《焊接金属学》

前言1

第一章钢的组织与性能2

第一节钢及其性能2

一 什么是钢和铁2

二 钢的常规机械性能4

第二节碳钢的显微组织和性能的关系10

一 含碳量对碳钢组织和性能的影响10

二 加工状态对钢材组织和性能的影响14

第三节金属的晶体结构16

一 钝铁的晶体结构16

二 钢中各相的晶体结构19

三 金属的实际晶体20

四 金属晶体的结合方式23

第四节钢中常存元素的影响24

一硫24

二磷25

三锰26

四硅26

五铝27

六氧27

七氮28

八氢28

第五节钢中的非金属夹杂物29

复习思考题30

第二章塑性变形与再结晶32

第一节金属的变形32

一 弹性变形32

二 单晶体的塑性变形33

三 多晶体的塑性变形38

四 合金的塑性变形39

第二节冷塑性变形后金属的组织与性能40

一显微组织的改变40

二 亚结构的变化41

三 产生内应力41

四 加工硬化42

五 变形织构42

六 应变时效43

第三节回复与再结晶43

一 回复44

二 再结晶44

三 晶粒长大46

第四节金属的热塑性变形47

一 热加工的意义和目的47

二 热加工钢材的组织及对性能的影响48

三 层状撕裂50

复习思考题50

第三章铁一碳合金相图51

第一节纯铁在缓慢加热时的变化51

一 铁丝加热现象51

二 纯铁的同素异构转变51

三α-Fe r-Fe转变时的相变热、体积变化52

第二节铁碳合金相图53

一 铁碳相图的建立53

二 铁碳相图的分析54

三 杠杆原理59

四 典型合金缓慢加热或冷却过程的分析59

五 铁一碳相图小结63

第三节二元合金相图的基本类型和分析方法65

一 相律及其应用65

二 二元合金相图的基本类型66

三 二元合金相图的分析方法68

复习思考题69

第四章焊缝金属的结晶70

第一节焊缝金属的凝固现象71

一 焊接熔池结晶的特殊性71

二 焊缝凝固组织的特征71

三 焊接裂缝与凝固组织的关系72

第二节焊缝金属的凝固过程73

一形核74

二 长大76

第三节焊缝金属的凝固组织（一次结晶组织）77

一 晶体的成长方式和微观形态（胞状晶和树枝晶77

二 焊接条件对焊缝凝固组织的影响82

三 共晶合金凝固组织的形态87

第四节焊缝中的偏析88

一 固溶体合金的非平衡冷却89

二 树枝晶偏析和胞状间界偏析（显微偏析89

三 中心线偏析92

四 层状偏析93

第五节焊接时的热裂缝（凝固裂缝）95

一 热裂缝的形态和特征95

二 热裂缝的形成机理97

三 含碳量和合金元素对热裂缝的影响100

四 热裂缝的防止104

第六节 改善焊缝一次组织的途径105

复习思考题106

第五章焊接接头的固态转变109

第一节钢在加热时的转变109

一 奥氏体的等温形成109

二 连续加热时奥氏体的形成112

三 奥氏体晶粒的长大及奥氏体晶粒度113

第二节奥氏体在连续冷却时的转变116

一 冷却速度对奥氏体转变的影响116

二 连续冷却转变图119

三 焊接用的连续冷却转变图122

四 淬硬倾向的概念123

五 奥氏体化温度对连续冷却转变图的影响124

第三节过冷奥氏体的等温转变125

一 等温转变曲线125

二 合金元素对转变曲线的影响128

三 等温转变曲线和连续冷却转变曲线的关系129

第四节奥氏体转变产物的形成特点及性能130

一 先共析铁素体的析出131

二 珠光体的形成134

三 马氏体转变135

四 贝氏体的形态和性能142

第五节焊接热循环149

一 焊接热循环149

二 焊接温度场151

三 焊接时的线能量151

四 焊接热影响区的冷却速度和冷却时间153

第六节焊接接头的组织与性能154

一 焊缝的二次组织154

二 焊接热影响区的组织156

三 热影响区的性能166

第七节焊接接头的冷裂缝171

一 冷裂缝的特征171

二 影响冷裂缝形成的因素173

三 冷裂缝的形成177

四 冷裂缝的防止180

第八节低碳钢中的时效180

一 淬火时效的现象180

二 淬火时效的本质182

三 淬火时效和应变时效的异同184

复习思考题184

第六章钢与焊件的热处理186

第一节热处理的基本概念186

一 热处理的实质186

二 热处理的工艺参数和依据186

三 热处理的基本类型187

第二节退火与正火187

一 退火187

二 正火（常化190

第三节淬火192

一 淬火工艺192

二 淬硬性与淬透性194

第四节回火196

一 回火过程及组织与结构的变化196

二 回火过程中钢的机械性能变化200

三 回火脆性201

四 回火分类及其应用204

五 二次硬化与再热裂缝206

第五节钢的表面热处理209

一 表面淬火210

二 钢的化学热处理211

第六节焊接构件的热处理213

一 预热及预热温度的确定213

二 焊后热处理215

复习思考题217

第七章钢中合金元素的作用218

第一节合金元素在钢中存在的状态218

一 形成碳化物等化合物219

二 形成固溶体222

三 成为游离状态222

第二节合金元素和铁的相互作用222

一 Fe—M二元相图222

二 合金元素和铁相互作用的一些规律225

三 合金元素与Fe相互作用规律的实用意义226

第三节合金元素对Fe—C相图的影响227

一 对共析成份及E点成份的影响227

二 对共析温度（A1点）及其他临界点的影响227

第四节三元相图简介229

一 三元合金相图的表示方法229

二 简单的三元相图230

三 等温截面图与变温截面图232

四 合金钢的三元截面图应用举例234

第五节合金元素对于相变过程的影响237

一 合金元素对加热时奥氏体化的影响238

二 合金元素对于过冷奥氏体转变的影响238

三 合金元素对回火转变的影响241

第六节钢中加入合金元素的目的241

一 使钢强化（包括韧化）241

二 增加钢的淬透性243

三 增加回火抗力244

四获得某种特殊性能244

复习思考题244

第八章金属断裂和断口分析245

第一节金属断裂的基本概念245

一 延性断裂与脆性断裂245

二 断裂的方式247

三 断裂的机理247

第二节一次加载的断口分析249

一 一次加载断口的一般特征（宏观分析）249

二 断口的微观分析252

第三节疲劳断口的分析257

一 疲劳断口的宏观分析257

二 疲劳断口的微观分析258

第四节晶间断口和应力腐蚀、氢脆断口分析259

一 晶间断裂259

二 应力腐蚀和氢脆断口的微观特征260

第五节焊接裂缝的断口分析264

一 高温裂缝（热裂缝）264

二 低温裂缝（冷裂缝）266

三 焊后热处理裂缝（再热裂缝）268

第六节实际构件的破断分析269

一 破断分析的一般方法269

二 实际破断分析举例270

附录一钢的牌号表示方法275

附录二碳素结构钢的牌号、成份、机械性能及主要用途277

附录三硬度及强度换算表282

附录四钢中晶粒度级别图285

附录五热影响区冷却速度和冷却时间的估算287

编写说明293