钢在高温下的脆化理论
热脆现象名词解释
热脆现象名词解释
热脆现象是指某些钢材在400～500℃温度区间长期停留后，室温下的冲击值会明显下降。
这种现象的出现是因为合金在远未达到其理论熔点的情况下受到加热，导致晶介破裂，从而呈现出一种非常脆和酥的状态。
热脆的具体表现如下：
合金在加热到远未达到其理论熔点的情况下，会出现一敲就散架的现象，看起来好像是太脆、太酥了，所以被称为热脆。
当钢材在1000℃~1200℃的压力加工时，会沿着这些低熔点共晶体的边界开裂，钢材将变得极脆，这种现象称为热脆。
综上所述，热脆现象是由于合金在特定的温度区间长期停留和加工导致的，它使得钢材变得非常脆弱，容易断裂。
【】金属材料力学性能基本知识及钢材的脆化
金属材料力学性能基本知识及钢材的脆化金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料，这不仅是由于其来源丰富，生产工艺简单、成熟，而且还因为它具有优良的性能。
通常所指的金属材料性能包括以下两个方面：1.使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等），化学性能（耐蚀性、热稳定性等）。
使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。
2工艺性能即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷、热加工的性能，例如锻造，焊接，热处理，压力加工，切削加工等方面的性能。
工艺性能对制造成本、生成效率、产品质量有重要影响。
1.1材料力学基本知识金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当外力达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至断裂。
材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。
锅炉压力容器材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等这些性能指标可以通过力学性能试验测定。
1.1. 1强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。
材料强度指标可以通过拉伸试验测出。
把一定尺寸和形状的金属试样（图1〜2）装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。
根据试样在拉伸过程中承受的载荷和产生的变形量之间的关系，可绘出该金属的拉伸曲线（图1—3）。
在拉伸曲线上可以得到该材料强度性能的一些数据。
图1—3 所示的曲线，其纵坐标是载荷P（也可换算为应力d）,横坐标是伸长量AL（也可换算为应变e）。
所以曲线称为P—AL曲线或一一s曲线。
图中曲线A是低碳钢的拉伸曲线，分析曲线A,可以将拉伸过程分为四个阶段：1.弹性阶段即曲线的o-e段，在此段若加载不超过e点的应力值，卸载后试件的变形可全部消失，故e点的应力值为材料只产生弹性变形时应力的最高限，称为弹性极限，曲线的。
第一类,二类回火脆性
第一类回火脆性合金钢淬火后于250℃～400℃范围回火后产生的回火脆性，呈晶间型断裂特征，且不能用重新加热的方法消除，故又称为不可逆回火脆性。
主要产生在合金结构钢中。
在200～350℃之间回火时出现的第一类回火脆性又称低温回火脆性。
如在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。
此时若再在200～350℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。
由此可见，第一类回火脆性是不可逆的，故又可称之为不可逆回火脆性。
几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。
如含碳不同的Cr-Mn钢回火后的冲击韧性均在350℃出现一低谷。
第一类回火脆性不仅降低室温冲击韧性，而且还使冷脆转变温度50％FATTe[钢料的冲击韧性随测试温度的下降而出现显著下降时所对应的温度，即使钢料由韧性状态转变为脆性状态的温度称为冷脆转变温度，用50％FATT(℃）表示，详见金属力学性能]升高，断裂韧性KIe下降。
如Fe-0.28 C-0.6 4Mn-4.82Mo钢经225℃回火后KIe为117.4MN／m，而经300℃回火后由于出现了第一类回火脆性，使KIe降至73.5MN／m。
