什么物理反应能让钢铁脆断

㈠ 钢铁为什么会发生氢脆断裂

氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹，又称白点。氢脆只可防，不可治。氢脆一经产生，就消除不了。在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程（如电镀、焊接）中进入钢材内部的微量氢(10的负6次方量级)在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理（例如加热到200℃以上数小时，可使内氢减少）恢复钢材的性能。因此内氢脆是可逆的。在金属凝固的过程中，溶入其中的氢没能及时释放出来，向金属中缺陷附近扩散，到室温时原子氢在缺陷处结合成分子氢并不断聚集，从而产生巨大的内压力，使金属发生裂纹．在应力作用下，固溶在金属中的氢也可能引起氢脆．金属中的原子是按一定的规则周期性地排列起来的，称为晶格．氢原子一般处于金属原子之间的空隙中，晶格中发生原子错排的局部地方称为位错，氢原子易于聚集在位错附近．金属材料受外力作用时，材料内部的应力分布是不均匀的，在材料外形迅速过渡区域或在材料内部缺陷和微裂纹处会发生应力集中．在应力梯度作用下氢原子在晶格内扩散或跟随位错运动向应力集中区域．由于氢和金属原子之间的交互作用使金属原子间的结合力变弱，这样在高氢区会萌生出裂纹并扩展，导致了脆断． 另外，由于氢在应力集中区富集促进了该区域塑性变形，从而产生裂纹并扩展． 还有，在晶体中存在着很多的微裂纹，氢向裂纹聚集时有吸附在裂纹表面，使表面能降低，因此裂纹容易扩展．

㈡ 决定钢材硬度、强度、韧性、弹性的物质是什么

对钢材性能产生影响的元素
钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要，要有不同的元素含量．
（
1
）碳；含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．
（
2
）硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．
（
3
）磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的．
（
4
）锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．
（
5
）硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．
（
6
）钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性．
（
7
）铬；能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用．
（
8
）钒；能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性．当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性．
（
9
）钼；可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力．
（
10
）钛；能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性．在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象．
（
11
）镍；能提高钢的强度和韧性，提高淬透性．含量高时，可显着改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力．
（
12
）硼；当钢中含有微量的（
0.001
－
0.005
％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高．
（
13
）铝；能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效．提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等．
（
14
）铜；它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显．

㈢ 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。

㈣ 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。

㈤ 哪些因素可使钢材变脆

从理论角度来讲影响钢材脆性的主要因素是钢材中硫和磷的含量问题；
如果工艺路线不经过热处理那么这个因素影响就小一些；
如果工艺路线走热处理这一步（含锻打，铸造）那么这个影响就相当的明显；
就必须采取必要的措施；
1；
设计选材上尽量避开对热影响区和淬火区敏感的材料；
2不得已而用之那么就要在工艺上采取预防措施；
建议再仔细查阅一下金属材料学；
3设计过程中采取防脆断措施如工艺圆角；
加强筋；
拔模等；
有很多；
建议查阅机械设计手册中的工艺预防措施和手段；

㈥ 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。

(6)什么物理反应能让钢铁脆断扩展阅读：

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。

㈦ 铁可以脆性断裂吗具体方法。

铁能脆性断裂，方法：直接将铁烧红后立即投入冰水中急冷，钢铁韧性会下降，脆性增大。打击会脆性断裂。

脆性断裂一般发生在高强度或低延展性、低韧性的金属和合金上。另一方面，即使金属有较好的延展性，在下列情况下，也会发生脆性断裂，如低温，厚截面，高应变率（如冲击），或是有缺陷。脆性断裂引起材料失效一般是因为冲击，而非过载。
经长期研究，人们认识到，过去我们把材料看做毫无缺陷的连续均匀介质是不对的。材料内部在冶炼、轧制、热处理等各种制造过程中不可避免地产生某种微裂纹，而且在无损探伤检验时又没有被发现。那么，在使用过程中，由于应力集中、疲劳、腐蚀等原因，裂纹会进一步扩展。当裂纹尺寸达到临界尺寸时，就会发生低应力脆断的事故。
脆性断口宏观特点： ¨ 断口平齐而光亮，且与正应力垂直；
¨ 断口呈人字或放射花样；

㈧ 能让钢铁变碎渣，比硫酸还猛，最神奇的化学物品是什么

最神奇的化学物品应该是镓，我相信大家可能都没有听说过这种化学物品，即使是对于一个理科生，你说起镓这种化学药剂，可能对方也是一脸懵，这也是情有可原的，因为镓这种化学物品的“力量”实在是太强大了，它能够让钢铁马上变成碎渣，简直比硫酸这种化学物品还是厉害千百倍！

镓这种物质的应用领域却是比较多的，主要是用于工业用途，很多制造半导体的氮化镓、砷化镓、磷化镓半导体都是需要用到镓这种物质的！其次呢，镓还广泛应用于医学上，这种物质对啮齿动物的肿瘤很有疗效，并且在癌症病人的身上得到了印证！

㈨ 什么物质可以让铁脆性断裂。

氢脆断裂：氢可以在冶炼和焊接过程中侵人金属，造成材料韧度降低导致断裂。焊条在使用前需要烘干，就是为了防止氢脆断裂。

㈩ 什么液体可以让铁变脆易断

是液氮，液氮喷到钢铁上迅速汽化，使钢铁温度急剧降低，就会变得非常的脆。