钢材韧性及断裂原因研究
结构钢的低温冷脆及断裂机理概述
结构钢的低温冷脆及断裂机理概述引言随着现代工业的发展，工程结构中越来越多地使用到了高强度钢材，但在低温使用条件下，高强度结构钢的断裂韧性下降，其冷脆性增加，给工程带来了很大的危害。
因此，研究结构钢在低温环境下的力学特性及其变化规律，对于保证工程安全至关重要。
本文将简单介绍结构钢的低温冷脆性及其断裂机理。
低温冷脆性的概念低温冷脆性是指在低温条件下，材料失去了韧性，而变得脆性，在受到应力时会迅速断裂的现象。
MDP试验是评价结构钢低温冷脆性的一种方法，其通过测定钢试样在低温条件下残余强度比例（MDP值）来评价结构钢的低温冷脆性。
低温冷脆性的影响因素化学成分结构钢的化学成分对其低温冷脆性影响较大。
对于富含碳的钢材，其含碳量越高，低温冷脆性就越明显。
而添加一些合金元素，如锰、钼、铬等，可以显著提高结构钢的低温韧性。
晶界强化效应晶界处是结构钢中容易发生裂纹扩展的部位，晶间的强化效应可以提高结构钢的力学性能。
而在低温下，结构钢中的晶界强化效应减弱，导致晶界更加容易断裂，从而影响结构钢的低温韧性。
微观结构综合各种因素来看，晶粒细小、结构均匀的结构钢在低温下具有更好的韧性，并能够避免冷脆断裂。
结构钢的断裂机理在低温条件下，结构钢的断裂机制会发生明显的变化。
一般来说，有两种断裂模式：韧性断裂在低温下，结构钢中的韧性断裂主要靠金属基体中针状铁素体细微断裂形变和顺性裂纹扩展。
裂纹从铁素体中间开始扩展，并沿着晶界扩展，最终导致断裂。
因此，增强结构钢的针状铁素体细微断裂形变能力，有助于提高结构钢的低温韧性，抑制韧性断裂的发生。
脆性断裂在低温下，结构钢中的脆性断裂主要靠晶间断裂或微孔断裂实现。
因此，在设计结构钢时，需要考虑其晶粒度以及包括控制焊接热输入在内的生产工艺因素，以提高结构钢的低温韧性，防止脆性断裂的发生。
结论结构钢的低温冷脆性及其断裂机理直接关系到工程结构的安全运行。
为了提高结构钢在低温使用条件下的韧性，可以通过增加合金元素、控制晶粒度以及改善其生产工艺等措施，进一步探究其断裂机理，促进结构钢在低温下的稳定使用。
材料的韧性及断裂力学简介
第二节材料的韧性及断裂力学简介一、低应力脆断及材料的韧性人们在对船舶的脆断、无缝输气钢管的脆断裂缝、铁桥的脆断倒塌、飞机因脆断而失事、石油、电站设备因脆断而发生重大事故的分析中，发现了一些它们的共同特点：1.通常发生脆断时的宏观应力很低，按强度设计是安全的；2.脆断事故通常发生在比较低的工作温度环境下；3.脆断从应力集中处开始，裂纹源通常在结构或材料的缺陷处，如缺口、裂纹、夹杂等；4.厚截面、高应变速率促进脆断。
由此，人们发现了传统设计思想和材料的性能指标在强度设计上的不足，试图提出新的性能指标和安全判据，找到防止脆断的新的设计方法。
传统的强度设计所依据的性能指标主要为弹性模量E、屈服极限σs、抗拉强度σb，而塑性指标延伸率δ和面收缩率φ在设计中只是参考数据，通常还会考虑应力集中现象，即使如此，设计的安全判据仍不足以防止脆断的发生，这说明材料的强度、塑性、弹性这些性能指标还不能完全反映材料抵抗脆断的发生。
经过对众多脆断事故的分析和研究，人们提出了一个便于反映材料抗脆断能力的新的性能指标——韧性，从使脆性材料和韧性材料断裂所消耗的能量不同，归纳出韧性的定义为：所谓韧性是材料从变形到断裂过程中吸收能量的太小，它是材料强度和塑性的综合反映。
例如图l-2为球墨铸铁和低碳钢的拉伸曲线，可以用拉伸曲线下的面积来表示材料的韧性，即图中可见，虽然球墨铸铁的抗拉强度σb比低碳钢高，但其断裂时的塑性应变εp确远较低碳钢小，综合起来看，低碳钢的韧性高。
图1-2 球铁和低碳钢拉伸曲线表示的韧性材料的韧性可用实验的方法测试和判定。
应用较早和较广泛的是缺口冲击试验，这种方法已经规范化。
具体方法是将图1-3所示的缺口试样用专用冲击试验机施加冲击载荷，使试样断裂，用冲击过程中吸收的功除以断口面积，所得即为材料的冲击韧性，以αk表示，单位为J/cm^2。
目前国际上多用夏氏V型缺口试样，我国多用U型缺口试样。
由于缺口冲击试验能较准确地测定材料的韧性且简单易行，至今仍有广泛使用。
影响钢材力学性能的因素2
2.3影响钢材力学性能的因素影响钢材力学性能的因素有：化学成分冶金和轧制过程时效冷作硬化温度应力集中和残余应力复杂应力状态1.化学成分钢的基本元素为铁（Fe），普通碳素钢中占99%，此外还有碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）等杂质元素，及硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等有害元素，这些总含量约1%，但对钢材力学性能却有很大影响。
碳：除铁以外最主要的元素。
碳含量增加，使钢材强度提高，塑性、韧性，特别是低温冲击韧性下降，同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降，恶化钢材可焊性，增加低温脆断的危险性。
一般建筑用钢要求含碳量在0.22%以下，焊接结构中应限制在0.20%以下。
硅：作为脱氧剂加入普通碳素钢。
适量硅可提高钢材的强度，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。