出现第一类回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少数为穿晶解理断裂。
影响笫一类回火脆性的因素主要是化学成分。
可以将钢中元素按其作用分为三类。
1)有害杂质元素，其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等。
钢中存在这些元素时均将导致出现第一类回火脆性。
不含这些杂质元素的高纯钢没有或能减轻第一类回火脆。
2)促进第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有M n、Si、cr、Ni、V 等。
这一类合金元素的存在能促进第一类回火脆性的发展。
有的元素单独存在时影响不大，如Ni。
但当Ni与Si同时存在时则也能促进第一类回火脆性的发展。
部分合金元素还能将笫一类回火脆性推向较高的温度，如Cr与Si。
3)减弱第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有Mo、W、Ti、A l等。
关于35CrMo钢的回火脆性的讨论
※理论上，35CrMo 钢究竟有没有第二类回火脆性呢?我认为应该没有。 因为正常的 35CrMo 钢所加入的 Mo 其中有个作用就是为了达到"没有回火脆 性倾向"的，但具体到"man"，"shaod"所述的 35CrMo 钢，我认为不能排除有回火 脆性的问题。因为回火脆性不但与冷却速度有关而且还与钢的化学成分(主要合 金元素，特别是杂质元素的含量)，组织状态，原始 A 晶粒度，强度等因素有关 系。 例 1，35CrMo 钢若经高温锻造后出现严重的 W 组织，接着对该钢进行调质 处理时，该钢就很可能出现第二类回火脆性。 例 2，35CrMo 钢的主要合金元素达标，而其杂质含量若严重超标的话(特别是 P，As，S，Sn 等)，这样尽管我们认真对该钢进行了调质处理，但也不能排除出
由此在结合我们加工中回火后缓冷零件加工容易，而快冷零件加工中有粘刀。 不断屑等现象存在，看来的确有回火脆性现象，我们也调整了热处理工艺，在此 我要谢谢大家的帮助。但让我现在也闹不明白的是：为什么两种工艺下的冲击韧 性会相差无几？
连铸坯质量
侧固液相界面捕捉，在内弧侧距表
面约10mm处，有一夹杂物集聚带。 大型夹杂物多集中于内弧侧
1/5~1/4厚度处。
直结晶器+2~3m垂直段：注流冲击 是对称的，液相内夹杂物得到上浮， 同时夹杂物分布也比较均匀。见右 图和下页图
1 弧形连铸机 2 直结晶器的弧形连铸机 3 立式连铸机
连铸机机型对大型夹杂物的影响
30 30
CaO- SiO2-Al2O3
Al2O3 ，Al2O3〃SiO2 Al2O3-MnO-CaO，Al2O3
⑵ 如何分析夹杂物对产品质量的影响
应从以下几个方面着手分析： ①夹杂物的形态和组成。塑性夹杂和球形不变形夹杂对钢性能的影响 不同，沿轧制方向伸长的塑性夹杂使钢横向力学性能恶化。MnS夹杂 能变形,FeO和MnO夹杂能稍变形,SiO2 和Al2O3 夹杂不变形。FeS、 FeO熔点低使钢产生热脆，MnS熔点高改善钢的热脆。 ②夹杂物的大小和聚集状态。夹杂物会使钢材产生分层，夹杂物越大， 影响越大。但即使存在着小的夹杂物聚集，也可能使钢材分层。
③ 预防及消除方法： — 结晶器铜板表面最好镀铬或 镀镍，减少铜的渗透； — 适当控制钢中残余元素，如 ω[Cu] ＜0.20%； — 降低钢中硫含量，并控制合 适的[Mn]/[S]比大于40； — 控制钢中Al、N含量，选择合 适的二冷制度。
⑸ 皮下气泡与气孔
① 缺陷特征：在铸坯皮下存在的直径约1mm,长约10mm,沿柱状晶生 长方向分布的气泡称为皮下气泡。若裸露于铸坯表面的气泡称为表面气 泡；小而密集的小孔叫皮下针孔。
①连铸时钢液凝固速度快，夹杂物集聚长大机会少→尺寸较小，不易从 钢液中上浮。
②连铸过程中多了中间包装臵，钢液与大气、熔渣、耐材接触时间长易
钢结构名词解释
塑形破坏：破坏前延续时间长，变形大，破坏前有先兆，有明显缩颈现象，断口与作用力呈45度角，断口呈纤维状。
热脆：高温时，硫化铁融化使钢材变脆，因而在焊接或热加工时，会出现热裂纹。
蓝脆：温度达到250度时，抗拉强度局部提高，而塑形降低，钢材呈现脆性，表面发蓝。
应力集中：构件形状突然改变或或材料不连续的地方，应力分布不均匀而出现局部应力增大。
时效硬化：冶铁时留在纯铁体中的碳和氮的固溶体，不稳定，随时间增加逐渐从纯铁体中析出，阻碍纯铁体塑性变形，使得纯铁体强度增大塑性和韧性降低。
