《金属高温强度及试验》求取 ⇩

目录1

绪论1

第一章 高温短时拉伸试验8

1.1 高温短时拉伸试验8

1.1.1 拉伸曲线8

1.1.2 试验设备及规范11

1.1.3 试样11

1.2 应力-应变曲线12

1.2.1 条件应力-应变曲线12

1.2.2 真实应力-应变曲线14

1.2.3 修正的真实应力-应变曲线16

1.3 拉伸性能指标及其测定17

1.3.1 强度性能指标的测定17

1.3.1.1 比例极限σp17

1.3.1.2 弹性极限σe19

1.3.1.3 屈服极限σs19

1.3.1.4 条件屈服强度σ0.220

1.3.1.5 抗拉强度σb21

1.3.1.6 断裂强度Sk21

1.3.2 塑性指标及其测定22

1.3.2.1 延伸率δ22

1.3.2.2 断面收缩率ψ23

1.3.3 刚性指标及其测定25

1.3.3.1 弹性模量E25

1.3.3.2 高温弹性模量测量法25

1.3.4 塑性强化指标及其测定27

1.3.4.1 强化系数D27

1.3.4.2 强度、塑性、韧性与强化系数之间的关系27

1.3.4.3 形变强化指数n28

1.4 应力、应变与温度的关系30

1.4.1 应力-温度曲线30

1.4.2 应变-温度曲线32

1.5.1 应变速度及加载时间的影响33

1.5 影响试验结果的因素33

1.5.2 应变速度对强度-温度曲线的影响34

1.5.3 应变速度对材料塑性的影响37

1.5.4 试验温度的影响37

1.5.5 晶粒度的影响38

1.5.6 位错密度的影响38

1.6 试验结果的统计处理39

1.7 高温快速拉伸试验47

参考文献47

第二章 高温硬度试验48

2.1 试验方法48

2.1.1 布氏硬度试验法48

2.1.2 维氏硬度试验法51

2.1.3 克努普（Knoop）硬度试验法52

2.1.4 显微硬度试验法53

2.2 金属高温硬度的一般规律56

2.2.1 高温硬度与温度的关系56

2.1.6 回跳法56

2.1.5 相互压入法56

2.2.2 高温硬度与保载时间的关系59

2.3 影响高温硬度的若干因素60

2.3.1 压头材料的影响60

2.3.2 压头预热的影响62

2.3.3 保载时间的影响62

2.4 高温硬度的应用62

2.4.1 用高温硬度估算物理性能62

2.4.2 用高温硬度估算高温短时机械性能63

2.4.3 用高温硬度估算高温持久强度65

2.4.4 用高温硬度测定蠕变激活能70

2.4.5 用高温硬度测定金属同素异晶转变72

2.4.6 用高温硬度研究金属时效过程73

2.4.6.1 研究时效动力学73

2.4.6.2 测定应变时效敏感性75

2.4.7.1 在热处理中的应用76

2.4.7 高温硬度在热加工中的应用76

2.4.7.2 确定工具钢最佳热处理规范及最佳工作温度77

2.4.8 高温硬度在金属物理研究中的应用80

2.4.8.1 研究位错的运动80

2.4.8.2 测定滑移系统的变化81

参考文献83

第三章 蠕变及持久强度84

3.1 蠕变及蠕变断裂现象84

3.1.1 蠕变现象的研究84

3.1.2 蠕变曲线85

3.1.3 蠕变强度及持久强度86

3.2 蠕变试验方法87

3.2.1 蠕变试验规程87

3.2.2 影响试验结果的因素88

3.2.2.1 温度的影响88

3.2.2.2 载荷的影响90

3.2.2.3 试样受力偏心的影响91

3.2.2.4 试样尺寸因素的影响92

3.2.2.5 试样表面氧化的影响95

3.3 蠕变的经验规律及试验结果的整理96

3.3.1 蠕变曲线方程的分析96

3.3.1.1 蠕变的时间律97

3.3.1.2 蠕变的温度律99

3.3.1.3 蠕变的应力律101

3.3.2 稳态蠕变速度与应力之间的关系101

3.3.3 稳态蠕变速度与温度之间的关系103

3.3.4 蠕变试验数据的外推103

3.4 蠕变的结构理论103

3.5 持久强度试验方法106

