材质缺陷:当 钢材中碳、硫、磷、氧、氮、氢等元素的含量过高时，将会严重降低其塑性和韧性，脆性则相应增大。 钢中碳元素含量增高会使钢的脆性转变温度升高。随着含碳量的增加，钢的最大恰贝冲击值显著降低。恰贝冲击值与试验温度曲线梯度趋于缓慢，而脆性转变温度显 著升高，钢中磷含量的增加使晶界断裂应力降低，脆性转变温度升高，钢中含0．1％以上的磷就会引起晶界断裂应力降低。磷对钢脆性转变温度影响随磷含量增 加，钢脆性转变温度升高，硫与磷的存在对钢的断裂韧性起有害作用。随硫、磷的含量的增加，钢的K1C值下降。硫、磷含量增加使该钢K1C降低，硫危害性更大。 钢中锰元素的存在对改善其脆性性能有一定帮助，随锰与碳之比值提高，碳、磷有害作用下降，钢的脆性转变温度显著降低。

  硫、磷降低螺栓螺丝的断裂韧性原因，主要有两点：

①
      聚于原始奥氏体晶界，促使品界脆化；

②
      硫化学反应生成MnS在基体中形成脆性微裂纹起源核心，使微裂纹成核源增加，导致脆断容易发生。

  减少螺栓螺丝中硫、磷含量是改善螺栓螺丝断裂韧性的重要途径，特别是超高强度钢。选用适宜的冶炼方法是提高钢的纯度最直接、最易实现的途径，与普通电炉炼钢法相比，采用真空冶炼能提高钢的纯度，超高强度钢一般用真空自耗炉(或真空电弧炉)重熔，以减少钢中杂质和偏析，以提高钢断裂韧性。大部分工业国都对硫、磷含量作了较低规定，一般都限于0．06％以下，但我国各大钢厂所产钢材偏析依然较重。质量不稳定，影响偏析的因素中(铁矿石元素、炼钢方法、钢锭大小、冶炼技术 等)，主因是炼钢方法和冶炼技术，偏析大将会引起热脆、冷脆、裂缝、疲劳等一系列问题。

  应 力集中当钢材在某一局部出现应力集中，则出现了同号的二维或三维应力场使材料不易进入塑性状态，从而导致脆性破坏。应力集中越严重，钢材的塑性降低愈多， 同时脆性断裂的危险性也愈大。钢结构或构件的应力集中主要与构造细节有关：使用环境当螺栓受到较大的动载作用或者处于较低的环境温度下工作时，螺栓脆性破 坏的可能性增大。在0℃以上，当温度升高时，钢材的强度及弹性模量均有变化，一般是强度降低，塑性增大。温度在200℃以内时，钢材的性能没有多大变化。但在250℃左右钢材的抗拉强度反弹，fy有较大提高，而塑性和冲击韧性下降出现所 谓的“蓝脆现象”，此时进行热加工钢材易发生裂纹。当温度达600~C， 及E均接近于零，钢结构几乎完全丧失承载力。

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   当温度在0℃以下，随温度降低，钢材强度略有提高，而塑性韧性降低，脆性增大。尤其当温度下降到某一温度区间时，钢材的冲击韧性值急剧下降，出现低温脆断。通常又把钢结构在低温下的脆性破坏称为“低温冷脆现象”，产生的裂纹称为“冷裂纹”。

   加 载速率的影响 大量实验表明，高的加载速率会使材料出现脆断的危险增加，一般认为其影响与降低温度相当。随着变形速率的增大，材料的屈服强度将会增加，其原因是材料来不 及进行塑性变形和滑移，因而位错摆脱束缚进行滑移所需的热激活时间减少，使脆性转变温度提高，所以易于产生脆断。当试件上有缺口时，应变速率的影响更为显 著。脆性裂纹一经产生，裂纹尖端就会有很严重的应力集中，这一急骤增加的应力，相当于一个加载速率很高的荷载，使裂纹迅速失稳扩展，最后使整个结构发生脆 性破坏。

  综上，材质缺陷，应力集中，使用环境及加载速率是影响螺栓螺丝脆性断裂的主要因素，其中应力集中的影响尤为重要。在此值得一提的是，应力集中一般不影响钢结构的静力极限承载力，在设计时通常不考虑其影响。但在动载作用下，严重的应力集中加上材质缺陷，残余应力，冷却硬化，低温环境等往往是导致脆性断裂的根本原因。

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