可靠性：结构或构件在规定时间内，规定条件下完成预定功能的概率，是结构安全性和耐久性的总称。
脆性破坏：无任何迹象的从应力集中处断裂，断口齐平，呈有光泽晶粒状冷脆:在低温下P以及P和纯铁体形成的不稳定固溶体会使钢材变脆，提高钢材强度和抗锈蚀性但会使塑性和韧性严重降低，不利于钢材冷加工疲劳破坏：钢材在反复荷载作用下，虽然应力低于抗拉强度甚至屈服点，也会发生破坏柱子曲线：压杆失稳时，临界应力与长细比λ之间的关系曲线高强钢材：通过各种可能的技术措施提高钢材的强度，但对其他性能削弱并不大的钢材冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力，是反映强度和塑性的综合指标。
冷弯性能：表示钢材塑性变形能力的综合指标，直接反映材质优劣及内部有无缺陷。
屈强比：钢材屈服强度与抗拉强度之比。
屈强比表明设计强度的一种储备，屈强比愈大，强度储备愈小，不够安全；屈强比愈小，强度储备愈大，结构愈安全，但当钢材屈强比过小时，其强度利用率低，、不经济。
换算细长比：钢材具有较好的塑性和韧性为啥还会发生脆性破坏？答：化学成分，冶金缺陷，钢材硬化，温度影响，应力集中，反复荷载选用钢材考虑哪些因素？答：要使结构安全可靠，要最大可能节约钢材和降低造价。
1结构类型和重要性2荷载性质3连接方法4工作条件焊接残余应力对结构性能有哪些影响？答：1对结构静力2对结构刚度3对压杆稳定系数4对疲劳强度5对低温冷脆钢材中残余应力形成原因？答：1焊接时不均匀升温冷却2钢材轧制3钢材冷加工影响受弯构件整体稳定承载力的因素答：1荷载作用种类，位置及梁端支撑情况2截面抗弯刚度3截面抗扭刚度4侧向支撑点的间距5梁高为啥钢结构设计采用理想弹塑性模型？答：钢材拉压等强，各向同性，采用弹塑性材料理论性分析结果与试验结果较吻合。
第六章_连铸坯质量及控制解读
基本分布在方坯厚度的1/4处并垂直于铸坯表面，可能延伸到断 面中央附近，产生的主要原因：由于坯壳再二冷下段，铸坯表面 温度回升引起。
带液相弯曲的弧形/立弯连铸机矫直时仅在铸坯内部受张应力作 用一侧发生的裂纹。 拉辊压力过大造成的与拉辊压下方向平行的一种中心裂纹。
内 部 缺 陷
断面 中心 星状
断面裂纹 中心星 状裂纹
B类：氧化铝类
夹杂物分类
C类：硅酸盐类 D类：钙铝酸盐类 DS（E）类：氮化物类
形 状 缺 陷
菱形 变形 鼓肚 变形
结晶器锥度不当、坯壳冷却不均匀、厚度差别大，使坯壳在结晶器和二冷区布均匀收缩 造成。 坯壳受钢水静压力的作用而鼓胀成为凸面的现象。
6.4.3表面缺陷
连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加 工前是否需要精整，影响金属收得率和成 本，还是铸坯热送和直接轧制的前提条件。 连铸坯表面质量和钢液在结晶器中的凝固 密切相关，从根本上说，控制铸坯表面质 量就是控制结晶器中的坯壳的形成问题。
表 表面夹渣 面 皮下夹杂 钢水纯净度、保护渣的化学组成、物理性能、液面的波动情况。 缺 气孔 在钢水的凝固过程中，钢中存在C、H、O等元素在凝固界面富集， 陷 气泡 CO、H2分压大于钢水静压和大气压力之和而产生气泡。 表面增 其也是一种偏析。在最终凝固结构中溶质浓度分布不均匀，最先凝固部分溶质 碳偏析 含量较低，而后凝固部分溶质含量较高，这种成分不均匀的现象称偏析。 凹坑 重皮 由于坯壳和结晶器壁间周期性接触和收缩而产生的皱纹，严重的如山谷状的凹 陷，称为凹坑。钢水在凹陷部位渗漏出来，再在结晶器壁重新凝固，称重皮。
2．钢含碳量：低碳钢和高碳钢有较大的柱 状晶区；含碳量为0.18~0.45%的钢种有较 大的等轴晶区。 3．铸机机型（弧形）：内弧侧柱状晶长度 大于外弧侧柱状晶的长度。 4．铸坯断面：铸坯断面增大到一定程度后， 等轴晶率显著提高。
焊接热影响区的脆化机理及防治措施
预热和后热处理
对焊接材料进行预热和后热处理，降低材料在焊接过程中的温度变 化，减少脆化倾向。
焊接材料选择与控制
选择合适的材料
根据焊接工艺和材料性能要求，选择具有良好韧 性和抗脆化性能的焊接材料。
控制材料成分
严格控制焊接材料的化学成分，避免有害杂质和 气体含量过高，提高材料的纯净度和质量。
效果评估
经过防治措施的实施，该大型钢结构的焊接热影响区脆化问题得到了 有效解决，结构的安全性和稳定性得到了显著提高。
案例二：某汽车零部件焊接热影响区脆化防治
背景介绍
某汽车零部件在焊接过程中，由于热影响区的温度变化导 致材料脆化，影响了产品的质量和性能。
