《钢材的性能与试验》求取 ⇩

第一章　晶体结构 金属材料技术研究所 渡辺 敏1

一、金属的晶体结构1

（一）晶体与点阵1

（二）晶系与布喇菲点阵1

第一篇　钢材的基础1

（三）晶向与晶面3

（四）面间距4

二、单晶体与多晶体5

（一）单晶体与多晶体5

（一）固溶体6

（二）合金6

三、固溶体与合金6

（二）单晶体与多晶体性质的差异6

四、纯铁的相变7

（一）纯铁的同素异构转变7

（二）加热转变和冷却转变7

五、钢与马氏体转变8

（一）铁与碳的固溶体8

（二）钢的马氏体转变9

（三）马氏体的晶体取向关系9

（四）伴随马氏体转变的膨胀10

六、点阵缺陷10

（一）点阵缺陷的种类和特征10

（二）塑性变形与位错10

（一）相和平衡状态图12

（二）相律、杠杆定律12

一、热力学和平衡状态图12

第二章　平衡状态图 金属材料技术研究所 中岛宏兴12

（三）自由能和平衡状态图13

1．二元合金的状态图14

2．三元合金的状态图15

3．压力也作为变数的状态图16

（四）平衡状态图的实验求法17

二、铁系二元合金的状态图17

三、碳钢的平衡状态图18

第三章　热处理引起的组织变化 石川岛播磨重工业株式会社 利冈靖继22

一、热处理的意义22

二、过冷奥氏体的转变23

（一）等温转变24

（三）顶端淬火法25

（二）连续冷却转变25

（四）影响过冷奥氏体转变的因素28

（五）淬透性倍数30

（六）转变相的机械性能31

三、退火和正火32

（一）退火32

（二）正火34

四、淬火34

（一）固溶处理35

（二）冷却介质和冷却能力35

（三）质量效应37

（四）顶端淬火试验法的应用41

五、回火41

（一）回火引起的组织变化41

（二）回火引起的机械性能的变化42

（四）回火脆性45

（三）时效变形45

（五）时效46

六、表面硬化处理49

（一）渗碳淬火49

（二）氮化50

（三）渗硫和渗金属保护处理51

七、利用等温转变图的热处理和形变热处理51

第四章　塑性变形和位错 金属材料技术研究所 中村森彦52

一、拉伸引起的金属变形52

二、滑移与孪晶54

（一）滑移变形55

（二）孪晶变形55

（三）滑移变形的机理56

（一）位错的性质57

三、位错与钢的性能57

（二）位错的增殖58

（三）钢铁的强度与位错59

（四）固溶强化60

（五）析出强化61

（六）晶界强化63

（七）铁的屈服现象63

四、加工硬化与回复64

五、再结晶66

参考文献68

第二篇　钢材的性能、规格和用途71

第一章 以强度和韧性为主的钢材 株式会社神户制钢所 高田 寿71

一、强度、韧性与断裂71

（一）强度71

（二）韧性74

（三）合金元素对强度和韧性的影响76

（四）延迟断裂77

（五）断裂与断口78

1．晶内断裂78

2．晶间断裂80

二、淬透性及各种因素对淬透性的影响80

（一）淬透性80

（二）评价淬透性的方法80

（三）各种因素对淬透性的影响81

1．合金元素的影响81

2．晶粒度的影响83

3．淬透性倍数83

三、机械结构钢83

1．种类和机械性能84

（一）碳素机械结构钢84

（二）合金机械结构钢84

2．确保淬透性的结构钢85

（三）机械结构钢的用途85

四、表面硬化处理86

（一）渗碳86

1．固体渗碳法86

2．液体渗碳法86

3．气体渗碳法86

（二）氮化88

（三）高频淬火和火焰淬火88

五、超高强度钢89

（一）马氏体钢89

（二）二次硬化钢91

（三）形变热处理钢92

（四）PH不锈钢95

（五）马氏体时效钢96

第二章 以可焊性为主的钢材 日本钢管株式会社 天明玄之辅 田中淳一97

一、钢材的可焊性98

（一）焊接热影响区的性质98

1．焊接区的热滞后98

2．焊接热影响区的材质99

（二）焊接裂纹敏感性101

