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材質缺陷:當 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，脆性則相應增大。 鋼中碳元素含量增高會使鋼的脆性轉變溫度升高。隨著含碳量的增加，鋼的最大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，而脆性轉變溫度顯 著升高，鋼中磷含量的增加使晶界斷裂應力降低，脆性轉變溫度升高，鋼中含0．1％以上的磷就會引起晶界斷裂應力降低。磷對鋼脆性轉變溫度影響隨磷含量增 加，鋼脆性轉變溫度升高，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一定幫助，隨錳與碳之比值提高，碳、磷有害作用下降，鋼的脆性轉變溫度顯著降低。

  硫、磷降低螺栓螺絲的斷裂韌性原因，主要有兩點：

①
      聚于原始奧氏體晶界，促使品界脆化；

②
      硫化學反應生成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，導致脆斷容易發生。

  減少螺栓螺絲中硫、磷含量是改善螺栓螺絲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最直接、最易實現的途徑，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，以減少鋼中雜質和偏析，以提高鋼斷裂韌性。大部分工業國都對硫、磷含量作了較低規定，一般都限于0．06％以下，但我國各大鋼廠所產鋼材偏析依然較重。質量不穩定，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 等)，主因是煉鋼方法和冶煉技術，偏析大將會引起熱脆、冷脆、裂縫、疲勞等一系列問題。

  應 力集中當鋼材在某一局部出現應力集中，則出現了同號的二維或三維應力場使材料不易進入塑性狀態，從而導致脆性破壞。應力集中越嚴重，鋼材的塑性降低愈多， 同時脆性斷裂的危險性也愈大。鋼結構或構件的應力集中主要與構造細節有關：使用環境當螺栓受到較大的動載作用或者處于較低的環境溫度下工作時，螺栓脆性破 壞的可能性增大。在0℃以上，當溫度升高時，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℃以內時，鋼材的性能沒有多大變化。但在250℃左右鋼材的抗拉強度反彈，fy有較大提高，而塑性和沖擊韌性下降出現所 謂的“藍脆現象”，此時進行熱加工鋼材易發生裂紋。當溫度達600~C， 及E均接近于零，鋼結構幾乎完全喪失承載力。

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   當溫度在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。尤其當溫度下降到某一溫度區間時，鋼材的沖擊韌性值急劇下降，出現低溫脆斷。通常又把鋼結構在低溫下的脆性破壞稱為“低溫冷脆現象”，產生的裂紋稱為“冷裂紋”。

   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脆斷的危險增加，一般認為其影響與降低溫度相當。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激活時間減少，使脆性轉變溫度提高，所以易于產生脆斷。當試件上有缺口時，應變速率的影響更為顯 著。脆性裂紋一經產生，裂紋尖端就會有很嚴重的應力集中，這一急驟增加的應力，相當于一個加載速率很高的荷載，使裂紋迅速失穩擴展，最后使整個結構發生脆 性破壞。

  綜上，材質缺陷，應力集中，使用環境及加載速率是影響螺栓螺絲脆性斷裂的主要因素，其中應力集中的影響尤為重要。在此值得一提的是，應力集中一般不影響鋼結構的靜力極限承載力，在設計時通常不考慮其影響。但在動載作用下，嚴重的應力集中加上材質缺陷，殘余應力，冷卻硬化，低溫環境等往往是導致脆性斷裂的根本原因。

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