防治措施
采用特殊的焊接工艺和材料，如激光焊接、铝合金材料等 ，以降低热影响区的温度梯度。同时，对焊接后的零部件 进行热处理和应力消除，以减少脆化倾向。
焊后处理
焊后采取适当的热处理、冷却方式、消除应力等措施，改善材料的微观组织和力学性能， 提高抗脆化能力。例如，采用焊后回火处理、快速冷却、振动消除应力等方式，改善材料 的韧性和抗脆性。
THANKS
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效果评估
经过防治措施的实施，该航空航天材料的焊接热影响区脆化问题得到了 有效解决，飞行器的安全性和稳定性得到了显著提高。
05
未来研究方向展望
新型焊接技术应用研究
激光焊接技术
激光功率密度高，加热速度快，热影响区小，可有效减少脆化现 象。
电子束焊接技术
电子束焊接能量密度高，焊接速度快，对热影响区的加热时间短 ，有助于降低脆化风险。
根据测试结果评估脆化程度。
裂纹检测
钢材的热脆现象名词解释
钢材的热脆现象名词解释
钢材的热脆现象是指在高温下，钢材的脆性增加，容易发生断裂或开裂的现象。
这种现象主要由于钢材中的碳元素与铁元素形成碳化物的倾向性增加，导致晶界的脆性增加。
当钢材受到高温加热时，晶界处的碳化物会发生聚集，形成脆性相，从而降低了钢材的韧性和延展性，使其更容易发生断裂或开裂。
热脆现象在钢材的加工、焊接和热处理过程中尤为重要。
当钢材受到高温热处理或焊接时，如果温度过高或冷却速度不合适，就容易引发热脆现象，导致钢材的性能下降甚至失效。
因此，在钢材的加工和使用过程中，需要合理控制温度和冷却速度，选择合适的热处理工艺和焊接方法，以避免热脆现象的发生。
为了防止钢材的热脆现象，可以采取一些措施，例如添加合适的合金元素，如镍、铬、钼等，来稀释碳元素的浓度，减少碳化物的形成；控制加热和冷却速度，避免快速冷却引发热应力；进行适当的预热和后热处理，以改善钢材的晶界结构和性能等。
这些措施可以有效地减少钢材的热脆现象，提高其韧性和可靠性。
高温合金钢的氢脆性能研究
高温合金钢的氢脆性能研究高温合金钢是一种用于耐高温环境下工作的重要材料。
然而，高温条件下，合金钢易受到氢脆的影响，这是一种导致材料脆性增加和可靠性下降的现象。
因此，了解和研究高温合金钢的氢脆性能成为提高其应用性能和可靠性的关键。
氢脆性能指的是合金钢在含氢环境中的脆性程度。
当高温合金钢与氢发生相互作用时，氢会渗入到钢中，并与钢中的碳和其他元素形成氢化物。
氢化物的存在会导致材料内部产生应力集中，破坏了材料的结构完整性，进而导致脆性断裂的发生。
因此，研究高温合金钢的氢脆性能就是研究合金钢在含氢环境下的脆性断裂行为和机理。
高温合金钢的氢脆性能研究需要从以下几个方面进行：1. 氢脆性能测试方法：为了准确评估高温合金钢的氢脆性能，需要选择合适的测试方法。
常用的测试方法包括氢脆试验、拉伸试验、冲击试验等。
氢脆试验是一种模拟实际工作环境中含氢条件下的脆断试验，通过观察和测量试样的断口形貌和力学性能变化，来评估材料的氢脆性能。
2. 合金钢成分对氢脆性能的影响：高温合金钢的成分对其氢脆性能有着重要的影响。
常见的元素包括碳、铁、铬、钼、钴等。
其中，碳和氢的相互作用会导致氢与碳形成CH(n)的化合物，进而引起氢脆。
因此，需要研究不同成分合金钢的氢脆性能，并分析成分对氢脆性能的影响机制。
3. 微观结构与氢脆性能的关系：高温合金钢的微观结构对氢脆性能也有着显著的影响。
微观结构包括晶粒尺寸、晶界、相分布等。
大晶粒容易引起应力集中，从而加剧氢脆的程度。
晶界和相分布在氢脆性能方面也有重要作用。
因此，需要通过金相显微镜、透射电子显微镜等技术手段，研究高温合金钢的微观结构与氢脆性能的关系。
4. 氢脆机制：氢脆性能研究还需要理解氢脆的发生机制。
目前，关于氢脆机制的理论模型有多种，包括氢原子扩散模型、氢原子应力松弛模型、氢原子诱导位错形成模型等。
这些模型可以帮助我们理解氢脆的原因和机制，进而指导材料的设计和工程应用。
综上所述，高温合金钢的氢脆性能研究是一项重要的研究课题，对于提高合金钢材料的应用性能和可靠性具有重要意义。
10crni2mo3cu2v耐热钢的高温析出与脆化机制 -回复
10crni2mo3cu2v耐热钢的高温析出与脆化机制-回复“10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢的高温析出与脆化机制”引言：10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢是一种常用于高温工作环境中的耐热合金材料。
