引起钢脆性的化学元素有哪些

❶ 影响钢材热脆性的有害化学元素是什么

影响钢材热脆性的有害化学元素是硫.
影响钢材冷脆性的有害化学元素是磷 .

❷ 哪些因素可使钢材变脆,从设计角度防止构件脆断的措施有哪些

导致钢结构构件脆性断裂的因素很多,主要因素有化学成份 、温度、构件厚度、冶金缺陷、构造缺陷等。钢中碳元素含量增高会使钢的脆性转变温度升高 ，随含碳量的增加 , 钢的最大恰贝冲击值显着降低。恰贝冲击值与试验温度曲线梯度趋于缓慢 ，而脆性转变温度显着升高。

预防措施：

(1)、 设计构件的断面应尽量选用最薄断面 ,增加构件厚度将增大脆断的危险 .

(2)、保证焊接质量，尽量减少因焊接造成的缺陷，设计上应选择适当的焊缝金属缺口韧性，较厚板材或型钢焊前必须预热，施焊过程中尽量不在负温条件下进行 ,焊接后必须保温缓冷，尽量保证焊接质量,减少缺陷产生。

(3)、设计焊接结构应尽量避免焊缝集中和重叠交叉。要采用较好的焊接工艺(合适的输入热量和操

作方法)。

(4)、在结构设计中应尽量将因缺陷引起的应力集中减小到最低限度 , 如避免尖锐角 ,尽量用较大半

径的圆弧 。

(5)、设计人员选用钢材时 ，除应核算强度外，还应保证材料有足够韧性 ，应从断裂力学理论出发选择具有较高断裂韧性的材料。

(2)引起钢脆性的化学元素有哪些扩展阅读：

钢材用途分类：

1、结构钢

（1)、建筑及工程用结构钢简称建造用钢，它是指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢。如碳素结构钢、低合金钢、钢筋钢等。

（2)、机械制造用结构钢是指用于制造机械设备上结构零件的钢。这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢，主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等

2、工具钢

一般用于制造各种工具，如碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢等。按用途又可分为刃具钢、模具钢、量 具钢。

3、特殊钢

具有特殊性能的钢，如不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金、耐磨钢、磁钢等。

4、专业用钢

这是指各个工业部门专业用途的钢，如汽车用钢、农机用钢、航空用钢、化工机械用钢、锅炉用钢、电工用钢、焊条用钢等。

5、按钢的品质分

优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等

钢号后面，通常加符号“A”或汉字“高”以便识别。

❸ 化学元素C、Mn、Si、S、P中，对钢材有害的元素是什么

是最后两种，硫和磷
硫在铁中的溶解度极小，而是以FeS的形态存在于钢中。由于FeS的塑性差，使含硫较多的钢脆性较大。更严重的是，FeS与Fe可形成低熔点（985℃）的共晶体，分布在奥氏体的晶界上。当钢加热到约1200℃进行热压力加工时，晶界上的共晶体已溶化，晶粒间结合被破坏，使钢材在加工过程中沿晶界开裂，这种现象称为热脆性。

磷有强烈的固溶强化作用，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性则显着降低。这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆。一般希望冷脆转变温度低于工件的工作温度，以免发生冷脆。而磷在结晶过程中，由于容易产生晶内偏析，使局部地区含磷量偏高，导致冷脆转变温度升高，从而发生冷脆。冷脆对在高寒地带和其它低温条件下工作的结构件具有严重的危害性，此外，磷的偏析还使钢材在热轧后形成带状组织。因此，通常情况下，磷也是有害的杂质。

❹ 影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些

1、碳（C）：钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23％超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20％.碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性.
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15－0.30％的硅.如果钢中含硅量超过0.50-0.60％,硅就算合金元素.硅能显着提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢.在调质结构钢中加入1.0－1.2％的硅,强度可提高15－20％.硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢.含硅1－4％的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片.硅量增加,会降低钢的焊接性能.
3、锰（Mn）：在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30－0.50％.在碳素钢中加入0.70％以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40％.含锰11－14％的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等.锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能.
4、磷（P）：在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏.因此通常要求钢中含磷量小于0.045％,优质钢要求更低些.
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素.使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹.硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性.所以通常要求硫含量小于0.055％,优质钢要求小于0.040％.在钢中加入0.08-0.20％的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢.
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中,铬能显着提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性.铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素.
7、镍(Ni)：镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性.镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力.但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢.
8、 钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变).结构钢中加入钼,能提高机械性能. 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性.在工具钢中可提高红性.
9、钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂.它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性.改善焊接性能.在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀.
10、钒(V)：钒是钢的优良脱氧剂.钢中加0.5％的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性.钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力.
11、钨(W)：钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素.钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性.在工具钢加钨,可显着提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用.
12、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降.在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力.铌可改善焊接性能.在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象.
13、钴(Co)：钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料.
14、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜.铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能.缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5％塑性显着降低.当铜含量小于0.50％对焊接性无影响.
15、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧剂.钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢.铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显着提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力.铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能.
16、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度.
17、氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性.
18、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素.这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土.钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能.在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性.

