性降低,當碳量0.23％超過時,鋼的焊接性能變壞,因此用於焊接的低合金結構鋼,含碳量一般不超過0.20％.碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力,在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外,碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性.
2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑,所以鎮靜鋼含有0.15－0.30％的硅.如果鋼中含硅量超過0.50-0.60％,硅就算合金元素.硅能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,故廣泛用於作彈簧鋼.在調質結構鋼中加入1.0－1.2％的硅,強度可提高15－20％.硅和鉬、鎢、鉻等結合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用,可製造耐熱鋼.含硅1－4％的低碳鋼,具有極高的導磁率,用於電器工業做矽鋼片.硅量增加,會降低鋼的焊接性能.
3、錳（Mn）：在煉鋼過程中,錳是良好的脫氧劑和脫硫劑,一般鋼中含錳0.30－0.50％.在碳素鋼中加入0.70％以上時就算「錳鋼」,較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性,且有較高的強度和硬度,提高鋼的淬性,改善鋼的熱加工性能,如16Mn鋼比A3屈服點高40％.含錳11－14％的鋼有極高的耐磨性,用於挖土機鏟斗,球磨機襯板等.錳量增高,減弱鋼的抗腐蝕能力,降低焊接性能.
4、磷（P）：在一般情況下,磷是鋼中有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞.因此通常要求鋼中含磷量小於0.045％,優質鋼要求更低些.
5、硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素.使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋.硫對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性.所以通常要求硫含量小於0.055％,優質鋼要求小於0.040％.在鋼中加入0.08-0.20％的硫,可以改善切削加工性,通常稱易切削鋼.
6、鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中,鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性,但同時降低塑性和韌性.鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性,因而是不銹鋼,耐熱鋼的重要合金元素.
7、鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強度,而又保持良好的塑性和韌性.鎳對酸鹼有較高的耐腐蝕能力,在高溫下有防銹和耐熱能力.但由於鎳是較稀缺的資源,故應盡量採用其他合金元素代用鎳鉻鋼.
8、 鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細化,提高淬透性和熱強性能,在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力,發生變形,稱蠕變).結構鋼中加入鉬,能提高機械性能. 還可以抑制合金鋼由於火而引起的脆性.在工具鋼中可提高紅性.
9、鈦(Ti)：鈦是鋼中強脫氧劑.它能使鋼的內部組織緻密,細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性.改善焊接性能.在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦,可避免晶間腐蝕.
10、釩(V)：釩是鋼的優良脫氧劑.鋼中加0.5％的釩可細化組織晶粒,提高強度和韌性.釩與碳形成的碳化物,在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力.
11、鎢(W)：鎢熔點高,比重大,是貴生的合金元素.鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性.在工具鋼加鎢,可顯著提高紅硬性和熱強性,作切削工具及鍛模具用.
12、鈮(Nb)：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性,提高強度,但塑性和韌性有所下降.在普通低合金鋼中加鈮,可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力.鈮可改善焊接性能.在奧氏體不銹鋼中加鈮,可防止晶間腐蝕現象.
13、鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬,多用於特殊鋼和合金中,如熱強鋼和磁性材料.
14、銅(Cu)：武鋼用大冶礦石所煉的鋼,往往含有銅.銅能提高強度和韌性,特別是大氣腐蝕性能.缺點是在熱加工時容易產生熱脆,銅含量超過0.5％塑性顯著降低.當銅含量小於0.50％對焊接性無影響.
15、鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑.鋼中加入少量的鋁,可細化晶粒,提高沖擊韌性,如作深沖薄板的08Al鋼.鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能,鋁與鉻、硅合用,可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力.鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能.
16、硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的緻密性和熱軋性能,提高強度.
17、氮(N):氮能提高鋼的強度,低溫韌性和焊接性,增加時效敏感性.
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數為57-71的15個鑭系元素.這些元素都是金屬,但他們的氧化物很象「土」,所以習慣上稱稀土.鋼中加入稀土,可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質,從而改善了鋼的各種性能,如韌性、焊接性,冷加工性能.在犁鏵鋼中加入稀土,可提高耐磨性.