一般镇静钢的含硅量为0.10%～0.30%，含量过高（达1%），会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。
锰：是一种弱脱氧剂。
适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。
普通碳素钢中锰的含量约为0.3%～0.8%。
含量过高（达1.0%～1.5%以上）使钢材变脆变硬，并降低钢材的抗锈性和可焊性。
硫：有害元素。
引起钢材热脆，降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。
一般建筑用钢含硫量要求不超过0.055%，在焊接结构中应不超过0.050%。
磷：有害元素。
虽可提高强度、抗锈性，但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性，尤其低温时发生冷脆，含量需严格控制，一般不超过0.050%，焊接结构中不超过0.045%。
氧：有害元素。
引起热脆。
一般要求含量小于0.05%。
氮：能使钢材强化，但显著降低钢材塑性、韧性、可焊性和冷弯性能，增加时效倾向和冷脆性。
一般要求含量小于0.008%。
为改善钢材力学性能，可适量增加锰、硅含量，还可掺入一定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素，炼成合金钢。
钢材的组织结构与力学性能研究
钢材的组织结构与力学性能研究钢材作为一种广泛应用于建筑、制造和工程等领域的重要材料，其性能的研究对于提高材料的质量和效率至关重要。
钢材的组织结构与力学性能之间存在着密切的关联，探索这种关联有助于优化钢材的性能。
首先，钢材的组织结构对其力学性能具有重要影响。
钢材的组织结构可以分为晶粒、相、晶界等多个层次。
晶粒是钢材中最小的结构单元，晶界是相邻晶粒之间的界面。
晶粒的大小和形状直接影响着钢材的强度和韧性。
晶粒尺寸较小的钢材通常具有更高的强度，而晶粒尺寸较大的钢材则具有较好的韧性。
相的种类和分布对钢材的性能也有重要影响。
不同的相可以提供不同的强度和硬度，并影响钢材的塑性和变形行为。
而晶界则对钢材的强度和断裂韧性具有显著影响。
晶界的移动和滑动会导致钢材的塑性变形，而晶界的断裂则决定了钢材的韧性。
其次，钢材的组织结构与力学性能之间的关系可以通过多种材料科学和力学测试来研究。
一种常用的方法是通过金相显微镜观察钢材的组织结构。
金相显微镜可以用来观察晶粒的大小和形状、相的分布以及晶界的形貌。
这种观察可以为进一步分析钢材的性能提供基础。
另外，通过力学测试如拉伸试验、压缩试验和冲击试验等，可以得到钢材的力学性能参数，如强度、韧性和硬度等。
将这些力学性能参数与钢材的组织结构进行对比和分析，可以揭示出二者之间的内在关系。
此外，钢材的组织结构和力学性能的优化研究也十分重要。
通过合理设计和控制钢材的组织结构，可以达到提高其力学性能的目的。
例如，通过调整热处理参数可以控制钢材中的相变和晶粒尺寸。
合理的热处理过程可以使得钢材中形成所需的相结构和晶粒尺寸，从而实现力学性能的优化。
此外，通过掺入一定比例的合金元素也可以改变钢材的组织结构和性能。
添加合金元素可以改善钢材的强度、硬度和韧性等性能指标。
总之，钢材的组织结构与力学性能之间存在着密不可分的关系。
对于钢材性能的研究和优化需要综合运用材料科学和力学的方法。
进一步的研究不仅可以帮助优化钢材的性能，也对于提高加工工艺和应用领域的效率具有重要意义。
钢材的韧性及其控制
缺 口
裂纹源 脚跟形纤 维状区
放射形结 晶状区 二次 纤维区 底部及边缘 剪切唇区
a a
材料的低温脆性
任何金属材料都有屈服强度和断裂 强度两个强度指标。断裂强度σc随 温度变化很小，因为热激活对裂纹 扩展的力学条件没有显著作用。但 屈服强度σs却对温度变化十分敏感。 温度降低，屈服强度急剧升高，故 两曲线相交于一点，交点对应的温 度即为TK。温度高于TK时，σc>σs， 材料受载后，先屈服再断裂，为韧 性断裂；温度低于TK时，外加应力先 达到σc，材料表现为脆性断裂。
试样尺寸和形状
当不改变缺口尺寸而增加试验宽度(或厚度)时，Tk 升高。若试样各部分尺寸按比例增加时，Tk也升高。缺
口尖锐度增加，Tk也显著升高，因此， V型缺口试样的
Tk高于U型试样的Tk。
试样尺寸增加，应力状态变硬，且缺陷概率增大，
故脆性增大。
强化方式
固溶强化
沉淀强化
位错强化 细晶强化
以低阶能和高阶能平均值对应的 温度FTE（Fracture Transition Elastic） 定义 Tk ；
50％ FATT 或FATT50。
影响韧脆转变温度的因素 化学成分
间隙溶质元素含量增加，高阶能下降，韧脆转变温度提高。间隙溶质元素 溶入铁素体基体中，因与位错有交互作用而偏聚于位错线附近形成柯氏气 团，既增加
只有细化晶粒能够提高强度，同时改善韧性
4、钢材的断裂韧性
