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钢材冶炼后按浇铸方法(也称脱氧方法)的不同而分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。沸腾钢采用锰铁作脱氧剂,脱氧不完全,钢材质量较差,但成本低;镇静钢用锰铁加硅或铝脱氧,脱氧较彻底,材质好,但成本较高;半镇静钢脱氧程序、质量和成本介于沸腾钢和镇静钢之间;特殊镇静钢的脱氧程序比镇静钢更高,质量最好,但成本也最高。
3.应力集中
当构件截面的完整性遭到破坏,如开孔、截面改变等,构件截面的应力分布不再保持均匀,在截面缺陷处的附近产生高峰应力,而截面其他部分应力则较低,这种现象称为应力集中(图11-82)。应力集中是导致钢材发生脆性破坏的主要因素之一。试验表明,截面改变越突然、尖锐程度越大的地方,应力集中越严重,引起脆性破坏的危险性就越大。因此,在结构设计中应使截面的构造合理。如截面必须改变时,要平缓过渡。构件制造和施工时,应尽可能防止造成刻槽等缺陷。

4.温度的影响
钢材在正温范围内,约在1000C以上时,随着温度的升高,钢材的强度降低,塑性增大。在2500C左右,钢材的抗拉强度有所提高,而塑性下降,这种现象称为冷脆现象,钢结构不宜在该温度范围内加工。温度达到500—6000C时,强度几乎为零。因此,当结构表面经常受较高的辐射热(150℃以上)时,应采取隔热措施,如加挡板或设循环水管等,加以保护。为提高钢结构耐火时间,可在构件上按需要涂不同厚度的防火涂料。当温度低于常温时,随着温度的下降,钢材的强度有所提高,而塑性和冲击韧性下降,当温度下降到某一负温值时,钢材的塑性和冲击韧性急剧降低,这种现象称为钢材的低温冷脆现象(简称冷脆)。因此,处于低温条件下的结构,应选择耐低温性能比较好的钢材,如镇静钢,低合金结构钢,
5.钢材的硬化
钢材的硬化包括时效硬化和冷作硬化。时效硬化是指高温时溶化于铁中的少量氮和碳,随时间的增长逐渐从固溶体中析出,形成氮化物或碳化物,对钢材的塑性变形起遏制作用,从而使钢材强度提高、塑性和冲击韧性下降。冷作硬化(也称应变硬化)是指钢材在间歇重复荷载作用下,钢材的弹性区扩大,屈服点提高,而塑性和冲击韧性下降。钢结构设计中,不考虑硬化后强度提高的有利影响,相反,对重要的结构或构件要考虑硬化后塑性和冲击韧性下降的不利影响。
6.焊接
焊接连接时。由于焊缝及其附近的高温区的金属经过高温和冷却的过程,金属内部组织发生了变化,使钢材变脆变硬。同时,焊接还会产生焊接缺陷和焊接应力,也是促使钢材发生脆性破坏的因素。
大量的脆性破坏事故说明,事故的发生经常是几种因素的综合。根据具体情况正确选用钢材是从根本上防止脆性破坏的办法,同时也要在设计、制造和使用上注意消除促使钢材向脆性转变的因素。 |