然而，在长时间高温暴露下，该材料会经历析出和脆化现象。
本文旨在探讨10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢高温析出与脆化的机制，并从材料组成、微观结构变化、力学性能等方面进行分析和解读。
1. 10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢的组成及特性：10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢的化学成分主要包括Cr、Ni、Mo、Cu、V等元素。
其具有优异的耐高温性能、耐腐蚀性和强度。
其中，Cr元素提高了钢材的耐腐蚀性，Ni元素提高了钢的强度和塑性，Mo元素提高了钢的耐高温性能，Cu元素提高了钢的抗环境应力腐蚀性能，V元素可细化晶粒。
2. 高温析出现象：高温下，10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢中的合金元素会发生析出现象。
通常，主要有两种类型的析出：溶质析出和析出相析出。
溶质析出是指溶解固溶体中的某些元素在高温下与其他元素结合形成新的相。
析出相析出是指在高温下，硬质相颗粒会在晶界或晶内析出，导致材料的硬度增加。
3. 析出相对10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢的影响：在高温实际工作环境中，析出相的形成和分布对10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢的性能产生重要影响。
一方面，析出相中的硬质相颗粒会导致材料的硬度增加，改变材料的力学性能。
另一方面，析出相的形成会导致晶界和晶内的取向关系异常，影响材料的晶界强化机制。
4. 高温脆化机制：高温脆化是指材料在高温下失去韧性的现象。
10CrNi2Mo3Cu2V耐热钢高温脆化的机制主要与碳、氮元素和硬质相颗粒有关。
研究表明，高温下，碳和氮元素会偏析到晶界附近，使晶界区域出现碳化物或氮化物的析出，这会导致晶界弱化和韧性降低。
另外，硬质相颗粒在晶界上会形成应力集中点，也会降低晶界的强化效果，从而导致晶界脆化。
高温环境下钢材的力学性能探讨
高温环境下钢材的力学性能探讨【摘要】概述了钢的高温力学性能，分析了各类影响因素之间的关系。
结果表明，高温变形时晶界强度的降低和晶界滑移的发生是产生高温脆性的根本原因。
【关键词】高温脆性;热塑性力学性能0.引言影响钢材力学性能的主要因素来自其化学成分、内部组织及晶粒度，轧钢生产工作者长期以来就期望在生产之前便可定量预报钢材的性能，并在不断地进行有关方面的研究。
含碳2％以下的铁碳合金称为钢。
炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下。
炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧生成CO气体逸出，其它Si、P、Mn等氧化后进入炉渣中。
S部分进入炼渣中，部分则生成SO2排出。
当钢水成份和温度达到工艺要求后，即可出钢。
为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。
1.钢的高温力学性能概述众多研究结果表明，在钢的熔点附近至600℃温度区间，存在三个明显的脆性温度区域。
1区的脆性是由于晶界熔化所致；2区的脆J比是由于硫化物、氧化物在晶界析出，降低了晶界强度所致；3区则是由于沿原奥氏体晶界析出的先共析铁素体所致。
由于钢的化学成分、应变速率等条件的不同，三个脆性区不一定同时表现出来，第2脆性区有时并不出现。
钢的高温力学性能受很多因素的影响，如热履历、化学成分、应变速率、冷却速率、奥氏体晶粒度、析出物、动态再结晶等。
这些可变因素增加了研究、理解钢的高温力学性能的复杂性，同时也为钢的高温力学性能的改善提供了条件。
2.化学成分对钢材力学性能的影响钢中各种元素对高温延塑性的影响主要表现在以下几个方面：是否改变奥氏体向铁素体转变的温度和速率；是否形成析出物；是否偏聚在晶界，从而改变晶界的强度。
下面着重讨论C、S、P、N、Al、Ti等元素对钢的高温延塑性的影响。
2.1碳的影响当碳含量变化时，塑性槽的宽度和位置发生变化，但其深度不变。
钢材断裂和温度的关系
钢材断裂和温度的关系钢材断裂与温度的关系钢材作为一种常见的结构材料，在多种工程领域广泛应用。