1）传统强度设计方法：强度储备法，或安全系数法 σ工作≤σ许用＝σs/n， 2）高强钢和超高强度钢常常发生低应力脆断： 工作应力低于屈服强度时产生的脆性断裂称为低应力脆性断裂，简称低应力 脆断。低应力脆断的发生冲击了传统的设计思想，人们不得不开始研究工程构件 为什么会突然断裂?又应该如何防止。 3）低应力脆断是由宏观裂纹失稳扩展引起的： 实际金属构件中，宏观裂纹往往难以避免（加工工程、服役过程） 。必须针 对金属构件中存在裂纹的实际情况，研究裂纹失稳扩展的力学条件。 4）断裂力学：一种新的强度设计理论 承认存在宏观裂纹，利用力学分析，定量研究裂纹扩展规律，裂纹体断裂强度。 建立了材料性质、裂纹尺寸和工作应力之间的关系。 5）断裂韧性：在断裂力学基础上建立起来的材料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能称 为断裂韧性。综合反映了材料的强度和塑性，在防止低应力脆断选用材料时，根 据材料的断裂韧性指标，可以对构件允许的工作应力和裂纹尺寸进行定量计算。
高强度螺栓低温脆性断裂及冲击韧性分析
高强度螺栓低温脆性断裂及冲击韧性分析随着科学技术的进步，对钢材脆性研究逐渐增多，并取得一定成就，在民用、工业施工中得到广泛应用。
然而，低温、高压等环境是影响高强度螺栓的重要因素，易导致高强度螺栓发生脆性断裂，造成巨大损失。
一、高强度螺栓脆性断裂的分类高强度螺栓脆性断裂主要分为以下几种类型：第一，过载断裂：导致过载断裂的原因主要在于过载，致使螺栓强度不够。
2100m/s是其断裂发生时的基本速率，易造成严重影响，该种断裂形式主要出现于10.9级和12.9级钢结构高强度螺栓产品中。
第二，非过载断裂：受到材料以及低温的影响，引起的断裂现象，主要出现于屈强性高、塑性好的高强度螺栓。
第三，应力腐蚀断裂：受到腐蚀性环境的影响，致使其所承受的静力或准静力荷载低于屈服极限应力，导致其发生断裂。
二、高强度螺栓脆性断裂的技术要素高强度螺栓脆性断裂的技术要素主要分为当前质量、潜在质量以及最终质量。
首先，当前质量：当前质量主要涉及的内容包括变形抗力、开裂程度以及钢材质量等。
其次，潜在质量：潜在质量必须以当前质量为依据，科学、合理配置合金元素，有效开发镦锻前后热处理工序的相关工作，达到提升钢材性能的目的。
最后，最终质量：指高强度螺栓以及螺栓制品最终需达到的质量标准，提高抗拉强度，避免出现拉长、拉断以及滑扣等问题的发生。
三、材料与韧性的关系镦锻成型是螺栓较常应用的工艺，包括温锻、冷镦以及车削加工等环节，具有涉及面广、批量大等特点。
冲击韧度主要用于表示材料韧性大小，化学成分和纤维组织以及材料冶金质量其决定因素，易受环境温度和缺口状况影响。
（一）材料与冲击韧度碳元素是影响冲击韧度的关键因素，如果强度水平一致，低碳合金钢的断裂韧性明显高于中碳合金钢。
例如，20MnTiB与40CrNiMo，将两者均处理成10.9级螺栓，其在强度相近的情况下，20MnTiB的断裂韧性为113MN/m2/3，40CrNiMo的断裂韧性为78MN/m2/3，而对于冲击功而言，40CrNiMo比20MnTiB高20至45J左右。
元素对钢的性能的影响及裂纹的形成和影响
化学元素对钢的性能的影响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。
硅能显著提高钢的弹性极限，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，铬能显著提高强度、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。
钢材断裂基本原因分析大全
钢材断裂基本原因分析大全用于各行业的钢材品种达数千种之多。
每种钢材都因不同的性能、化学成分或合金种类和含量而具有不同的商品名称。
虽然断裂韧性值大大方便了每种钢的选择，然而这些参数很难适用于所有钢材。
主要原因有：第一，因为在钢的冶炼时需加入一定数量的某种或多种合金元素，成材后再经简单热处理便可获得不同的显微组织，从而改变了钢的原有性能；第二，因为炼钢和浇注过程中产生的缺陷，特别是集中缺陷（如气孔、夹杂等）在轧制时极其敏感，并且在同一化学成分钢的不同炉次之间，甚至在同一钢坯的不同部位发生不同的改变，从而影响钢材的质量。
由于钢材韧性主要取决于显微结构和缺陷的分散（严防集中缺陷）度，而不是化学成分。
所以，经热处理后韧性会发生很大变化。
要深入探究钢材性能及其断裂原因，还需掌握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。
1. 铁素体-珠光体钢断裂铁素体-珠光体钢占钢总产量的绝大多数。
它们通常是含碳量在0.05%～0.20%之间的铁-碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。
铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁（铁素体）、0.01%C、可溶合金和Fe3C 组成。
在碳含量很低的碳钢中，渗碳体颗粒（碳化物）停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。
但当碳含量高于0.02%时，绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构，而称为珠光体，同时趋向于作为“晶粒”和球结（晶界析出物）分散在铁素体基体中。