3.5.1 持久强度试验106

3.5.2 影响试验结果的因素107

3.5.2.1 温度的影响107

3.5.3 蠕变及持久强度数据的统计分布规律108

3.5.2.2 氧化的影响108

3.6 持久强度试验数据的外推111

3.6.1 外推方法的发展111

3.6.2 持久强度数据的外推方法113

3.6.2.1 解析法113

3.6.2.2 图解法120

3.6.3 持久强度外推中的计算方法123

3.6.3.1 最小二乘法123

3.6.3.2 回归分析法124

3.6.3.3 站函数计算法136

3.6.3.4 统计分布法139

3.7 蠕变及蠕变断裂过程中金属性能的变化及影响因素142

3.7.1 组织结构和物理性能的变化142

3.7.2 组织因素和冶金因素对蠕变的影响144

3.8 蠕变断裂机制153

3.8.1 应力集中理论153

3.8.2 空位聚集理论154

参考文献157

4.1 概述159

4.2 材料在纯弯曲和纯扭转时的蠕变159

4.2.1 高温纯弯曲蠕变试验159

4.2.1.1 梁的应力分析159

第四章 复杂应力下的蠕变和持久强度159

4.2.1.2 梁的挠度161

4.2.1.3 弯曲蠕变试验162

4.2.2 纯扭转蠕变163

4.3.1 基本假设165

4.3 复杂应力下的蠕变速度方程165

4.3.2 蠕变速度方程167

4.3.3 试验验证172

4.4 复杂应力状态下的持久强度173

4.4.1 破坏的控制因素173

4.4.1.1 Mises等效应力控制说173

4.4.1.2 最大主应力控制说174

4.4.1.3 其他控制说174

4.4.2.1 小口径管内压持久爆破试验176

4.4.2 复杂应力状态下的持久强度试验176

4.4.2.2 确定任意应力状态下的持久强度179

4.5 缺口试样的蠕变和持久强度试验180

4.5.1 缺口部位的应力分布181

4.5.2 缺口敏感性系数181

4.5.3 影响缺口敏感性的因素184

4.5.3.1 试验温度的影响184

4.5.3.2 缺口形状及尺寸的影响184

4.5.3.3 热处理工艺的影响186

4.5.4 缺口持久强度试验186

参考文献187

第五章 高温应力松弛188

5.1 应力松弛现象和松弛曲线188

5.2 应力松弛理论190

5.3 应力松弛试验方法193

5.3.1 拉伸松弛试验193

5.3.2 弯曲松弛试验195

5.3.3 螺旋形弹簧松弛试验199

5.4 各种因素对松弛标准的影响201

5.4.1 重复加载的影响201

5.4.2 试样尺寸与形状的影响202

5.4.3 初应力的影响206

5.5 应力松弛与蠕变的关系207

5.6 应力松弛过程中金属的损伤209

参考文献211

5.7 试验数据的整理与外推211

第六章 高温疲劳213

6.1 高温疲劳的工程意义213

6.2 高温疲劳试验214

6.3 疲劳数据的整理215

6.3.1 疲劳曲线的绘制及疲劳极限215

6.3.2 旋转弯曲疲劳极限与拉压疲劳极限的关系219

6.3.3 疲劳强度与抗拉强度的关系221

6.4.1 试验温度的影响222

6.4 影响高温疲劳性能的主要因素222

6.4.2 频率的影响223

6.4.3 应力集中的影响225

6.4.4 平均应力的影响227

6.4.5 表面状态的影响228

6.4.6 气氛介质的影响230

6.5 高温疲劳断裂233

6.5.1 疲劳裂纹的萌生233

6.5.2 疲劳裂纹的扩展234

6.5.3 高温疲劳断口236

参考文献241

第七章 高温低周疲劳242

7.1 高温低周疲劳研究的工程意义242

7.2 高温低周疲劳的试验方法243

7.2.1 试样245

7.2.2 试验设备246

7.3 高温低周疲劳寿命的估计方法250

7.3.1 Coffin-Manson方法251

7.3.2 通用斜率法252

7.3.3 10％规则253

7.3.4 应变范围划分法255

