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第1章 绪论1

第2章金属材料的变形与再结晶6

2.1 单晶体金属的变形6

2.1.1 单晶体金属的弹性变形7

2.1.2 单晶体金属的塑性变形8

2.2 多晶体金属的变形12

2.2.1 晶界的作用13

2.2.2 各晶粒间位向差别的影响15

2.3 塑性变形对金属组织和性能的影响15

2.3.1 塑性变形对金属材料组织的影响15

2.3.2 塑性变形对金属材料性能的影响16

2.4 塑性变形后的金属在加热时的组织和性能变化17

2.4.1 回复与再结晶18

2.4.2 金属的再结晶温度19

2.4.3 再结晶后的晶粒度20

第3章金属材料的脆性22

3.1 金属材料的断裂22

3.1.1 断裂的类型22

3.1.2 断裂的方式23

3.1.3 断裂的形式23

3.1.4 断口分析23

3.2 脆性破坏事故的实例及分析28

3.3 韧-脆性转变温度31

3.4 无塑性温度(也称无韧温度)33

3.5 金属材料产生脆性断裂的条件36

3.5.1 温度36

3.5.2 缺陷37

3.5.3 厚度38

3，5.4 加载速度39

3.5.5 微观组织40

3.5.6 残余应力42

3.6 金属材料的脆化现象42

3.6.1 冷脆性42

3.6.2 热脆性44

3.6.3 红脆性(亦称赤热脆性)45

3.6.4 回火脆性45

3.6.5 苛性脆化47

3.6.6 氢脆48

第4章金属材料的断裂韧性参量60

4.1 概述60

4.1.1 低应力脆性断裂对传统的强度设计观点提出的问题60

4.1.2 冲击韧性值(αk)不能确切地表征材料的韧脆性能61

4.1.3 断裂力学的任务62

4.2 线弹性断裂力学的断裂韧性参量62

4.2.1 能量分析法63

4.2.2 应力场强度分析法67

4.2.3 线弹性断裂力学的适用范围75

4.3 弹塑性断裂力学的断裂韧性参量76

4.3.1 裂纹顶端张开位移77

4.3.2 J积分理论80

4.4 金属材料断裂韧性参量的测试83

4.4.1 平面应变断裂韧性Kic的测试83

4.4.2 临界裂纹顶端张开位移δ？的测试85

4.4.3 临界J积分值的测试86

4.5 提高金属材料断裂韧性的途径88

4.5.1 合金元素的作用88

4.5.2 晶粒度对Kk的影响89

4.5.3 金相组织对Kk的影响89

4. 6 断裂力学参量在压力容器中的应用90

4.6.1 鼓胀效应90

4.6.2 表面裂纹和深埋裂开面的应力场强度因子91

4.6.3 压力容器用钢的选择依据93

4.6.4 确定构件中允许存在的临界裂纹深度(对于非贯穿型裂纹)94

4.6.5 一些压力容器用钢的断裂韧性数据97

第5章金属材料的高温机械性能99

5.1 金属材料的蠕变101

5.1.1 蠕变现象101

5.1.2 蠕变曲线的表示方式103

5.1.3 金屑材料在蠕变中的组织变化105

5.1.4 金属材料的蠕变理论107

5.1.5 金属材料的蠕变断裂机理110

5.2 金属材料的高温强度114

5.2.1 条件蠕变极限(σn)114

5.2.2 高温持久强度(σD)115

5. 3.1 蠕变曲线方程的分析116

5.3 蠕变和持久强度的推测方法116

5.3.2 高温强度的外推方法117

5.4 钢的持久塑性125

5.5 影材料高温强度性能的因素128

5.5.1 化学成分128

5.5.2 冶炼方法129

5.5.3 金属材料的组织结构130

5.5.4 热处理方法131

5.5.5 温度波动对钢材高温强度的影响131

5. 6 金属材料的松弛132

5.6.1 金属材料的松弛特性132

5.6.2 松弛的塑性应变速度134