含碳量在0.10%～0.20%的低碳钢显微组织中，珠光体含量占10%～25%。
尽管珠光体颗粒很坚硬，但却能非常广泛地分散在铁素体基体上，并且围绕铁素体轻松地变形。
通常，铁素体的晶粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。
因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体晶粒长大。
因此，珠光体会通过升高d-1/2（d为晶粒平均直径）而间接升高拉伸屈服应力δy。
从断裂分析的观点看，在低碳钢中有两种含碳量范围的钢，其性能令人关注。
一是，含碳量在0.03%以下，碳以珠光体球结的形式存在，对钢的韧性影响较小；二是，含碳量较高时，以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。
钢铁材料的强度与韧性研究
钢铁材料的强度与韧性研究钢铁作为一种重要的材料，在各个领域都得到广泛应用。
它的强度与韧性是决定其使用性能的重要因素，因此学者们一直致力于研究钢铁材料的强度与韧性之间的关系。
首先，我们来了解一下钢铁材料的强度。
强度是指材料抵抗变形和破坏的能力。
钢铁的强度主要与其晶体结构和成分有关。
晶体结构中的晶格缺陷会影响钢铁的强度。
例如，晶格缺陷可以导致材料内部出现一些局部应力集中的区域，从而引起裂纹的形成和扩展，影响钢铁材料的强度。
成分对钢铁的强度也有很大影响。
一般来说，钢铁中含碳量越高，其强度也就越高。
因为碳元素可以通过形成固溶体和碳化物的方式影响钢铁的晶体结构，增加其晶格的强度。
此外，适量的合金元素添加也可以提高钢铁的强度。
例如，添加铬、镍等元素可以形成间层碳化物，阻止晶晶界位错滑移，从而提高钢铁的强度。
然而，强度仅仅关注材料是否能够承受外部应力，并且强度高并不一定代表材料好。
因为在某些情况下，我们更注重材料的韧性。
韧性是指材料在外界应力下产生塑性变形和吸收冲击能量的能力。
韧性高的材料能够在受到冲击、扭曲或其他形变时继续保持完整。
这对于承受突发荷载和抵抗撞击是非常重要的。
在研究钢铁材料的韧性时，我们需要关注其断裂特性。
钢铁的断裂行为主要有两种类型：脆性断裂和延展性断裂。
脆性断裂是指材料在受力过程中突然断裂，裂纹扩展速度较快。
而延展性断裂是指材料在受力之后能够发生一些形变，从而延缓裂纹的扩展速度。
在实际应用中，我们希望钢铁材料的断裂行为能够更趋向于延展性断裂，因为这可以减缓裂纹传播的速度，提升钢铁材料的韧性。
要提高钢铁材料的强度和韧性，可以通过多种途径。
一种方法是通过改变钢铁的加工工艺和热处理条件来优化其晶体结构，从而提高其强度和韧性。
另一种方法是通过合金化处理来调节钢铁的成分，以改变其晶体结构和相界面的分布，从而实现强化效果。
此外，还可以通过减小晶粒尺寸、增加屈服点等措施来改善钢铁的强度和韧性。
总之，钢铁材料的强度与韧性是决定其使用性能的重要因素。
高强度钢的断裂行为研究
高强度钢的断裂行为研究概述：高强度钢是一种优质的材料，广泛应用于航空、汽车、建筑和舰船等领域。
然而，随着结构设计要求的不断提高，高强度钢的断裂行为对于工程师和研究人员来说变得越来越重要。
本文将探讨高强度钢的断裂行为研究，并探讨相关的测试方法和应用。
1. 高强度钢的定义和特点：高强度钢通常是指抗拉强度超过600 MPa的钢材。
与普通钢相比，高强度钢具有更好的力学性能，如高强度、耐腐蚀、耐磨损等。
这些特点使得高强度钢成为许多工程项目中不可或缺的材料。
2. 断裂行为的重要性：在实际应用中，材料的断裂行为直接影响结构的安全性和可靠性。
因此，准确研究高强度钢的断裂行为对于合理设计和结构分析非常重要。
3. 断裂行为的研究方法：为了研究高强度钢的断裂行为，科学家和工程师采用了各种测试方法和数学模型。
其中最常用的方法是拉伸试验和冲击试验。
拉伸试验通过施加一定的拉力来测试材料在受力下的变形和破坏情况；而冲击试验则模拟材料遭受突如其来的冲击载荷时的响应。
这些试验可以提供关于高强度钢断裂行为的重要参数，如应力-应变曲线、断裂韧性和断裂面形貌等。
4. 影响高强度钢断裂行为的因素：高强度钢的断裂行为受到许多因素的影响，如材料组成、热处理状态和试验温度等。
首先，不同的合金元素和其含量会对钢材的力学性能产生显著影响。
例如，添加碳元素可以提高钢材的强度，但会降低其韧性。
其次，热处理状态也会改变钢材的晶体结构和金属间化合物的分布，从而影响其断裂行为。
最后，试验温度的变化会导致钢材的断裂韧性和脆性发生变化。
5. 高强度钢断裂行为的应用：高强度钢的断裂行为研究对于工程领域有着广泛的应用。
例如，在航空工业中，了解飞机结构的断裂行为有助于提高飞行安全性，并设计更加轻量化的飞机部件。
在汽车工业中，合理研究高强度钢的断裂行为有助于优化车身设计，提高车辆的安全性和节能性。
此外，在建筑和舰船领域，钢结构的断裂行为研究能够保证大型建筑和舰船的结构稳定性和耐久性。
稀土元素对钢材强度与韧性的影响研究
稀土元素对钢材强度与韧性的影响研究钢材是目前世界上使用最广泛的工程材料之一，其在建筑、航天、汽车制造等行业的应用广泛。
为了提高钢材的力学性能，人们常常通过合金化的方法进行改良。
