1 材質(zhì)缺陷

   當(dāng)鋼材中碳、硫、磷、氧、氮、氫等元素的含量過高時，將會嚴重降低其塑性和韌性，脆性則相應(yīng)增大。

   鋼中碳元素含量增高會使鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。隨著含碳量的增加，鋼的恰貝沖擊值顯著降低。恰貝沖擊值與試驗溫度曲線梯度趨于緩慢，而脆性轉(zhuǎn)變溫度顯著升高，鋼中磷含量的增加使晶界斷裂應(yīng)力降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，鋼中含0．1％以上的磷就會引起晶界斷裂應(yīng)力降低。磷對鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度影響隨磷含量增加，鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，硫與磷的存在對鋼的斷裂韌性起有害作用。隨硫、磷的含量的增加，鋼的K1C值下降。硫、磷含量增加使該鋼K1C降低，硫危害性更大。

   鋼中錳元素的存在對改善其脆性性能有***幫助，隨錳與碳之比值提高，碳、磷有害作用下降，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度顯著降低。

   硫、磷降低鋼的斷裂韌性的原因，主要有兩點：①偏聚于原始奧氏體晶界，促使品界脆化；② 硫化學(xué)反應(yīng)生成MnS在基體中形成脆性微裂紋起源核心，使微裂紋成核源增加，導(dǎo)致脆斷容易發(fā)生。

   減少鋼中硫、磷含量是改善鋼斷裂韌性的重要途徑，特別是超高強度鋼。選用適宜的冶煉方法是提高鋼的純度***直接、***易實現(xiàn)的途徑，與普通電爐煉鋼法相比，采用真空冶煉能提高鋼的純度，超高強度鋼一般用真空自耗爐(或真空電弧爐)重熔，以減少鋼中雜質(zhì)和偏析，以提高鋼斷裂韌性。各***工業(yè)國都對硫、磷含量作了較低規(guī)定，一般都限于0．06％以下，但我國各大鋼廠所產(chǎn)鋼材偏析依然較重。質(zhì)量不穩(wěn)定，影響偏析的因素中(鐵礦石元素、煉鋼方法、鋼錠大小、冶煉技術(shù)等)，主因是煉鋼方法和冶煉技術(shù)，偏析大將會引起熱脆、冷脆、裂縫、疲勞等一系列問題。

   2 應(yīng)力集中

   當(dāng)鋼材在某一局部出現(xiàn)應(yīng)力集中，則出現(xiàn)了同號的二維或三維應(yīng)力場使材料不易進入塑性狀態(tài)，從而導(dǎo)致脆性破壞。應(yīng)力集中越嚴重，鋼材的塑性降低愈多，同時脆性斷裂的危險性也愈大。鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的應(yīng)力集中主要與構(gòu)造細節(jié)有關(guān)：

   3 使用環(huán)境

   當(dāng)螺栓受到較大的動載作用或者處于較低的環(huán)境溫度下工作時，螺栓脆性破壞的可能性增大。

   在0℃以上，當(dāng)溫度升高時，鋼材的強度及彈性模量均有變化，一般是強度降低，塑性增大。溫度在200℃以內(nèi)時，鋼材的性能沒有多大變化。但在250℃左右鋼材的抗拉強度***，fy有較大提高，而塑性和沖擊韌性下降出現(xiàn)所謂的“藍脆現(xiàn)象”，此時進行熱加工鋼材易發(fā)生裂紋。當(dāng)溫度達600~C， 及E均接近于零，鋼結(jié)構(gòu)幾乎完全喪失承載力。

   當(dāng)溫度在0℃以下，隨溫度降低，鋼材強度略有提高，而塑性韌性降低，脆性增大。尤其當(dāng)溫度下降到某一溫度區(qū)間時，鋼材的沖擊韌性值急劇下降，出現(xiàn)低溫脆斷。通常又把鋼結(jié)構(gòu)在低溫下的脆性破壞稱為“低溫冷脆現(xiàn)象”，產(chǎn)生的裂紋稱為“冷裂紋”。

   4 加載速率的影響

   大量實驗表明，高的加載速率會使材料出現(xiàn)脆斷的危險增加，一般認為其影響與降低溫度相當(dāng)。隨著變形速率的增大，材料的屈服強度將會增加，其原因是材料來不及進行塑性變形和滑移，因而位錯擺脫束縛進行滑移所需的熱***時間減少，使脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，所以易于產(chǎn)生脆斷。當(dāng)試件上有缺口時，應(yīng)變速率的影響更為顯著。脆性裂紋一經(jīng)產(chǎn)生，裂紋就會有很嚴重的應(yīng)力集中，這一急驟增加的應(yīng)力，相當(dāng)于一個加載速率很高的荷載，使裂紋迅速失穩(wěn)擴展，***后使整個結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞。

    綜上，材質(zhì)缺陷，應(yīng)力集中，使用環(huán)境及加載速率是影響脆性斷裂的主要因素，其中應(yīng)力集中的影響尤為重要。在此值得一提的是，應(yīng)力集中一般不影響鋼結(jié)構(gòu)的靜力極限承載力，在設(shè)計時通常不考慮其影響。但在動載作用下，嚴重的應(yīng)力集中加上材質(zhì)缺陷，殘余應(yīng)力，冷卻硬化，低溫環(huán)境等往往是導(dǎo)致脆性斷裂的根本原因。