然而，钢材的性能受到温度的影响，这一关系对于设计和使用钢结构至关重要。
本文将探讨钢材断裂与温度的关系，并深入分析其中的原因。
钢材的断裂行为受到温度变化的显著影响。
一般而言，低温会增加钢材的脆性，而高温则会降低钢材的强度。
在低温环境下，钢材的断裂韧性会大大降低，容易发生脆性断裂。
这主要是由于低温下钢材的晶体结构发生变化，导致其内部的应力分布不均匀，从而引发断裂。
相反，在高温环境下，钢材的晶体结构发生塑性变形，使其能够更好地抵抗外部应力，从而减少断裂的可能性。
钢材在不同温度下的断裂机制也有所不同。
在低温下，钢材的断裂主要是由于晶体结构的脆性断裂引起的。
晶体结构中的晶界和晶体内部的缺陷会在外部应力作用下迅速传播，导致断裂。
而在高温下，钢材的断裂主要是由于塑性变形引起的。
高温下，钢材的晶体结构变得更加柔软，能够更好地承受外部应力，从而降低了断裂的风险。
钢材的合金成分也会对其断裂性能产生影响。
不同的合金元素对钢材的断裂行为有不同的影响。
例如，添加一定量的镍和铬可以提高钢材的耐腐蚀性，但过多的添加会降低钢材的韧性，增加断裂的风险。
因此，在设计和选择钢材时，需要综合考虑温度环境以及合金成分对断裂性能的影响。
钢材断裂与温度之间存在着密切的关系。
温度的变化会对钢材的断裂行为产生显著影响，低温会增加脆性断裂的风险，而高温则会降低钢材的强度。
此外，钢材的断裂机制和合金成分也会对其断裂性能产生影响。
因此，在设计和使用钢结构时，必须合理考虑温度因素，以确保钢材的安全可靠性。
钢材在低温、中温、高温下,性能不同
3.3.1 温度不同用途的压力容器的工作温度不同。
钢材在低温、中温、高温下，性能不同。
高温下，钢材性能往往与作用时间有关。
介绍几种情况的影响:一、短期静载下温度对钢材力学性能的影响1、高温下在温度较高时，仅仅根据常温下材料抗拉强度和屈服点来决定许用应力是不够的，一般还应考虑设计温度下材料的屈服点。
2、低温下随着温度降低，碳素钢和低合金钢的强度提高，而韧性降低。
当温度低于20℃时，钢材可采用20℃时的许用应力。
韧脆性转变温度——（或脆性转变温度）当温度低于某一界限时，钢的冲击吸收功大幅度地下降，从韧性状态变为脆性状态。
这一温度常被称为韧脆性转变温度或脆性转变温度。
图 3-3 温度对低碳钢力学性能的影响(图3-4 低碳钢冲击吸收功和温度的关系曲线)低温变脆的金属：具有体心立方晶格的金属如碳素钢和低合金钢。
低温仍有很高韧性的金属：面心立方晶格材料如铜、铝和奥氏体不锈钢，冲击吸收功随温度的变化很小，在很低的温度下仍具有高的韧性。
二、高温、长期静载下钢材性能蠕变现象：在高温和恒定载荷的作用下，金属材料会产生随时间而发展的塑性变形，这种现象被称为蠕变现象。
一定的应力作用下，碳素钢（>420度）合金钢(>400-500度)时发生蠕变。
蠕变的危害:蠕变的结果是使压力容器材料产生蠕变脆化、应力松弛、蠕变变形和蠕变断裂。
因此,高温压力容器设计时应采取措施防止蠕变破坏发生。
1、蠕变曲线蠕变曲线三阶段：减速蠕变，恒速蠕变，加速蠕变。
oa线段——试样加载后的瞬时应变。
a点以后的线段——从a点开始随时间增长而产生的应变才属于蠕变。
蠕变曲线上任一点的斜率表示该点的蠕变速率。
ab为蠕变的第一阶段:即蠕变的不稳定阶段，蠕变速率随时间的增长而逐渐降低，因此也称为蠕变的减速阶段。
bc为蠕变的第二阶段:图3-5 蠕变应变与时间的关系在此阶段，材料以接近恒定蠕变速率进行变形，故也称为蠕变的恒速阶段。
cd为蠕变的第三阶段:在这阶段里蠕变速度不断增加，直至断裂。
什么是475℃脆性和σ相脆性化
什么是475℃脆性和σ相脆性化什么是475℃脆性和σ相脆性化(1)475℃脆性铬含量大于15%的铁素体钢、铁素体含量较高（不小于15%）奥氏体不锈钢和双相不锈钢，在400～500℃较长时间保温会产生强烈脆性化，并使钢的强度、硬度显著提高，因为是在475℃附近最易出现，所以叫475℃脆性。
产生475℃脆性的原因是α’相的析出。
α’相是种富Cr相，含Cr量可高达61%～82%，含铁量为37%～17.5%，尺寸为10～20nm，此相具有体心立方结构且无磁性，晶格常数为0.2877nm，介于铁与铬的晶格常数之间。
图1-9是Fe-Cr合金中α’相存在的相图，从相图中可以看出，α’相的产生是由于520℃以下σ→α+α’反应的结果。
由于α’相析出较为缓慢，因此，从α’相在α相的溶解度线以上加热所得到的单相α，即使在空冷的条件下，也不会有α’相的析出。
只有在520℃以下长时间保温，α’相才会析出，从而导致钢的脆化。
当重新加热到550℃以上时。