而稀土元素作为一类特殊的合金元素，具有一定的独特性能，对钢材的力学性能有着重要影响。
本文将就稀土元素对钢材强度与韧性的影响进行探讨。
首先，稀土元素可以显著提高钢材的强度。
研究表明，稀土元素的加入可以有效地提高钢材的屈服强度、抗拉强度等机械性能指标。
这主要归因于稀土元素的强化机制。
稀土元素在钢材中的加入可以提高固溶体的稳定性，使之晶粒变细，从而使钢材的力学性能得到改善。
另外，稀土元素还能够限制钢材晶界的扩张，提高晶界的强度，进一步增强钢材的强度。
因此，稀土元素的加入对于提高钢材的强度具有明显的效果。
其次，稀土元素还能够改善钢材的韧性。
在常温下，钢材的韧性往往会受到晶界的脆化效应的影响，导致其容易发生断裂。
而稀土元素的加入可以有效地抑制晶界的脆化，提高钢材的韧性。
这主要归因于稀土元素与碳、氮等元素的相互作用。
稀土元素可以与碳形成稀土碳化物，使其分布均匀在钢材中，阻止晶界的扩展，提高钢材的韧性。
同时，稀土元素还能够限制氮元素的析出，减少钢材的气冷硬化倾向，使其具有更好的变形能力。
因此，稀土元素的加入不仅可以提高钢材的强度，还能够改善其韧性。
此外，稀土元素对于钢材的特殊性能也值得关注。
例如，稀土元素的加入可以提高钢材的耐蚀性能，减少钢材在恶劣环境下的表面氧化和腐蚀，延长其使用寿命。
稀土元素还能够改善钢材的磁性能，使其具有特殊的磁性，有利于磁性材料的应用领域。
综上所述，稀土元素对钢材的强度和韧性具有显著的影响。
稀土元素可以提高钢材的强度，并且还能够改善其韧性和耐蚀性能，具有广泛的应用前景。
然而，需要注意的是，稀土元素的加入对钢材的影响是有限的，而且还存在成本较高等问题。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行权衡和选择，以达到最佳的效果。
钢结构裂纹成因分析及防范措施
钢结构裂纹成因分析及防范措施摘要：根据工程实践经验，对钢结构裂纹产生的内在原因和外在原因进行了分析，提出了有针对性的解决措施，取得了较好的效果。
关键词：钢结构；裂纹；安装；防治措施Abstract: according to the practical engineering experience, the steel structure crack the internal cause and external causes are analyzed, and the corresponding solutions, and good results have been achieved.Keywords: steel structure; Crack; Installation; Prevention and control measures 引言：焊接裂纹是钢结构制作过程中经常发生且危害较大的质量通病。
近儿年来，安钢集团1 2 0 T转炉及1 5 0 T转炉一1 7 8 0 mm 热连轧主厂房均为钢结构，厂房柱子为焊接H型钢，公辅外网管道为卷焊管，总制作量多达一万多吨，在初期制作过程中，不时发现焊接裂纹，如某分公司管道制作过程中出现纵向裂纹，降低焊接接头的承载能力，最终导致焊接结构的破坏，缩短结构寿命，间接延误工程工期，增加工程施工成本。
焊接裂纹是钢结构制作过程中危害最大的缺陷，一旦发现必须进行返修焊接。
下面结合工程实践，对钢结构制作过程中裂纹产生的原因及防治措施进行简要分析。
1、裂纹产生某工程钢结构加工任务由我司承制，工地由某地施工单位安装，2012 年1月18日，施工人员在安装现场巡检中，发现工程23m标高处外取热器下支座梁与框架梁连接节点腹板处出现裂纹，接报后，承制与安装双方进行了现场调查，平台钢结构主次梁焊接接头部位存在裂纹缺陷，拿出补修方案并100%探伤，并委托专业单位对裂纹梁主材进行硬度检测和现场取样分析。
断裂韧性实验报告材料
断裂韧性测试实验报告随着断裂力学的发展，相继提出了材料的IC K 、()阻力曲线J J R 、)(阻力曲线CTOD R δ等一些新的力学性能指标，弥补了常规试验方法的不足，为工程应用提供了可靠的断裂判据和设计依据。
下面介绍下这几种方法的测试原理及试验方法。
1、三种断裂韧性参数的测试方法简介1. 1 平面应变断裂韧度IC K 的测试对于线弹性或小围的I 型裂纹试样，裂纹尖端附近的应力应变状态完全由应力强度因子I K 所决定。
I K 是外载荷P ，裂纹长度a 及试样几何形状的函数。
在平面应变状态下，当P 和a 的某一组合使I K =IC K ，裂纹开始失稳扩展。
I K 的临界值IC K 是一材料常数，称为平面应变断裂韧度。
测试IC K 保持裂纹长度a 为定值，而令载荷逐渐增加使裂纹达到临界状态，将此时的C P 、a 代入所用试样的I K 表达式即可求得IC K 。
IC K 的试验步骤一般包括：（1） 试样的选择和准备（包括试样类型选择、试样尺寸确定、试样方位选择、试样加工及疲劳预制裂纹等）；（2） 断裂试验；（3） 试验结果的处理（包括裂纹长度a 的测量、条件临界荷载Q P 的确定、实验测试值Q K 的计算及Q K 有效性的判断）。
1. 2 延性断裂韧度R J 的测试J 积分延性断裂韧度是弹塑性裂纹试样受I 型载荷时，裂纹端点附近区域应力应变场强度力学参量J 积分的某些特征值。