5.6.3 再紧固对松弛的影响134

5.6.4 应力松弛与蠕变的关系135

6.1 珠光体的球化138

6.1.1 球化对金属材料性能的影响138

第6章长期在高温条件下金属材料组织结构的变化138

6.1.2 影响珠光体球化的因素140

6.1.3 珠光体球化的级别140

6.1.4 材料发生球化后的恢复处理142

6.2 石墨化143

6.3 合金元素在固溶体和碳化物相之间的重新分配144

6.3.1 固溶体和碳化物中合金元素成分的变化145

6.3.2 碳化物结构类型、数量和分布的变化146

第7章钢的过热与过烧149

7.1 概述149

7.2 钢在高温加热中的变化150

7.2.1 奥氏体晶粒的长大150

7.2.2 钢在高温加热时的成分和组织变化153

7.3 高温加热后的冷却153

7.3.1 第一阶段加热后的冷却153

7.3.2 第二阶段加热后的冷却154

7.3.3 第三阶段加热后的冷却156

7.4 钢的过热现象156

7.4.1 钢的过热温度156

7.4.2 过热钢的特征157

7.4.3 过热钢的机械性能158

7.4.4 钢发生过热后的补救措施159

7.5 钢的过烧现象160

7.5.1 钢的过烧温度160

7.5.2 过烧钢的特征160

7.5.3 钢的过烧过程161

7.5.4 过烧钢的机械性能161

第8章金属材料的腐蚀现象162

8.1 概述162

8.2 金属材料的高温氧化163

8.2.1 高温氧化过程的机理163

8.2.2 高温氧化的动力学规律167

8.2.3 氧化的温度规律171

8.2.4 金属材料的耐热性(高温抗氧化性)指标173

8.3 金属材料的电化学腐蚀174

8.3.1 金属的电极电位及腐蚀电池174

8.3.2 金属的极化与钝化177

8.3.3 金属元素耐蚀性的评定183

8.3.4 金属材料的耐蚀合金化途径184

8.4 金属材料的应力腐蚀185

8.4.1 金属材料应力腐蚀的特征185

8.4.2 应力腐蚀破裂机理188

8.5 蒸汽腐蚀188

8.6 硫的腐蚀189

8.6.1 高压锅炉水冷壁管的硫腐蚀189

8.6.2 锅炉过热器管的高温硫腐蚀190

8.6.4 硫的低温腐蚀191

8.6.3 含镍合金钢的硫腐蚀191

8.7 钒的腐蚀192

8.8 氧腐蚀(氧去极化腐蚀)192

8.8.1 氧腐蚀的特征193

8.8.2 影响氧腐蚀的因素194

第9章金属材料的疲劳现象195

9.1 交变载荷的特性196

9.2 高周疲劳的特点197

9.2.1 应力-应变曲线197

9.2.2 金属材料的疲劳特性曲线197

9.2.3 疲劳断裂的断口特征199

9.2.4 金属材料的疲劳抗力指标199

9.3 疲劳断裂的机理202

9.3.1 疲劳裂纹的产生203

11.6.2 铬不锈钢204

9.3.3 疲劳裂纹扩展速率206

9.3.2 疲劳裂纹的扩展206

9.4 影响材料疲劳抗力的因素212

9.4.2 热处理和显微组织的影响212

9.4.1 化学成分和夹杂物的影响212

9.4.3 应力集中的影响213

9.4.4 试件尺寸的影响213

9.4.5 表面加工的影响215

9.4.6 温度的影响216

9.5 低周疲劳(应变疲劳)特性216

9.5.1 低周疲劳时的应力-应变曲线217

9.5.2 材料的低周疲劳特性曲线218

9.5.3 锅炉与压力容器用钢的疲劳设计曲线221

9.6.1 热疲劳现象224

9.6 热疲劳224

9.5.4 影响低周疲劳的主要因素224

9.6.2 材料在承受热疲劳时的应力-应变曲线226

9.6.3 热疲劳与机械疲劳的区别227

9.6.4 影响热疲劳的主要因素227

9.6.5 热疲劳破坏的断口特征230