由于α’相的溶解，又会使钢的塑性、韧性得到恢复。
由于α’相析出是在铁素体基础上，铁素体含量增加就是增加475℃脆性的敏感性。
(2)σ相脆化铁素体不锈钢或含有铁素体的不锈钢，在500～925℃范围内加热或停留时，就会产生严重的脆化，也就是σ相的析出脆化。
在不锈钢中σ相的名义成分是Fe、Cr，但实际上由于Ni、Mo等原子参与析出，该相的实际成分应为(FeNi)x(CrMo)y, σ相是一种无磁且具有高硬度的脆性相。
σ相析出会引起不锈钢的韧性下降。
由于σ相富Cr，还会富Mo、Si，因而在其周围常常会出现贫Cr（或MO、Si）区，或由于σ相本身的选择性溶解而降低钢的耐蚀性。
实践表明，在常温下使用的不锈钢是会析出σ相的，但在一定温度下，不锈钢中的铁素体会促进σ相析出，一般认为σ相直接产生于铁素体相，即α→σ转变。
因此，铁素体形成元素会促进σ相析出。
在含有铁素体组织的不锈钢（如铁素体不锈钢、双相不锈钢及含有一定铁素体的奥氏体不锈钢）都比较容易产生σ相脆化。
高温合金钢的塑性断裂行为与机理分析
高温合金钢的塑性断裂行为与机理分析摘要：高温合金钢是一种具有优异高温力学性能的重要结构材料，广泛应用于航空航天、能源和化工等领域。
然而，在高温环境下，高温合金钢容易发生塑性断裂，严重影响其使用寿命和安全性。
本文将对高温合金钢的塑性断裂行为与机理进行深入分析，以期对其改进与优化提供科学指导。
1. 引言高温合金钢由于具有高强度、高耐热性和良好的抗蠕变性能，成为许多高温环境下的首选材料。
然而，在高温条件下，高温合金钢易受到多种因素的影响，导致其发生塑性断裂，限制了其应用范围和寿命。
因此，了解高温合金钢的塑性断裂行为与机理，对于改进材料的性能和使用寿命具有重要意义。
2. 塑性断裂行为的基本特征塑性断裂是指在拉伸或扭转过程中，材料在继续变形之前发生断裂。
高温合金钢的塑性断裂行为具有以下基本特征：断口呈现韧性断裂特征，表面有明显的颗粒状、条纹状或鱼鳞状形貌；破裂面一般呈现沿晶断裂特征，存在晶界脆化；塑性断裂韧性随温度升高而下降。
3. 塑性断裂机理的研究进展高温合金钢的塑性断裂机理主要包括强化相裂纹扩展、孔洞扩展和晶界脆化等机制。
强化相裂纹扩展是指合金中的强化相颗粒在高应力作用下逐渐发生断裂并扩展，导致材料的塑性断裂。
孔洞扩展是指材料中的孔洞在高应力作用下逐渐扩大并连通，最终导致材料破裂。
晶界脆化是指晶界处的化学成分和微观结构发生变化，使晶界区域的强度降低，从而影响材料的塑性断裂。
4. 影响塑性断裂的因素高温合金钢的塑性断裂受到多种因素的影响，主要包括应力水平、温度、载荷速率、化学成分和微观结构等。
应力水平是塑性断裂的主要影响因素之一，过高的应力容易导致材料发生塑性断裂。
温度的升高可以引起高温合金钢的晶粒长大和晶界腐蚀等现象，从而降低材料的塑性断裂韧性。
载荷速率的增加会使材料的塑性断裂韧性下降，这是因为高应力率下塑性变形和断裂之间的相互作用增强。
化学成分和微观结构对高温合金钢的塑性断裂行为也有显著影响，不同组分和相态的高温合金钢具有不同的塑性断裂特征和机理。
钢中易形成热脆的元素
钢中易形成热脆的元素主要是硫（S）。
在炼钢过程中，如果钢中的硫含量过高，在1000~1200℃压力加工时，硫会与铁结合成低熔点的共晶化合物，如FeS。
这些共晶物在钢材内部形成液态薄膜或夹杂物，显著减弱晶粒之间的联系，在受热变形时沿晶界开裂，导致钢材在高温下变得脆弱，这种现象称为“热脆”。
因此，控制钢中硫的含量对于防止热脆现象至关重要，通常需要通过脱硫处理来降低硫含量，以保证钢材具有良好的塑性和韧性。
同时，磷（P）虽然主要引起的是冷脆性问题，但在一定条件下也可能加剧热脆现象。
E级钢的回火脆性研究
E级钢的回火脆性研究刘海德【摘要】E级钢( ZG25 MnCrNiMo)是货车车钩用材料.由于该钢具有高温回火脆性,在实际生产中冲击性能经常不合格,本文主要针对E级钢的回火脆性进行简要分析,提出解决方案.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2011(032)006【总页数】3页(P22-23,28)【关键词】E级钢;车钩;回火脆性【作者】刘海德【作者单位】南车眉山车辆有限公司,四川眉山620032【正文语种】中文【中图分类】TG156.5E级钢是美国AAR-M-201-92标准规定的钢种，其牌号为:ZG25MnCrNiMo，化学成分见表1。
E级钢是一种低合金铸钢，是我国货车车钩用主要材质。
实际生产中该材料的性能，尤其是冲击性能很不稳定，经常导致铸钢件返修甚至报废。