❺ 引起钢材脆性破坏的主要因素有哪些应如何防止脆性破坏的发生呢

钢材的破坏分塑性破坏和脆性破坏两种。

脆性破坏：加载后，无明显变形，因此破坏前无预兆，断裂时断口平齐，呈有光泽的晶粒状。脆性破坏危险性大。

影响脆性破坏的因素
1.化学成分
2.冶金缺陷（偏析、非金属夹杂、裂纹、起层）
3.温度（热脆、低温冷脆）
4.冷作硬化
5.时效硬化
6.应力集中
7.同号三向主应力状态

1 ) 钢材质量差、厚度大：钢材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量过高,晶粒较粗,夹杂物等冶金缺陷严重,韧性差等；较厚的钢材辊轧次数较少，材质差、韧性低，可能存在较多的冶金缺陷。
(2) 结构或构件构造不合理：孔洞、缺口或截面改变急剧或布置不当等使应力集中严重。
(3) 制造安装质量差：焊接、安装工艺不合理,焊缝交错,焊接缺陷大,残余应力严重；冷加工引起的应变硬化和随后出现的应变时效使钢材变脆。
(4) 结构受有较大动力荷载或反复荷载作用：但荷载在结构上作用速度很快时（如吊车行进时由于轨缝处高差而造成对吊车梁的冲击作用和地震作用等），材料的应力- 应变特性就要发生很大的改变。随着加荷速度增大,屈服点将提高而韧性降低。特别是和缺陷、应力集中、低温等因素同时作用时,材料的脆性将显着增加。
（5）在较低环境温度下工作：当温度从常温开始下降肘,材料的缺口韧性将随之降低,材料逐渐变脆。这种性质称为低温冷脆。不同的钢种,向脆性转化的温度并不相同。同一种材料,也会由于缺口形状的尖锐程度不同,而在不同温度下发生脆性断裂。

为了防止钢材的脆性断裂，可以从以下几个方面着手：
1、裂纹
当焊接结构的板厚较大时（大于25mm），如果含碳量高，连接内部有约束作用，焊肉外形不适当，或冷却过快，都有可能在焊后出现裂纹，从而产生断裂破坏。针对这个问题，把碳控制在0.22%左右，同时在焊接工艺上增加预热措施使焊缝冷却缓慢，解决了断裂问题。
焊缝冷却时收缩作用受到约束，有可能促使它出现裂纹。措施是：在两板之间垫上软钢丝留出缝隙，焊缝有收缩余地，裂纹就不会出现。
把角焊缝的表面作成凹形，有利于缓和应力集中。凹形表面的焊缝，焊后比凸形的容易开裂，原因是凹形缝的表面有较大的收缩拉应力，并且在45°截面上焊缝厚度最小。凸形缝表面拉力不大，而45°截面又有所增强，情况要好的多。在凹形焊缝开裂的条件下，改用凸形焊缝，就不再开裂。
2、应力
考察断裂问题时，应力是构件的实际应力，它不仅和荷载的大小有关，也和构造形状及施焊条件有关。几何形状和尺寸的突然变化造成应力集中，使局部应力增高，对脆性破坏最为危险。施焊过程造成构件内的残余拉应力，也是不利的。因此，避免焊缝过于集中和避免截面突然变化，都有助于防止脆性断裂。
3、材料选用
为了防止脆性断裂，结构的材料应该具有一定的韧性。材料断裂时吸收的能量和温度有密切关系。吸收的能量可以划分为三个区域，即变形是塑性的、弹塑性的和弹性的。要求材料的韧性不低于弹性，以避免出现完全脆性的断裂，也没有必要高于弹塑性，对钢材要求太高，必然会提高造价。钢材的厚度对它的韧性也有影响。厚钢板的韧性低于薄钢板。
4、构造细部
发生脆性断裂的原因是存在和焊缝相交的构造缝隙，或相当于构造缝隙的未透焊缝。构造焊缝相当于狭长的裂纹，造成高度的应力集中，焊缝则造成高额残余拉应力并使近旁金属因热塑变形而时效硬化，提高脆性。低温地区结构的构造细部应该保证焊缝能够焊透。因此，设计时必须注意焊缝的施工条件，以保证施焊方便，能够焊透。