测试J 积分的根据是J 积分与形变功之间的关系：a B U J ∂∂-= （1-1） 其中U 为外界对试样所作形变功，包括弹性功和塑性功两部分，a 为裂纹长度，B 为试样厚度。
J 积分测试有单试样法和多试验法之分，其中多试样法又分为柔度标定法和阻力曲线法。
但无论是单试样法还是多试样柔度标定法，都须先确定启裂点，而困难正在于此。
因此，我国GB2038-80标准中规定采用绘制R J 阻力曲线来确定金属材料的延性断裂韧度。
这是一种多试样法，其优点是无须判定启裂点，且能达到较高的试验精度。
高温环境下钢材性能分析研究
高温环境下钢材性能分析研究一、前言钢材作为工业生产的重要材料，在使用过程中会面临各种复杂的环境和条件。
其中，高温环境下的钢材性能是工程师们需要关注的重点之一。
本文将从高温环境下钢材性能的研究角度出发，探讨高温环境下钢材的性能变化规律，并提出一些解决方案。
二、高温环境下钢材性能的变化高温环境下，钢材的性能发生了明显的变化，其中最为明显的是钢材的强度、韧性以及延展性都会受到影响。
由于在高温环境下，钢材微观结构的变化以及化学反应的发生，导致了钢材的性能发生了变化。
1.强度在高温下，许多钢材都表现出弱化的趋势。
这主要是由于钢材的晶格结构发生了变化，晶格点的间距变大，原子的运动能力提高，导致了钢材的屈服强度和抗拉强度都减弱。
特别是一些合金钢材，其弱化趋势更加明显。
2.延展性高温下钢材的延展性也有所变化，通常表现为钢材的断裂韧性减弱。
这可能是由于钢材的微观组织结构的变化导致的。
例如，晶粒的长大使得晶界面上的缺口和夹杂物得以扩张，使得钢材局部的强度下降，强度不足以抵抗断裂。
3.耐热性钢材在高温下的耐热性也被大幅削弱。
由于钢材中晶界处往往存在着夹杂物和缺口，高温下，钢材结构中的间隙和缺口就会因为不同的系数扩张率发生不同的变化，从而产生应力差异，导致钢材在高温下失去稳定性，易发生疲劳失效。
三、钢材在高温环境下的解决方案由于高温环境下钢材的性能发生了变化，因此出现了一些针对高温环境下的钢材的特殊应用。
1.应用钼、钴等合金钼、钴等杂质元素的添加可以提高钢材的高温强度和抗氧化性。
现如今，钼和钴合金钢在涡轮叶片、汽轮机叶片等领域得到了广泛的应用。
2.采用难熔有机化合物熔点较高的有机化合物，如对羟苯甲酸酯等可以在高温下形成较为稳定的液晶相，有效改善钢材在高温下的强度和耐热性质。
3.表面涂覆表面涂覆是另一种提高钢材耐高温性的方法。
通过在钢材表面喷涂特殊化学物质，可以有效地提高钢材在高温下的延展性、韧性和稳定性，降低钢材在高温下的变形率。
冷镦钢开裂成因分析及质量改进
冷镦钢开裂成因分析及质量改进1. 引言1.1 研究背景冷镦钢是制造各种紧固件、弹簧等产品所必不可少的材料，其质量直接影响着产品的使用性能和安全性。
在生产过程中，冷镦钢常常会出现开裂的现象，给生产带来困扰。
造成冷镦钢开裂的原因多种多样，可能是由于工艺参数控制不当、材料性能不达标、设备维护不到位等原因造成的。
针对冷镦钢开裂问题，相关部门和企业一直在进行改进和探索，但仍然存在许多难题有待解决。
我们有必要深入研究冷镦钢开裂的原因，寻找解决之道，提高冷镦钢的质量，确保产品的稳定性和可靠性。
本文旨在对冷镦钢开裂成因进行分析，并提出相应的质量改进措施，为冷镦钢生产提供参考和借鉴，促进冷镦钢产业的健康发展。
1.2 问题提出在冷镦钢生产过程中，开裂问题一直是一个困扰行业的重要质量难题。
冷镦钢开裂不仅影响产品质量，还会造成生产损失和资源浪费。
目前，虽然针对冷镦钢开裂问题进行了一定的研究和探讨，但相关解决方案仍然有待完善。
如何有效解决冷镦钢开裂问题，提高产品质量，提升生产效率，是当前亟待解决的问题。
对于冷镦钢开裂问题，主要表现为裂纹沿轧制方向扩展，严重影响产品的使用性能和寿命。
这个问题的存在往往直接关系到生产工艺、材料性能和设备状态等多个因素。
需要对冷镦钢开裂问题进行深入分析，找出造成开裂的根本原因，以便制定有效的改进措施。
解决冷镦钢开裂问题不仅仅是一项技术问题，更是关乎企业质量管理和经济效益的重要议题。
加强对冷镦钢开裂问题的研究和探讨，对于提高产品质量，降低生产成本，提升企业竞争力具有重要意义。
【内容已完结】.1.3 研究意义冷镦钢在工业生产中被广泛应用，但在生产过程中经常出现开裂现象，造成生产效率低下、质量不稳定等问题。
对冷镦钢开裂成因进行分析及质量改进具有重要的研究意义。
通过深入研究冷镦钢开裂的原因，可以帮助生产企业更好地了解开裂的机理和规律，有针对性地制定改进措施，提高产品质量和生产效率。
改进冷镦钢制造质量还能有效降低生产成本，提高企业竞争力，提升产品在市场的竞争力。
钢材破坏形式
钢材破坏形式钢材是一种非常重要的建筑和制造材料，它广泛应用于工程、建筑、交通运输、航空航天、造船和军工等领域。
但是，由于各种因素的影响，钢材可能会出现破坏。
本文将介绍常见的钢材破坏形式，并探讨其成因、危害和防范措施。
一、钢材的弯曲断裂弯曲断裂是钢材最常见也是最致命的一种破坏形式。
弯曲断裂通常发生在受力过程中，钢材的截面受到弯曲应力而发生断裂。
这种破坏形式常见于桥梁、建筑结构和机械设备等领域。
弯曲断裂的成因多种多样，可能与材料质量、设计参数、生产工艺、使用环境等有关。