表1E级钢化学成分(质量分数%)Table 1 Chemical composition of E-grade steel(ω%)Si Mn P S Cr Ni Mo Cu 0．22 ～0．28 0．20 ～0．40 1．20 ～1．50 ≤0．030 ≤0．030 0．40 ～0．60 0．35 ～0．55 0．20 ～0．30 ≤0．30 C表2为实际生产中E级钢经过调质(910℃水淬，590℃回火)后检测的力学性能，由表中可以看出其冲击功远低于标准规定的27 J。
镍、铬、锰低合金钢的回火脆性已被人们所公认，E级钢作为含Cr、Ni、Mn的低合金铸钢具有高温回火脆性，造成E级钢冲击功不合格是高温回火脆性所引起的。
表2 实际生产中E级钢的力学性能Table 2 Mechanical properties of E-grade steel in actual production编号 Rm/MPa ReL/MPa A4/% Z/% AKV(－40℃)/J标准≥830 ≥690 ≥14 ≥30 ≥27 1 911 821 15 45 11、12、13 2 894 786 18 51 22、21、20 3 877 770 17 50 17、19、171 回火脆化现象的特征及机理1．1 回火脆化现象淬火钢材在特定温度区回火时，或在该温度缓慢冷却时候，冲击值有显著下降的现象，这就是回火脆性，根据脆化的温度可分为3类:(1)低温回火脆性，只是在200～400℃将淬火组织回火时，才出现的不可逆脆性。
使钢材发生热脆的化学元素
使钢材发生热脆的化学元素
使钢材发生热脆的化学元素主要是碳和硫。
钢材的热脆性是指钢材在高温下出现的脆性断裂现象，通常会导致钢材的失效和损坏。
导致钢材热脆性的主要化学元素包括碳、硫、锰、硅、磷等。
1. 碳：碳是钢材中的主要元素之一，它的存在可以提高钢材的硬度和强度，但当碳含量超过一定范围时，会导致钢材的热脆性增加。
特别是当钢材中存在大量的游离碳时，会形成碳化物颗粒，这些颗粒会在高温下聚集并形成裂纹，导致钢材热脆。
2. 硫：硫是钢材中的另一个主要元素，当钢材中含有较高的硫时，会形成低熔点的硫化物，这些化合物在高温下容易熔化和聚集，从而导致钢材热脆性增加。
3. 锰：锰是钢材中的重要合金元素之一，但当钢材中锰含量超过一定范围时，会导致钢材热脆性增加。
这是因为锰可以促进钢材中碳的碳化物形成，从而增加钢材的脆性。
4. 硅：硅是钢材中的另一个重要元素，它可以提高钢材的强度和硬度，但当硅含量超过一定范围时，也会导致钢材的热脆性增加。
这是因为硅可以促进钢材中碳的碳化物形成，从而增加钢材的脆性。
5. 磷：磷是钢材中的另一个重要元素，它可以提高钢材
的强度和硬度，但当磷含量超过一定范围时，也会导致钢材的热脆性增加。
这是因为磷可以促进钢材中碳的碳化物形成，从而增加钢材的脆性。
为了减少钢材的热脆性，可以通过控制钢材中这些元素的含量来实现。
此外，还可以采用合适的热处理工艺和材料添加剂等措施来改善钢材的热脆性。
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钢在高温下的脆化理论
钢在高温下的脆化理论：
钢为现代工业基本材料，占有着重要的地位，因此研究和研究钢在高温下的行
为也成为热点的研究课题。
在高温作用下，钢的力学性能出现了变化，其中最常见的表现形式是脆化，即塑性应变减少，容易发生断裂破坏。
脆化的本质是由于钢的成分、晶粒结构及加工或热处理过程中形成的缩短、长
度和曲折的内部缺陷构成的力学性能恶化使钢在高温条件下变脆。
金属在高温下脆化发生的原因，可以归结为代表共轭界面脆性本质的重叠缺陷、毛细管界面脆性本质的晶界剪切条件、空鼓缺陷的塑性传播，也可以归结为体积界面脆性本质的体积脆性特征。
目前，已经为脆化本质建立了一系列有效的理论模型，并且得到广泛应用。
该
模型分为热力学和显微力学两大支柱，以认识钢在高温作用下脆化的本质，并预测其受温度影响的特性和失效方式。
为了模拟真实环境中压力应力的影响，钢在高温下的脆化特性也需要进行实验
研究。
首先，确定温度坐标轴和应力坐标轴的最大范围，评估晶界对载荷的响应变化；其次，通过拉拔装置进行高温应力测试，并结合钢的缺陷、晶界结构和温度条件，分析受试材料的力学和脆化性能；最后，比较实验数据与理论模型的相似性，以完善和修正模型。
从研究到应用，发展钢在高温作用下的脆化理论非常重要，一方面，它可以提
供基础材料数据，协助设计和优化钢结构；另一方面，它还可以有效地确保结构安全性和可靠性，扩大钢结构的应用范围。