脆性金属

（1） 选用低温冲击韧性好的钢材。

（2） 尽量避免构件中应力集中

（3） 注意使用温度。

5.5.1. 温度

任何一种断裂都具有两个强度指标，屈服强度和表征裂纹失稳扩散的临界断裂强度。

温度高，原子运动热能大，位错源释放出位错，移动吸收能量；温度低反之。

5.5.2. 缺陷

5.5.2.1. 材料韧性

裂纹尖端应力大，韧性好发生屈服，产生塑性变形，限制裂纹进一步扩散。

5.5.2.2. 裂纹长度

裂纹越长，越容易发生脆性断裂。

5.5.2.3. 缺陷尖锐程度

越尖锐，越容易发生脆性断裂。

5.5.3. 厚度

钢板越厚，冲击韧性越低，韧-脆性转变温度越高。

原因：

（1）越厚，在厚度方向的收缩变形所受到的约束作用越大，使约束应力增加，在钢板厚度范围内形成平面应变状态。

（2）冶金效应，厚板中晶粒较粗大，内部产生的偏析较多。

5.5.4. 加载速度

低强度钢，速度越快，韧-脆性转变温度降低。

金属材料的脆化现象

分两类：

（1） 在一定温度条件下出现的脆性，温度条件改变后，脆性自行消失，或者在一定温度条件下，经一定时间后出现的脆性。

这种情况下，金属的组织变化不明显。有冷脆性，热脆性，红脆性及回火脆性。

（2）由于应力的反复作用，介质的浸蚀以在高温下长期工作后，金属组织改变引起的脆化现象。这种脆性无法消除或要通过一定的特殊方法消除。如苛性脆化，氢脆，热疲劳，石墨化。2100433B

（1）

（2） 一般都发生在较低的温度，通常发生脆断时的材料的温度均在室温以下20℃。

（3） 脆断发生前，无预兆，开裂速度快，为音速的1/3。

（4） 发生脆断的裂纹源是构件中的应力集中处。

在低温情况下，材料因其原子周围的自由电子活动能力和“粘结力”减弱而使金属呈现脆性。一般情况下，对于每种材料，都有这样一个临界温度，当环境温度低于该临界温度时，材料的冲击韧性会急剧降低，这种现象称为金属材料的低温脆性转变，这一临界温度称为材料的脆性转变温度。为了确定材料的脆性转变温度，进行了大量的试验研究工作。如果把一组有缺口的金属材料试样，在整个温度区间中的各个温度下进行冲击试验。

低碳钢典型的韧-脆性转变温度。随着温度的降低，材料的冲击值下降，同时在断裂面上的结晶状断面部分增加，亦即材料的韧性降低，脆性增加。

有几种方法

（1）冲击值降低至正常冲击值的50～60%

（2） 冲击值降至某一特定的、所允许的最低冲击值时的温度。

（3） 以产生最大与最小冲击值平均时的相应温度

（4） 断口中结晶状断面占面积50%时的温度

对于厚度在40mm以下的船用软钢板，夏比V型缺口冲击能量为25.51J/cm2时的温度作为该材料的脆性转变温度。

脆性是指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质，与塑性相反，直到断裂前只出现很小的弹性变形而不出现塑性变形。脆性材料抗动荷载或冲击能力很差。金属材料的脆性主要取决于其成分和组织结构 。

脆性断裂，简称脆断，是指：构件未经明显的变形而发生的断裂，断裂时材料几乎没有发生过塑性变形。如杆件脆断时没有明显的伸长或弯曲，更无缩颈，容器破裂时没有直径的增大及壁厚的减薄。脆断的构件常形成碎片。材料的脆性是引起构件脆断的重要原因。

影响金属材料脆性转变温度的因素有：

（1）金属合金元素成分的影响。在钢中加入镍、锰等可使脆性转变温度降低，随着含碳、磷元素的增加，脆性转变温度明显升高。

（2）加载速度的影响。缓慢加载可降低脆性转变温度，相反，会使脆性转变温度升高。

（3）晶粒度的影响。细晶粒钢要比粗晶粒钢具有较高的冲击韧性和较低的脆性转变温度。

（4）热处理的影响。采用不同的热处理方法，可以得到不同的金相组织，提高钢材的冲击韧性，最好的热处理方法是进行调质处理。

（5）材料的厚度和缺陷脆性转变温度也有影响。 2100433B