1．低温裂纹与钢材的化学成分101

2．分层102

（三）焊接后热处理的影响103

1．消除应力退火（SR）裂纹103

（一）焊接用软钢的性质104

1．强度、韧性和塑性104

二、焊接结构用软钢104

2．消除应力退火脆化104

2．可焊性105

3．其他性能105

4．焊接结构用软钢的种类和用途105

三、高强度钢106

（一）非调质高强度钢106

1．强度和韧性108

2．可焊性110

3．其他性能110

4．非调质高强度钢的种类和用途110

（二）调质型高强度钢114

1．强度和韧性114

2．可焊性114

3．其他性能115

四、低温用钢117

（一）低温用钢的性能117

4．调质型高强度钢的种类和用途117

（二）低温用钢的种类和用途118

1．铝镇静钢119

2．低镍钢119

3．8～9％Ni钢119

4．特殊热处理型5～7％Ni钢119

五、具有优良焊接性能的钢121

1．大热量输入自动焊接用高强度钢121

2．裂纹敏感性低的高强度钢121

3．不易产生分层的钢122

1．阳极和阴极123

2．电池的种类123

一、钢的腐蚀123

（一）关于腐蚀的观点123

第三章 以耐腐蚀性为主的钢材 新日本制铁株式会社 细井祐三 冈田秀弥123

3．电极电位124

4．电位-pH图与极化曲线125

5．极化曲线125

6．钝态126

（二）应力与腐蚀（应力腐蚀裂纹）127

（三）铁在水溶液中的腐蚀128

（四）非金属夹杂物与腐蚀129

二、耐大气腐蚀钢129

（一）关于钢的耐大气腐蚀性129

（二）合金元素对钢耐大气腐蚀性的影响129

（一）钢被海水腐蚀的特征132

（三）耐大气腐蚀钢的标准和用途132

三、耐海水腐蚀钢132

（二）合金元素对钢耐海水腐蚀性的影响133

（三）耐海水腐蚀钢的标准和用途133

四、不锈钢136

（一）合金元素对铁的耐酸性的影响136

（二）不锈钢的组织137

（三）不锈钢的种类及其特征139

1．马氏体系不锈钢139

2．铁素体系不锈钢139

3．奥氏体系不锈钢140

4．双相不锈钢141

（四）奥氏体系不锈钢耐蚀性方面的缺点142

1．晶间腐蚀142

5．沉淀硬化型不锈钢142

2．点腐蚀和间隙腐蚀143

3．应力腐蚀裂纹143

（五）不锈钢的标准和用途148

第四章 以硬度为主的钢材 大同特殊制钢株式会社 藤原达雄152

一、回火引起的合金钢碳化物的变化152

二、碳化物与耐磨性154

三、轴承钢156

（一）轴承钢与标准156

（二）轴承钢的性质156

1．淬透性156

2．气体成分和夹杂物含量157

3．切削性158

4．滚动疲劳寿命158

（三）特殊轴承钢159

四、工具钢160

（一）碳素工具钢162

（二）合金工具钢163

1．切削工具钢165

2．耐冲击钢166

3．冷加工用工具钢166

4．热加工用工具钢167

（三）高速钢168

五、中空钢170

六、刀具用不锈钢171

七、高锰钢172

（一）许用抗拉应力174

二、高温强度174

一、耐热材料的性能要求174

第五章 以耐热性为主的钢材 住友金属工业株式会社 行俊照夫174

（二）短时间抗拉强度175

（三）蠕变和蠕变断裂强度176

三、耐热材料的高温特性178

四、锅炉用材料179

（一）锅炉用材料179

（二）锅炉用材料使用上的问题180

1．美国TP321钢过热器管发生的事故分析180

2．锅炉管使用中的损坏183

3．不锈钢过热器管的水垢问题184

五、透平用材料185

（一）蒸气透平用材料185

（二）燃气透平用材料185

（一）化学工业用高温装置187

六、化学工业用材料187

（二）使用材料的特性和存在问题188

1．Incoloy 800合金188

2．耐热铸钢189

七、原子能用材料191

（一）原子反应堆的特征191

