鋼材或鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂是指應力低于鋼材抗拉強度或屈服強度情況下發(fā)生突然斷裂的破壞。
鋼結(jié)構(gòu)尤其是焊接結(jié)構(gòu),由于鋼材、加工制造、焊接等質(zhì)量和構(gòu)造上的原因,往往存在類似于裂紋性的缺陷。脆性斷裂大多是因這些缺陷發(fā)展以致裂紋失穩(wěn)擴展而發(fā)生的，當裂紋緩慢擴展到一定程度后, 斷裂即以極高速度擴展,脆斷前無任何預兆而突然發(fā)生,破壞。
鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂破壞事故往往是多種不利因素綜合影響的結(jié)果,主要是以下幾方面:
(1 ) 鋼材質(zhì)量差、厚度大：鋼材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,夾雜物等冶金缺陷嚴重,韌性差等;較厚的鋼材輥軋次數(shù)較少，材質(zhì)差、韌性低，可能存在較多的冶金缺陷。
(2) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件構(gòu)造不合理：孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當?shù)仁箲袊乐亍?BR> (3) 制造安裝質(zhì)量差：焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯,焊接缺陷大,殘余應力嚴重;冷加工引起的應變硬化和隨后出現(xiàn)的應變時效使鋼材變脆。
(4) 結(jié)構(gòu)受有較大動力荷載或反復荷載作用：但荷載在結(jié)構(gòu)上作用速度很快時(如吊車行進時由于軌縫處高差而造成對吊車梁的沖擊作用和地震作用等)，材料的應力-應變特性就要發(fā)生很大的改變。隨著加荷速度增大,屈服點將提高而韌性降低。特別是和缺陷、應力集中、低溫等因素同時作用時,材料的脆性將顯著增加。
(5)在較低環(huán)境溫度下工作：當溫度從常溫開始下降肘,材料的缺口韌性將隨之降低,材料逐漸變脆。這種性質(zhì)稱為低溫冷脆。不同的鋼種,向脆性轉(zhuǎn)化的溫度并不相同。同一種材料,也會由于缺口形狀的尖銳程度不同,而在不同溫度下發(fā)生脆性斷裂。所以,這里所說的"低溫"并沒有困定的界限。為了確定缺口韌性隨溫度變化的關(guān)系,目前都采用沖擊韌性試驗。圖1為碳素鋼恰貝V形缺口試件沖擊能量與溫度的關(guān)系曲線。顯而易見,隨著溫度的降低, Cv能量值迅下降,材料將由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。同時可見,鋼材由塑性破壞到脆性破壞的轉(zhuǎn)變是在一個溫度區(qū)間內(nèi)完成的,此溫度區(qū)T1-T2稱為轉(zhuǎn)變溫度區(qū)。在轉(zhuǎn)變溫度區(qū)內(nèi),曲線的轉(zhuǎn)折點〈最陡點〉所對應的溫度T0稱為轉(zhuǎn)變溫度。如果把低于T0的完全脆性破壞的溫度Tl作為鋼結(jié)構(gòu)的脆斷設(shè)計溫度,即可保證鋼結(jié)構(gòu)低溫工作的安全。這一脆斷設(shè)計溫度是根據(jù)大量使用經(jīng)驗和實驗資料統(tǒng)計分析確定的。對于一般鋼結(jié)構(gòu),取對應于Cv=2.07公斤-米,的溫度。為了保證鋼結(jié)構(gòu)的安全使用,應保證其使用溫度高于T1。
鋼結(jié)構(gòu)尤其是焊接結(jié)構(gòu),由于鋼材、加工制造、焊接等質(zhì)量和構(gòu)造上的原因,往往存在類似于裂紋性的缺陷。脆性斷裂大多是因這些缺陷發(fā)展以致裂紋失穩(wěn)擴展而發(fā)生的，當裂紋緩慢擴展到一定程度后, 斷裂即以極高速度擴展,脆斷前無任何預兆而突然發(fā)生,破壞。
鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂破壞事故往往是多種不利因素綜合影響的結(jié)果,主要是以下幾方面:
(1 ) 鋼材質(zhì)量差、厚度大：鋼材的碳、硫、磷、氧、氮等元素含量過高,晶粒較粗,夾雜物等冶金缺陷嚴重,韌性差等;較厚的鋼材輥軋次數(shù)較少，材質(zhì)差、韌性低，可能存在較多的冶金缺陷。
(2) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件構(gòu)造不合理：孔洞、缺口或截面改變急劇或布置不當?shù)仁箲袊乐亍?BR> (3) 制造安裝質(zhì)量差：焊接、安裝工藝不合理,焊縫交錯,焊接缺陷大,殘余應力嚴重;冷加工引起的應變硬化和隨后出現(xiàn)的應變時效使鋼材變脆。
(4) 結(jié)構(gòu)受有較大動力荷載或反復荷載作用：但荷載在結(jié)構(gòu)上作用速度很快時(如吊車行進時由于軌縫處高差而造成對吊車梁的沖擊作用和地震作用等)，材料的應力-應變特性就要發(fā)生很大的改變。隨著加荷速度增大,屈服點將提高而韌性降低。特別是和缺陷、應力集中、低溫等因素同時作用時,材料的脆性將顯著增加。
(5)在較低環(huán)境溫度下工作：當溫度從常溫開始下降肘,材料的缺口韌性將隨之降低,材料逐漸變脆。這種性質(zhì)稱為低溫冷脆。不同的鋼種,向脆性轉(zhuǎn)化的溫度并不相同。同一種材料,也會由于缺口形狀的尖銳程度不同,而在不同溫度下發(fā)生脆性斷裂。所以,這里所說的"低溫"并沒有困定的界限。為了確定缺口韌性隨溫度變化的關(guān)系,目前都采用沖擊韌性試驗。圖1為碳素鋼恰貝V形缺口試件沖擊能量與溫度的關(guān)系曲線。顯而易見,隨著溫度的降低, Cv能量值迅下降,材料將由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐?。同時可見,鋼材由塑性破壞到脆性破壞的轉(zhuǎn)變是在一個溫度區(qū)間內(nèi)完成的,此溫度區(qū)T1-T2稱為轉(zhuǎn)變溫度區(qū)。在轉(zhuǎn)變溫度區(qū)內(nèi),曲線的轉(zhuǎn)折點〈最陡點〉所對應的溫度T0稱為轉(zhuǎn)變溫度。如果把低于T0的完全脆性破壞的溫度Tl作為鋼結(jié)構(gòu)的脆斷設(shè)計溫度,即可保證鋼結(jié)構(gòu)低溫工作的安全。這一脆斷設(shè)計溫度是根據(jù)大量使用經(jīng)驗和實驗資料統(tǒng)計分析確定的。對于一般鋼結(jié)構(gòu),取對應于Cv=2.07公斤-米,的溫度。為了保證鋼結(jié)構(gòu)的安全使用,應保證其使用溫度高于T1。