例如，材料的锻造、浇铸和淬火等工艺过程中的缺陷或瑕疵，会导致钢材的内部结构不均匀，从而影响了其强度和韧性。
此外，如果设计参数不合理，超过了材料的承载能力，也会导致弯曲断裂的发生。
弯曲断裂的危害非常严重，一旦发生会导致设备的损毁、人员伤亡甚至公共安全事故的发生。
因此，预防弯曲断裂是非常重要的。
一方面，应严格控制制造工艺，确保材料质量符合标准。
另一方面，需要根据实际情况合理设计、选择、使用材料以及制定安全措施。
二、钢材的腐蚀腐蚀是钢材的另一种常见破坏形式。
腐蚀通常发生在湿度、氧气、盐水等环境中，钢材所处的环境越容易使其腐蚀得越快。
腐蚀不仅会降低钢材的强度和韧性，而且还会影响其外观和美观度。
这种破坏形式通常会出现在桥梁、建筑结构和机械设备等领域。
腐蚀的成因与环境因素、材料质量、生产工艺等有关。
例如，如果钢材表面没有喷涂防腐涂料，湿度大、氧气多的环境中容易被氧化腐蚀。
此外，如果材料质量差，内部夹杂物多，也容易引起腐蚀。
为了预防腐蚀，需要采取一系列措施。
首先，应确保材料表面涂有防腐涂料，以防止腐蚀。
其次，如果钢材接触到盐水、酸雨等腐蚀性环境，需要采取合适的防腐方式，如喷涂、电镀等。
最后，应定期检查钢材的表面和内部，及时发现并修补腐蚀造成的损害。
三、钢材的疲劳断裂疲劳断裂是一种特殊的钢材破坏形式，通常发生在反复受力的情况下。
疲劳断裂的成因可追溯于材料内部缺陷，如夹杂物、划痕等。
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。
40Cr、50车轴钢疲劳性能研究及疲劳断裂机理探讨
40Cr、50车轴钢疲劳性能研究及疲劳断裂机理探讨一、概述随着现代工业技术的飞速发展，机械设备的疲劳失效问题日益凸显，成为制约设备性能提升和服役寿命延长的关键因素。
车轴作为高速运转的机械设备中的重要部件，其疲劳性能直接关系到整个设备的安全性和稳定性。
深入研究车轴钢的疲劳性能及疲劳断裂机理，对于提高车轴的使用寿命、预防疲劳失效以及优化机械设计具有重要的理论和现实意义。
本文选择40Cr和50两种典型的车轴钢作为研究对象，通过系统的实验和理论分析，旨在探究这两种材料的疲劳性能特点以及疲劳断裂的内在机理。
40Cr和50钢作为常用的车轴材料，在铁路、汽车、船舶等工业领域有着广泛的应用。
由于服役环境和使用条件的复杂性，车轴钢在实际应用中往往面临着交变应力、温度变化、腐蚀等多种因素的共同作用，这些因素都可能对车轴钢的疲劳性能产生显著影响。
本文首先通过文献综述，对国内外关于40Cr和50车轴钢疲劳性能的研究现状进行了梳理和评价，指出了当前研究中存在的问题和不足。
在此基础上，结合实验研究和理论分析，深入探讨了40Cr和50车轴钢的疲劳性能特点，包括疲劳强度、疲劳寿命、疲劳裂纹萌生与扩展规律等。
同时，通过断口分析、微观组织观察等手段，揭示了疲劳断裂的微观机理和影响因素，为进一步优化车轴钢的设计和使用提供了理论支撑和实践指导。
通过本文的研究，不仅能够加深对40Cr和50车轴钢疲劳性能的认识，而且可以为相关领域的工程实践和学术研究提供有益的参考和借鉴。
1. 简述车轴钢在交通运输领域的重要性车轴钢作为交通运输领域的关键材料，承担着至关重要的角色。
车轴是连接车轮和车架的核心部件，直接承受着车辆的重量和载重，同时还需应对行驶过程中的各种复杂力。
车轴钢的力学性能，特别是疲劳性能，直接关系到车辆的安全性和可靠性。
在高速列车、重型货车等交通运输工具中，车轴钢的疲劳性能更是至关重要，因为这些车辆在运行过程中会受到反复的应力作用，若车轴钢的疲劳性能不佳，极易引发疲劳断裂，从而导致严重的安全事故。
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钢材韧性及断裂原因
用于各行业的钢材品种达数千种之多。
每种钢材都因不同的性能、化学成分或合金种类和含量而具有不同的商品名称。
虽然断裂韧性值大大方便了每种钢的选择，然而这些参数很难适用于所有钢材。
主要原因有：
第一，因为在钢的冶炼时需加入一定数量的某种或多种合金元素，成材后再经简单热处理便可获得不同的显微组织，从而改变了钢的原有性能；
第二，因为炼钢和浇注过程中产生的缺陷，特别是集中缺陷（如气孔、夹杂等）在轧制时极其敏感，并且在同一化学成分钢的不同炉次之间，甚至在同一钢坯的不同部位发生不同的改变，从而影响钢材的质量。
由于钢材韧性主要取决于显微结构和缺陷的分散（严防集中缺陷）度，而不是化学成分。
所以，经热处理后韧性会发生很大变化。
要深入探究钢材性能及其断裂原因，还需掌握物理冶金学和显微组织与钢材韧性的关系。
1.铁素体-珠光体钢断裂
铁素体-珠光体钢占钢总产量的绝大多数。
它们通常是含碳量在0.05%～0.20%之间的铁-碳和为提高屈服强度及韧性而加入的其它少量合金元素的合金。
铁素体-珠光体的显微组织由BBC铁（铁素体）、0.01%C、可溶合金和Fe3C组成。
在碳含量很低的碳钢中，渗碳体颗粒（碳化物）停留在铁素体晶粒边界和晶粒之中。
但当碳含量高于0.02%时，绝大多数的Fe3C形成具有某些铁素体的片状结构，而称为珠光体，同时趋向于作为“晶粒”和球结（晶界析出物）分散在铁素体基体中。
含碳量在0.10%～0.20%的低碳钢显微组织中，珠光体含量占10%～25%。