（二）使用材料的特性和存在问题191

1．加压水冷反应堆191

2．快中子增殖反应堆192

3．高温气体反应堆194

第六章 以成形性为主的钢材 川崎制铁株式会社 大桥延夫194

一、热轧钢板195

（一）有关热轧钢板成形性的因素195

二、冷轧钢板198

（一）冷轧钢板的特性与成形性的关系199

（二）冷轧钢板的制造要素与深冲成形性的关系205

第七章 以电磁特性为主的钢材 新日本制铁株式会社 市山 正208

一、钢铁的电磁性能208

（一）磁化和磁性208

（二）磁性的方向性209

（三）磁性的冶金学因素209

二、电工纯铁211

（一）电工纯铁的性能和用途211

（二）电工纯铁的制造方法211

三、硅钢板213

（一）硅钢板的种类213

（二）各向同性硅钢带的性能和用途213

（三）各向同性硅钢带的制造方法214

（五）取向硅钢带的制造方法215

（四）取向硅钢带的性能和用途215

四、坡莫合金216

（一）铁镍合金的特性216

（二）坡莫合金的种类、性能和用途217

（三）坡莫合金的制造方法217

第八章 以切削性为主的钢材 爱知制钢株式会社 山本俊郎219

一、钢的切削性219

（一）切削性的评价标准219

（二）切屑的形成机理219

（三）切削性与化学成分的关系220

（四）切削性与显微组织的关系220

（五）切削性与硬度、塑性的关系221

（六）切削性与冷加工的关系221

（一）易切削钢的种类、标准和用途222

二、易切削钢222

（七）适于切削加工的热处理组织222

（二）关于易切削元素改善切削性的机理223

（三）含铅易切削钢224

（四）含硫易切削钢225

（五）含钙易切削钢226

（六）复合易切削钢227

三、易切削不锈钢227

（一）易切削不锈钢的种类、标准和用途227

（二）易切削不锈钢的耐蚀性和切削性228

参考文献229

2．试样的研磨235

1．试样的制取235

（二）显微组织检验235

（一）宏观组织检验235

第一章　金属物理测量法 川崎制铁株式会社 藤元克己235

第三篇　检验与试验方法235

一、组织观察235

3．试样的腐蚀236

二、晶体分析（X射线衍射）239

（一）X射线的产生及衍射239

（二）实验方法239

1．劳埃法239

2．转动晶体法（摆动晶体法）239

3．粉末法（D-S法）240

4．计数管法（X射线衍射仪测定法）240

（一）电子显微镜的构造和机能241

1．电子显微镜的概念241

三、电子显微镜及电子衍射的应用241

（三）X射线衍射的应用241

2．电子光学系统242

3．电磁透镜系统242

（二）电子衍射243

1．限制视场衍射法243

2．高分辨率电子衍射243

四、热性质的测定243

（一）温度测定法243

1．热电偶243

2．电阻温度计243

3．辐射高温计与光学高温计243

4．气体温度计244

（二）热分析法244

1．杨氏模量的测量方法245

（一）弹性模量的测定245

五、弹性与滞弹性245

（三）热膨胀测定法245

2．刚性模量G的测量方法246

（二）内耗的测量方法246

1．内耗的测定247

2．用振动法（动态法）测量弹性常数249

3．内耗测量的实例（Snoek Peak）250

六、电学性质的测量250

（一）电阻测量方法250

七、磁性测量251

（一）静态特性（直流磁化特性）的测量251

1．电子磁通计251

2．直流磁化特性自动记录装置252

（二）交流磁化特性的测量252

（四）25厘米爱泼斯坦铁损试验253

（三）铁损的测量253

（五）转矩计254

八、金属状态的物理分析法254

1．微区（超微粒子）分析用FEG电子显微镜254

2．离子测微器255

3．俄歇电子分光光谱和低能电子衍射（LEED）255

4．X射线荧光光谱法255