❻ 化学元素C、Mn、Si、S、P中,对钢材有害的元素是什么其中什么会使钢材产生“冷脆”.

S在通常情况下是有害元素.使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹.
P在一般情况下,是有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏.

❼ 影响钢材热脆性的有害化学元素是什么

影响钢材热脆性的有害化学元素是硫.
影响钢材冷脆性的有害化学元素是磷 .

❽ 化学元素C、Mn、Si、S、P中，对钢材有害的元素是什么其中什么会使钢材产生“冷脆”。

一般来说：化学元素C、Mn、Si、S、P中，对钢材有害的元素是S
P；S的主要危害是使钢材产生冷脆。但是，对于特殊的钢种，S也是有益的元素，如易切削钢等少数钢种，可以使得钢材的切削加工更宜进行。

❾ 钢中常存杂质中什么元素使钢易出现热脆

一、 硅：在钢中是有益元素
硅是由炼钢时加入的脱氧剂带入钢中的。由于硅的脱氧能力较强，硅与钢液中的 FeO能结成密度较小的硅酸盐以炉渣的形式被除去。脱氧后钢不可避免地残留着少量硅，这些残留下来的硅能溶于铁素体，使得铁素体强化，从而提高钢的强度、硬度和弹性。因此，硅在钢中是有益元素，但作为杂质元素存在时其质量分数应不超过0.4％。
二、 锰：在钢中是有益元素
锰是由炼钢时加入的脱氧剂带入钢中的。锰从 FeO中夺取氧形成MnO进入炉渣。锰不能与硫化合成MnS，以减少硫对钢的有害影响，改善钢的热加工性能。在室温下，锰大部分溶于铁素体，对钢有一定的强化作用。因此，锰在钢中是有益元素，但作为杂质元素存在时其质量分数应不超过0.8％。
三、 硫：在钢中是有害元素
硫是由生铁和燃料带入的杂质，炼钢时难以除尽。在固态下硫不深于铁，而以 FeS的形式存在，FeS与Fe能形成低熔点的共晶体（Fe+FeS），熔点仅为985℃，且分布在奥氏体晶界上。当钢在1000~1200℃压力加工时，由于低熔点共晶体熔化，显着减弱晶粒之间的联系，使钢材在压力加工时沿晶界开裂，这种现象为热脆。因此，钢中硫的质量分数必须严格控制。
为了消除硫所形成的热脆，在炼钢时必须增加锰。由于 Mn与S能形成高熔点（1620℃）的MnS，并呈粒状分布在晶粒内，MnS在高温时有一定的塑性，从而避免了钢的热脆。 硫虽然产生热脆，但对改善钢材的切削加工性能却有利。如在硫的质量分数较高的钢（ Ws＝0.08％~0.45％）中适当提高锰的质量分数（WMn＝0.70～1.55％），可形成较多的MnS，在切削加工中MnS能起断屑作用，可改善钢的切削加工性，这种钢称为易切削钢，广泛应用于标准件等的生产。
四、 磷：在钢中是有害元素
磷是由生铁和燃料带入的杂质，炼钢时难以除尽。磷能全部熔于铁素体，提高了铁素体的强度、硬度；但在室温下钢的塑性、韧性急剧下降，变脆，这种现象称为冷脆。所以，磷是一种有害杂质元素，因此要严格控制磷在钢中的含量。 磷的有害作用在一定条件下也可以转化，例如易切削钢，把磷的含量提高到 W p ＝0.05％~0.15％，使铁素体脆化，从而改善钢的切削加工性能。在炮弹钢（W c ＝0.60％～0.90％、W Mn ＝0.60％~1.0％）中加入较多磷，可使钢的脆性增大，炮弹爆炸时碎片增多，增加杀伤力。