尽管珠光体颗粒很坚硬，但却能非常广泛地分散在铁素体基体上，并且围绕铁素体轻松地变形。
通常，铁素体的晶粒尺寸会随着珠光体含量的增加而减小。
因为珠光体球结的形成和转化会妨碍铁素体晶粒长大。
因此，珠光体会通过升高d-1/2（d为晶粒平均直径）而间接升高拉伸屈服应力δy。
从断裂分析的观点看，在低碳钢中有两种含碳量范围的钢，其性能令人关注。
一是含碳量在0.03%以下，碳以珠光体球结的形式存在，对钢的韧性影响较小；二是含碳量较高时，以球光体形式直接影响韧性和夏比曲线。
2.处理工艺的影响
实践得知，水淬火钢的冲击性能优于退火或正火钢的冲击性能，原因在于快冷阻止了渗碳体在晶界形成，并促使铁素体晶粒变细。
许多钢材是在热轧状态下销售，轧制条件对冲击性能有很大影响。
较低的终轧温度会降低冲击转变温度，增大冷却速度和促使铁素体晶粒变细，从而提高钢材韧性。
厚板因冷却速度比薄板慢，铁素体晶粒比薄板粗大。
所以，在同样的热处理条件下厚板比薄板更脆性。
因此，热轧后常用正火处理以改善钢板性能。
热轧也可生产各向异性钢和各种混合组织、珠光体带、夹杂晶界与轧制方向一致的定向韧性钢。
珠光体带和拉长后的夹杂粗大分散成鳞片状，对夏比转变温度范围低温处的缺口韧性有很大影响。
3.铁素体-可溶合金元素的影响
绝大多数合金元素加入低碳钢，是为了生产在某些环境温度下的固溶体硬化钢，提高晶格摩擦应力δi。
但目前还不能仅用公式预测较低屈服应力，除非已知晶粒尺寸。
虽然屈服应力的决定因素是正火温度和冷却速度，然而这种研究方法仍很重要，因为可以通过提高δi预测单个合金元素可降低韧性的范围。
铁素体钢的无塑性转变（NDT）温度和夏比转变温度的回归分析至今尚无报导，然而这些也仅限于加入单个合金元素对韧性影响的定性讨论。
以下就几种合金元素对钢性能的影响作简要介绍。
1）锰
绝大多数的锰含量约为0.5%。
作为脱氧剂或固硫剂加入可防止钢的热裂。
在低碳钢中还有以下作用。
◆含碳量0.05%钢，空冷或炉冷后有降低晶粒边界渗碳体薄膜形成的趋势。
◆可稍减小铁素体晶粒尺寸。
◆可产生大量而细小的珠光体颗粒。
前两种作用说明NDT温度随着锰量的增加而降低，后两种作用会引起夏比曲线峰值更尖。
钢含碳量较高时，锰能显著降低约50%转变温度。
其原因可能是因珠光体量多，而不是渗碳体在边界的分布。
必须注意的是，如果钢的含碳量高于0.15%，高锰含量对正火钢的冲击性能影响起到了决定性作用。
因为钢的高淬透性引起奥氏体转变成脆性的上贝氏体，而不是铁素体或珠光体。
2）镍
加入钢中的作用似锰，可改善铁-碳合金韧性。
其作用大小取决于含碳量和热处理。
在含碳量（约0.02%）很低的钢中，加入量达到2%就能防止热轧态和正火钢晶界渗碳体的形成，同时实质降低开始转变温度TS，升高夏比冲击曲线峰值。
进一步增加镍含量，改善冲击韧性效果则降低。
如果这时含碳量低至正火后无碳化物出现时，镍对转变温度的影响将变得很有限。
在含碳约0.10%的正火钢中加入镍，最大的好处是细化晶粒和降低游离氮含量，但其机理目前尚不清楚。
可能是由于镍作为奥氏体的稳定剂从而降低了奥氏体分解的温度。
3）磷
在纯净的铁-磷合金中，由于铁素体晶界会发生磷偏析降低了抗拉强度Rm而使晶粒之间脆化。
此外，由于磷还是铁素体的稳定剂。
所以，加入钢中将大大增加δi值和铁素体晶粒尺寸。
这些作用的综合将使磷成为极其有害的脆化剂，发生穿晶断裂。
4）硅
钢中加硅是为了脱氧，同时有益于提高冲击性能。
如果钢中同时存在锰和铝，大部分硅在铁素体中溶解，同时通过固溶化硬化作用提高δi。
这种作用与加入硅提高冲击性能综合的结果是，在稳定晶粒尺寸的铁-碳合金中按重量百分比加入硅，使50%转变温度升高约44℃。
此外，硅与磷相似，是铁素铁的稳定剂，能促进铁素体晶粒长大。
按重量百分数计，硅加入正火钢中将提高平均能量转换温度约60℃。
5）铝
以合金和脱氧剂的作用加入钢中有以下两方面的原因：第一，与溶体中的氮生成AlN，去除游离氮；第二，AlN的形成细化了铁素体晶粒。
这两种作用的结果是，每增加0.1%的铝，将使转变温度降低约40℃。
然而，当铝的加入量超过了需要，“固化”游离氮的作用将变弱。
6）氧
钢中的氧会在晶界产生偏析导致铁合金晶间断裂。
钢中氧含量高至0.01%，断裂就会沿着脆化晶粒的晶界产生的连续通道发生。
即使钢中含氧量很低，也会使裂纹在晶界集中成核，然后穿晶扩散。
解决氧脆化问题的方法是，可加入脱氧剂碳、锰、硅、铝和锆，使其和氧结合生成氧化物颗粒，而将氧从晶界去除。
氧化物颗粒也是延迟铁素体生长和提高d-/2的有利物质。
4.含碳量在0.3%～0.8%的影响
亚共析钢的含碳量在0.3%～0.8%，先共析铁素体是连续相并首先在奥氏体晶界形成。
珠光体在奥氏体晶粒内形成，同时占显微组织的35%～100%。
此外，还有多种聚集组织在每一个奥氏体晶粒内形成，使珠光体成为多晶体。
由于珠光体强度比先共析铁素体高，所以限制了铁素体的流动，从而使钢的屈服强度和应变硬化率随着珠光体含碳量的增加而增加。
限制作用随硬化块数量增加，珠光体对先共析晶粒尺寸的细化而增强。
钢中有大量珠光体时，形变过程中会在低温和/或高应变率时形成微型解理裂纹。
虽然也有某些内部聚集组织断面，但断裂通道最初还是沿着解理面穿行。
所以，在铁素体片之间、相邻聚集组织中的铁素体晶粒内有某些择优取向。