9.7 腐蚀疲劳231

9.7.1 腐蚀疲劳特性231

9.7.2 腐蚀疲劳的机理232

9.7.3 腐蚀疲劳裂纹的扩展234

9.7.4 影响腐蚀疲劳的主要因素235

9.8 接触疲劳236

9.8.1 接触疲劳的类型和破坏过程237

9.8.2 影响材料接触疲劳抗力的因素238

9.9 提高材料与机件疲劳强度的途径239

9.9.1 合理的疲劳设计239

9.9.3 表面强化240

9.9.2 高疲劳抗力材料的选择240

10.1.1 合金元素与钢中的碳相互作用，形成碳化物存在于钢中242

第10章合金元素在钢中的作用242

10.1 合金元素在钢中的存在形式242

10.1.2 合金元素溶解于铁素体(或奥氏体)中，以固溶体形式存在于钢中243

10.1.3 合金元素与钢中的氮、氧、硫等化合，以氮化物、氧化物、硫化物和硅酸盐等非金属夹杂物的形式存在于钢中243

10.2 合金元素对钢平衡组织的影响244

10.2.1 合金元素对钢临界温度的影响244

10.2.2 合金元素对钢共析点(S点)位置的影响245

10.2.3 合金元素对奥氏体相区大小的影响245

10.3 合金元素对热处理的影响246

10.3.1 合金元素对奥氏体化的影响246

10.3.2 合金元素对奥氏体分解转变的影响246

10.3.3 合金元素对马氏体转变的影响248

10.3.4 合金元素对回火转变的影响249

10.4 合金元素对氧化与腐蚀的影响250

10.5 合金元素对机械性能的影响251

10.5.1 金属材料的强化方法251

10.5.2 合金元素对正火(或退火)状态钢机械性能的影响258

10.5.3 合金元素对调质钢机械性能的影响259

10.6 合金元素刘钢的工艺性能的影响260

10.6.1 合金元素对焊接性能的影响260

10.6.2 合金元素对切削加工的影响262

10.6.3 合金元素对塑性加工性能的影响263

10.6.4 合金元素对铸造性能的影响263

10.7 几种常用合金元素在钢中的作用263

10.7.1 硅在钢中的作用263

10.7.2 锰在钢中的作用264

10.7.3 铬在钢中的作用264

10.7.4 镍在钢中的作用265

10.7.6 钨在钢中的作用266

10.7.5 钼在钢中的作用266

10.7.8 钛在钢中的作用267

10.7.9 铌在钢中的作用267

10.7.7 钒在钢中的作用267

10.7.10 硼在钢中的作用268

10.7.11 铝在钢中的作用268

第11章锅炉与压力容器常用钢材269

11.1 锅炉与压力容器对钢材性能的要求269

11.1.1 用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管269

11.1.2 用以制造高温承压元件的钢管271

11.2 锅炉与压力容器用钢的分类272

11.2.1 工作温度低于500℃的钢材272

11.2.2 工作温度高于500℃的钢材272

11.3 碳素钢272

11.3.1 碳素钢中主要成分对性能的影响272

11.3.2 碳素钢的分类274

11.3.3 碳素钢的牌号及其应用275

11.3.4 锅炉与压力容器常用的碳素钢280

11.4 普通低合金结构钢283

11.5 低合金热强钢293

11.5.1 提高钢材热强性的合金化原理294

11.5.2 锅炉与压力容器常用的低合金热强钢294

11.6 不锈耐酸钢301

11.6.1 合金元素在不锈耐酸钢中的作用301

11.6.3 铬镍不锈钢305

11.7 低温用钢314

11.7.1 合金元素在低温用钢中的作用314

11.7.2 热处理对钢的低温机械性能的影响314

11.7.3 低温用钢的分类315

11.7.4 常用的低温用钢315