7.3.4.1 应变范围的划分255

7.3.4.2 应变范围与寿命的关系256

7.3.4.3 寿命估计式258

7.3.5 累积损伤法259

7.4 影响高温低周疲劳寿命的因素262

7.4.1 保持时间的影响262

7.4.1.1 保时松弛263

7.4.1.2 保时蠕变264

7.4.1.3 混合型保时264

7.4.2 频率的影响265

7.4.3 缺口的影响266

7.4.4 温度的影响268

7.4.5 热处理的影响268

7.4.6 环境的影响270

参考文献272

第八章 热疲劳274

8.1 概述274

8.2 典型的热疲劳损坏现象274

8.3 热应力与热应变277

8.4 应力-应变曲线279

8.5 热疲劳试验方法281

8.5.1 实物模拟的热疲劳试验（Full-Scale Trails）281

8.5.2 自约束型热疲劳试验281

8.5.3 外约束型热疲劳试验282

8.5.4 有机械应变重叠的热疲劳试验283

8.5.5 试验要点及结果整理285

8.5.6 热疲劳与机械疲劳的区别286

8.6 影响热疲劳强度的因素288

8.6.1 温度的影响288

8.6.2 温度循环与高温保持时间的影响289

8.6.3 环境气氛的影响291

8.6.4 试样或零件形状的影响292

8.6.5 显微组织的影响293

参考文献296

第九章 高温断裂力学297

9.1 引言297

9.2 蠕变条件下的裂纹扩展298

9.2.1 裂纹长度与时间的关系曲线298

9.2.2 裂纹的开裂300

9.2.3 裂纹的扩展速度301

9.2.3.1 裂纹的扩展速度与应力强度因子K1的关系301

9.2.3.2 裂纹的扩展速度与净截面应力σnet的关系304

9.2.3.3 修正J积分C＊在蠕变裂纹扩展分析中的应用306

9.2.3.4 等效应力在蠕变裂纹扩展分析中的应用308

9.2.3.5 蠕变裂纹扩展速度与温度的关系309

9.2.4 裂纹体的蠕变断裂312

9.2.5 试样的型式及应力强度因子314

9.2.6.1 显微组织的影响323

9.2.6 影响蠕变裂纹扩展的因素323

9.2.6.2 晶粒尺寸及晶界形态的影响325

9.2.6.3 试样厚度及类型的影响326

9.2.7 在蠕变条件下对裂纹长度的测量327

9.2.7.1 电位法328

9.2.7.2 电阻法331

9.2.7.3 表面直读法334

9.2.8 修正J积分C＊的测定及C＊-da/dt关系曲线的建立334

9.2.9 净截面应力的计算338

9.2.10 蠕变裂纹的扩展机制340

9.3 高温疲劳条件下的裂纹扩展343

9.3.1 高温疲劳裂纹亚临界扩展的控制参量344

9.3.1.1 疲劳裂纹扩展速度da/dN与应力强度因子的幅度△K的关系344

9.3.1.2 裂纹扩展速度da/dN与净截面应力幅度△σnet的关系347

9.3.1.3 裂纹扩展速度da/dN与J积分幅度△J的关系348

9.3.1.4 裂纹扩展速度da/dN与塑性应变幅度△εp及全应变幅度△ε的关系351

9.3.2.1 平均应力或应力比的影响352

9.3.2 影响高温疲劳裂纹扩展的因素352

9.3.2.2 环境的影响354

9.3.3 高温疲劳裂纹扩展的测试方法355

9.3.3.1 柔度法356

9.3.3.2 切口张开位移法357

9.3.4 高温疲劳裂纹的扩展机制360

9.4 周期加载条件下的裂纹扩展362

9.4.1 周期加载条件下的裂纹扩展特性362

9.4.2 在周期加载条件下裂纹扩展速度的控制参量365

9.4.2.1 应力强度因子的应用366

9.4.2.2 裂纹尖端张开位移的应用367

9.4.2.3 修正J积分C＊的应用367

9.4.3 周期加载条件下的裂纹扩展机制368

附表9.1 应力强度因子常用单位换算表368

附表9.2 一些镍基合金的化学成分369

附表9.3 一些钢种的化学成分370

附表9.4 一些铝合金的化学成分370

参考文献370