什麼物理反應能讓鋼鐵脆斷

㈠ 鋼鐵為什麼會發生氫脆斷裂

氫脆是溶於鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應力集中，超過鋼的強度極限，在鋼內部形成細小的裂紋，又稱白點。氫脆只可防，不可治。氫脆一經產生，就消除不了。在材料的冶煉過程和零件的製造與裝配過程（如電鍍、焊接）中進入鋼材內部的微量氫(10的負6次方量級)在內部殘余的或外加的應力作用下導致材料脆化甚至開裂。在尚未出現開裂的情況下可以通過脫氫處理（例如加熱到200℃以上數小時，可使內氫減少）恢復鋼材的性能。因此內氫脆是可逆的。在金屬凝固的過程中，溶入其中的氫沒能及時釋放出來，向金屬中缺陷附近擴散，到室溫時原子氫在缺陷處結合成分子氫並不斷聚集，從而產生巨大的內壓力，使金屬發生裂紋．在應力作用下，固溶在金屬中的氫也可能引起氫脆．金屬中的原子是按一定的規則周期性地排列起來的，稱為晶格．氫原子一般處於金屬原子之間的空隙中，晶格中發生原子錯排的局部地方稱為位錯，氫原子易於聚集在位錯附近．金屬材料受外力作用時，材料內部的應力分布是不均勻的，在材料外形迅速過渡區域或在材料內部缺陷和微裂紋處會發生應力集中．在應力梯度作用下氫原子在晶格內擴散或跟隨位錯運動向應力集中區域．由於氫和金屬原子之間的交互作用使金屬原子間的結合力變弱，這樣在高氫區會萌生出裂紋並擴展，導致了脆斷． 另外，由於氫在應力集中區富集促進了該區域塑性變形，從而產生裂紋並擴展． 還有，在晶體中存在著很多的微裂紋，氫向裂紋聚集時有吸附在裂紋表面，使表面能降低，因此裂紋容易擴展．

㈡ 決定鋼材硬度、強度、韌性、彈性的物質是什麼

對鋼材性能產生影響的元素
鋼材的質量及性能是根據需要而確定的，不同的需要，要有不同的元素含量．
（
1
）碳；含碳量越高，剛的硬度就越高，但是它的可塑性和韌性就越差．
（
2
）硫；是鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進行壓力加工時，容易脆裂，通常叫作熱脆性．
（
3
）磷；能使鋼的可塑性及韌性明顯下降，特別的在低溫下更為嚴重，這種現象叫作冷脆性．在優質鋼中，硫和磷要嚴格控制．但從另方面看，在低碳鋼中含有較高的硫和磷，能使其切削易斷，對改善鋼的可切削性是有利的．
（
4
）錳；能提高鋼的強度，能消弱和消除硫的不良影響，並能提高鋼的淬透性，含錳量很高的高合金鋼（高錳鋼）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．
（
5
）硅；它可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，電工用的鋼中含有一定量的硅，能改善軟磁性能．
（
6
）鎢；能提高鋼的紅硬性和熱強性，並能提高鋼的耐磨性．
（
7
）鉻；能提高鋼的淬透性和耐磨性，能改善鋼的抗腐蝕能力和抗氧化作用．
（
8
）釩；能細化鋼的晶粒組織，提高鋼的強度，韌性和耐磨性．當它在高溫熔入奧氏體時，可增加鋼的淬透性；反之，當它在碳化物形態存在時，就會降低它的淬透性．
（
9
）鉬；可明顯的提高鋼的淬透性和熱強性，防止回火脆性，提高剩磁和嬌頑力．
（
10
）鈦；能細化鋼的晶粒組織，從而提高鋼的強度和韌性．在不銹鋼中，鈦能消除或減輕鋼的晶間腐蝕現象．
（
11
）鎳；能提高鋼的強度和韌性，提高淬透性．含量高時，可顯著改變鋼和合金的一些物理性能，提高鋼的抗腐蝕能力．
（
12
）硼；當鋼中含有微量的（
0.001
－
0.005
％）硼時，鋼的淬透性可以成倍的提高．
（
13
）鋁；能細化鋼的晶粒組織，阻抑低碳鋼的時效．提高鋼在低溫下的韌性，還能提高鋼的抗氧化性，提高鋼的耐磨性和疲勞強度等．
（
14
）銅；它的突出作用是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能，特別是和磷配合使用時更為明顯．

㈢ 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。

㈣ 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。

㈤ 哪些因素可使鋼材變脆

從理論角度來講影響鋼材脆性的主要因素是鋼材中硫和磷的含量問題；
如果工藝路線不經過熱處理那麼這個因素影響就小一些；
如果工藝路線走熱處理這一步（含鍛打，鑄造）那麼這個影響就相當的明顯；
就必須採取必要的措施；
1；
設計選材上盡量避開對熱影響區和淬火區敏感的材料；
2不得已而用之那麼就要在工藝上採取預防措施；
建議再仔細查閱一下金屬材料學；
3設計過程中採取防脆斷措施如工藝圓角；
加強筋；
拔模等；
有很多；
建議查閱機械設計手冊中的工藝預防措施和手段；

㈥ 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。

(6)什麼物理反應能讓鋼鐵脆斷擴展閱讀：

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。

㈦ 鐵可以脆性斷裂嗎具體方法。

鐵能脆性斷裂，方法：直接將鐵燒紅後立即投入冰水中急冷，鋼鐵韌性會下降，脆性增大。打擊會脆性斷裂。

脆性斷裂一般發生在高強度或低延展性、低韌性的金屬和合金上。另一方面，即使金屬有較好的延展性，在下列情況下，也會發生脆性斷裂，如低溫，厚截面，高應變率（如沖擊），或是有缺陷。脆性斷裂引起材料失效一般是因為沖擊，而非過載。
經長期研究，人們認識到，過去我們把材料看做毫無缺陷的連續均勻介質是不對的。材料內部在冶煉、軋制、熱處理等各種製造過程中不可避免地產生某種微裂紋，而且在無損探傷檢驗時又沒有被發現。那麼，在使用過程中，由於應力集中、疲勞、腐蝕等原因，裂紋會進一步擴展。當裂紋尺寸達到臨界尺寸時，就會發生低應力脆斷的事故。
脆性斷口宏觀特點： ¨ 斷口平齊而光亮，且與正應力垂直；
¨ 斷口呈人字或放射花樣；

㈧ 能讓鋼鐵變碎渣，比硫酸還猛，最神奇的化學物品是什麼

最神奇的化學物品應該是鎵，我相信大家可能都沒有聽說過這種化學物品，即使是對於一個理科生，你說起鎵這種化學葯劑，可能對方也是一臉懵，這也是情有可原的，因為鎵這種化學物品的「力量」實在是太強大了，它能夠讓鋼鐵馬上變成碎渣，簡直比硫酸這種化學物品還是厲害千百倍！

鎵這種物質的應用領域卻是比較多的，主要是用於工業用途，很多製造半導體的氮化鎵、砷化鎵、磷化鎵半導體都是需要用到鎵這種物質的！其次呢，鎵還廣泛應用於醫學上，這種物質對嚙齒動物的腫瘤很有療效，並且在癌症病人的身上得到了印證！

㈨ 什麼物質可以讓鐵脆性斷裂。

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。

㈩ 什麼液體可以讓鐵變脆易斷

是液氮，液氮噴到鋼鐵上迅速汽化，使鋼鐵溫度急劇降低，就會變得非常的脆。