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影响钢材性能的主要因素有哪些?

发布时间:2018-11-14

钢材冲击韧性是材料在断裂前单位体积所吸收的总能量。包括弹性和非弹性,反应了钢材的塑性变形能力。(冲击韧性是抵抗冲击荷载的能力,钢材强度越高,韧性越低,则脆性越大。)

钢材的疲劳是微观裂纹在连续重复荷载的作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏。(钢材的疲劳强度主要取决于构造状况(应力集中程度和残余应力),作用的应力幅以及反复荷载的循环次数,而与钢材的静力强度无关。)

(1) 化学成分(碳、硫和磷、氧和氮、硅和锰、钒和钛、铜各自的影响在p19);

(2)冶金缺陷,钢材常见的冶金缺陷包括偏析、非金属夹杂、气孔、裂纹及分层等。

(3)钢材的硬化

时效硬化(老化):在高温时熔于铁中少量的氮和碳,随着时间的增长逐渐从固熔体中析出,生成氮化物和碳化物,散存在铁素体晶粒的滑动面上对晶粒的塑性滑动起到遏制作用,从而使钢材的强度提高,塑性韧性下降。

冷作硬化(应变硬化):在冷加工时,使钢材产生较大的塑性变形的情况下,卸载后再加载,钢材的屈服点提高,塑性韧性降低的现象称为冷作硬化。

应变时效硬化:在钢材已产生一定的塑性变形后,随着时间的增长,N和C更容易析出,从而使已经冷作硬化的钢材,又发生时效硬化现象,称为应变时效硬化。

(4)温度影响:总的趋势是温度升高,钢材强度降低,应变增大;反之,温度下降,钢材强度会略有增加,同时钢材会因塑性和韧性降低而变脆。(具体见p20,注意蓝脆)

(5)应力集中:应力高峰区局部存在同号的双向或三向应力,钢材变硬变脆;应力集中系数越大,钢材变脆的倾向越严重。(应力集中系数:高峰区最大应力与平均应力的比值

(6)反复荷载作用:结构的抗力和性能发生严重变化,甚至疲劳破坏。


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