第二章　分析试验 川崎制铁株式会社 岸高 寿255

一、引言255

二、化学分析255

（二）现行的化学分析法256

5．电量分析法256

4．气化法256

2．容量法256

1．重量法256

（一）化学分析法的种类256

3．吸光光度法256

三、仪器分析258

（一）仪器分析的种类258

1．发射光谱分析法258

2．X射线荧光分析法259

3．原子吸收分析法259

（二）现行的仪器分析法260

四、抽样261

（一）从液体中取样261

（二）从固体中取样261

五、分析误差262

（三）从粉块混合物中取样262

第三章　材料试验 新日本制铁株式会社 南云道彦264

一、拉伸试验264

（一）应力和应变265

（二）弹性变形和塑性变形265

（三）拉伸试验机267

1．油压式万能材料试验机267

2．杠杆式万能材料试验机268

3．其他拉伸试验机268

（四）吨位计及伸长计268

5．伸长率的测定269

3．屈服强度的测定269

4．抗拉强度的测定269

2．屈服点的测定269

1．试样平行部分的原始截面积269

（五）试验及试验值的计算程序269

6．断面收缩率的测定270

二、压缩试验270

三、弯曲试验和抗弯试验270

（一）弯曲试验271

1．弯曲试验271

2．压弯法271

3．卷弯法271

4．V形法271

5．180°弯曲及贴紧弯曲272

（二）抗弯试验272

1．维氏硬度273

（一）维氏硬度试验273

四、硬度试验273

2．试验机274

3．压痕的测量274

（二）洛氏硬度试验274

1．洛氏C和B标度的硬度275

2．试验机275

（三）布氏硬度试验275

（四）肖氏硬度试验276

（五）硬度的换算276

（六）显微硬度试验276

五、冲击试验276

六、断裂韧性试验279

（一）应力放大系数与断裂韧性279

（二）断裂韧性试验方法280

1．杯突试验281

（一）臌凸成形性试验281

七、加工性试验281

2．液压胀形试验282

（二）圆筒深冲试验282

（三）圆锥模杯突试验282

八、疲劳试验283

九、蠕变试验285

1．拉伸蠕变试验方法（JIS Z 2271）285

2．拉伸蠕变断裂试验方法（JIS Z 2272）285

十、磨损试验285

（一）腐蚀试验的见解286

（二）腐蚀试验中应注意的事项286

一、腐蚀试验概述286

第四章　腐蚀试验 新日本制铁株式会社 汤川意一 冈田秀弥286

1．试样287

2．试验环境287

二、腐蚀的评价方法288

（一）耐蚀性的判断方法288

1．外观变化288

2．重量及厚度的变化288

3．电化学方法289

4．电阻法289

（二）腐蚀试验结果的表示和耐蚀性的评价290

1．腐蚀形式的表示290

2．腐蚀量的表示290

3．耐蚀性的评价290

（一）耐大气腐蚀试验法291

（二）晶间腐蚀试验法291

三、实验室的试验方法291

（三）各种晶间腐蚀试验法的意义293

（四）点腐蚀、间隙腐蚀试验法294

1．电化学的测定294

2．浸渍试验294

（五）应力腐蚀裂纹的试验法295

1．应力附加法和应力腐蚀裂纹试样的种类296

2．试剂的选择297

四、现场试验298

第五章　材料检验方法 日本钢管株式会社 天明玄之辅·伊藤 笃299

一、组织检查299

（一）宏观组织299

（二）奥氏体晶粒度301

（四）脱碳层深度304

（三）铁素体晶粒度304

（五）显微组织305

二、质量检验306

（一）非金属夹杂物306

（二）发纹307

（三）硫印308

（四）断口308

三、无损检验309

（一）渗透探伤法309

（二）磁粉探伤法310

（三）涡流探伤法310

（四）放射线透射探伤法311

（五）超声波探伤法311

（六）声波法313

参考文献313