❺ 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。

❻ 化學元素C、Mn、Si、S、P中,對鋼材有害的元素是什麼其中什麼會使鋼材產生「冷脆」.

S在通常情況下是有害元素.使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋.
P在一般情況下,是有害元素,增加鋼的冷脆性,使焊接性能變壞,降低塑性,使冷彎性能變壞.

❼ 影響鋼材熱脆性的有害化學元素是什麼

影響鋼材熱脆性的有害化學元素是硫.
影響鋼材冷脆性的有害化學元素是磷 .

❽ 化學元素C、Mn、Si、S、P中，對鋼材有害的元素是什麼其中什麼會使鋼材產生「冷脆」。

一般來說：化學元素C、Mn、Si、S、P中，對鋼材有害的元素是S
P；S的主要危害是使鋼材產生冷脆。但是，對於特殊的鋼種，S也是有益的元素，如易切削鋼等少數鋼種，可以使得鋼材的切削加工更宜進行。

❾ 鋼中常存雜質中什麼元素使鋼易出現熱脆

一、 硅：在鋼中是有益元素
硅是由煉鋼時加入的脫氧劑帶入鋼中的。由於硅的脫氧能力較強，硅與鋼液中的 FeO能結成密度較小的硅酸鹽以爐渣的形式被除去。脫氧後鋼不可避免地殘留著少量硅，這些殘留下來的硅能溶於鐵素體，使得鐵素體強化，從而提高鋼的強度、硬度和彈性。因此，硅在鋼中是有益元素，但作為雜質元素存在時其質量分數應不超過0.4％。
二、 錳：在鋼中是有益元素
錳是由煉鋼時加入的脫氧劑帶入鋼中的。錳從 FeO中奪取氧形成MnO進入爐渣。錳不能與硫化合成MnS，以減少硫對鋼的有害影響，改善鋼的熱加工性能。在室溫下，錳大部分溶於鐵素體，對鋼有一定的強化作用。因此，錳在鋼中是有益元素，但作為雜質元素存在時其質量分數應不超過0.8％。
三、 硫：在鋼中是有害元素
硫是由生鐵和燃料帶入的雜質，煉鋼時難以除盡。在固態下硫不深於鐵，而以 FeS的形式存在，FeS與Fe能形成低熔點的共晶體（Fe+FeS），熔點僅為985℃，且分布在奧氏體晶界上。當鋼在1000~1200℃壓力加工時，由於低熔點共晶體熔化，顯著減弱晶粒之間的聯系，使鋼材在壓力加工時沿晶界開裂，這種現象為熱脆。因此，鋼中硫的質量分數必須嚴格控制。
為了消除硫所形成的熱脆，在煉鋼時必須增加錳。由於 Mn與S能形成高熔點（1620℃）的MnS，並呈粒狀分布在晶粒內，MnS在高溫時有一定的塑性，從而避免了鋼的熱脆。 硫雖然產生熱脆，但對改善鋼材的切削加工性能卻有利。如在硫的質量分數較高的鋼（ Ws＝0.08％~0.45％）中適當提高錳的質量分數（WMn＝0.70～1.55％），可形成較多的MnS，在切削加工中MnS能起斷屑作用，可改善鋼的切削加工性，這種鋼稱為易切削鋼，廣泛應用於標准件等的生產。
四、 磷：在鋼中是有害元素
磷是由生鐵和燃料帶入的雜質，煉鋼時難以除盡。磷能全部熔於鐵素體，提高了鐵素體的強度、硬度；但在室溫下鋼的塑性、韌性急劇下降，變脆，這種現象稱為冷脆。所以，磷是一種有害雜質元素，因此要嚴格控制磷在鋼中的含量。 磷的有害作用在一定條件下也可以轉化，例如易切削鋼，把磷的含量提高到 W p ＝0.05％~0.15％，使鐵素體脆化，從而改善鋼的切削加工性能。在炮彈鋼（W c ＝0.60％～0.90％、W Mn ＝0.60％~1.0％）中加入較多磷，可使鋼的脆性增大，炮彈爆炸時碎片增多，增加殺傷力。