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第一章 绪论1

第二章金属材料的变形与再结晶6

第一节 单晶体金属的变形6

(一)单晶体金属的弹性变形6

(二)单晶体金属的塑性变形7

第二节 多晶体金属的变形11

(一)晶界的作用11

(二)各晶粒间位向差别的影响11

第三节 塑性变形对金属组织和性能的影响13

(一)塑性变形对金属材料组织的影响13

(二)塑性变形对金属材料性能的影响13

第四节 塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化14

(一)回复与再结晶15

(二)金属的再结晶温度16

(三)再结晶后的品粒度17

第五节 金属材料的塑性变形抗力18

(一)温度对变形抗力的影响18

(二)变形程度对变形抗力的影响19

(三)变形速度对变形抗力的影响19

(四)确定变形抗力的经验公式20

第三章金属材料的脆性22

第一节 金属材料的断裂22

(一)断裂的类型22

(二)断裂的方式23

(三)断裂的形式23

(四)断口分析23

第二节 脆性破坏事故的实例及分析26

第三节 韧——脆性转变温度29

第四节 无塑性温度(也称无韧温度)31

第五节 金属材料产生脆性断裂的条件34

(—)温度34

(二)缺陷34

(三)厚度35

(四)加载速度35

(五)微观组织36

(六)残余应力37

第六节 金属材料的脆化现象37

(—)冷脆性38

(二)热脆性39

(三)红脆性(亦称亦热脆性)40

(四)回火脆性40

(五)苛性脆化41

(六)氢脆43

第四章金属材料的断裂韧性参量53

第—节 概述53

(一)低应力脆性断裂对传统的强度设计观点提出的问题53

(二)冲击韧性值(ax)不能确切地表征材料的韧脆性能54

(三)断裂力学的任务55

第二节 线弹性断裂力学的断裂韧性参量55

(一)能量分析法56

(二)应力场强度分析法61

(三)线弹性断裂力学的适用范围68

第三节 弹塑性断裂力学的断裂韧性参量69

(一)裂纹顶端张开位移(Crack 0pening Displacement)70

(二)J积分理论74

(一)平面应变断裂韧性KIC的测试77

第四节 金属材料断裂韧性参量的测试77

(二)临界裂纹顶端张开位移？的测试78

(三)临界J积分值的测试79

第五节 提高金属材料断裂韧性的途径81

(一)合金元素的作用81

(二)晶粒度对KIC的影响82

(三)金相组织对KIC的影响82

第六节 断裂力学参量在压力容器中的应用83

(—)鼓胀效应83

(二)表面裂纹和深埋裂开面的应力场强度因子83

(三)压力容器用钢的选择依据85

(四)确定构件中允许存在的临界裂纹深度(对于非贯穿型裂纹)86

第五章金属材料的高温机械性能90

(一)蠕变现象91

第一节 金属材料的蠕变91

(二)蠕变曲线的表示方式93

(三)金属材料在蠕变中的组织变化95

(四)金属材料的蠕变断裂特征96

(五)金属材料的蠕变理论97

(六)评定材料抵抗蠕变能力的指标——蠕变极限99

第二节 评定材料抵抗高温断裂能力的指标——持久强度100

(一)金属材料的持久强度100

(二)金属材料的高温断裂理论101

第三节 蠕变和持久强度的推测方法103

(一)等温线法103

(二)时间——温度参数法106

(三)最少约束法(简称MGM法)110

第四节 钢的持久塑性111

(四)状态方程法111

第五节 影响钢材高温强度性能的因素113

(一)化学成分114

(二)冶炼方法114

(三)金属材料的组织结构115

(四)热处理方法115

(五)温度波动对钢材高温强度的影响116

第六节 金属材料的松弛116

(一)金属材料的松弛特性116

(二)松弛的塑性应变速度118

(三)再紧固对松弛的影响119

第六章长期在高温条件下金属材料组织结构的变化120

第一节 珠光体的球化120

(一)球化对金属材料性能的影响120

(二)影响珠光体球化的因素121

(三)珠光体球化的级别122

(四)材料发生球化后的恢复处理123

第二节 石墨化124

第三节 合金元素在固溶体和碳化物相之间的重新分配125

(一)固溶体和碳化物中合金元素成分的变化126

(二)碳化物结构类型、数量和分布的变化127

第七章金属材科的氧化与腐蚀129

第一节 金属材料的高温氧化129

(一)高温氧化过程的机理129

(二)高温氧化的动力学规律133

(三)氧化的温度规律137

(四)金属材料的耐热性(高温抗氧化性)指标138

(五)计算金属材料耐热性的方法139

(二)金属材料的钝化145

(一)金属的电极电位145

第二节 金属材料的电化学腐蚀145

(二)金属元素耐蚀性的评定149

(四)金属材料的耐蚀合金化途径150

第三节 金属材料的应力腐蚀151

(一)金属材料应力腐蚀的特征151

(二)应力腐蚀破裂机理152

第四节 蒸汽腐蚀153

第五节 硫的腐蚀154

(一)高压锅炉水冷壁管的硫腐蚀154

(二)锅炉过热器管的高温硫腐蚀155

(三)含镍合金钢的硫腐蚀156

(四)硫的低温腐蚀156

第六节 钒的腐蚀156

第一节 交变载荷的特性158

第八章金属材料的疲劳现象158

第二节 高周疲劳的特点159

(一)疲劳曲线159

(二)疲劳断裂的宏观断口特征160

(三)疲劳抗力指标161

第三节 疲劳断裂的机理163

(一)疲劳裂纹的产生163

(二)疲劳裂纹的扩展166

(三)疲劳裂纹扩展速率167

第四节 影响材料疲劳抗力的因素172

(一)化学成分和夹杂物的影响172

(二)热处理和显微组织的影响172

(三)表面加上、尺寸、应力集中的影响173

(一)低周疲劳与高周疲劳的联系与区别174

第五节 低周疲劳(应变疲劳)174

(四)温度的影响174

(二)低周疲劳的循环硬化与软化176

(三)低周疲劳曲线177

(四)影响低周疲劳的主要因素178

第六节 热疲劳179

(一)热疲劳现象179

(二)热疲劳的应力——应变曲线179

第七节 腐蚀疲劳180

(一)腐蚀疲劳破坏及其机理180

(二)影响腐蚀疲劳的主要因素181

第八节 接触疲劳182

(一)合理的疲劳设计183

(二)高疲劳抗力材料的选择183

第九节 提高材料与机件疲劳强度的途径183

(三)表面强化184

第九章高温承压元件的工作寿命185

第一节 国内外试验研究工作概述186

第二节 各项技术指标的分析193

(一)机械性能193

(二)蠕变性能193

(三)高温持久强度193

(四)组织结构的变化194

第三节 高温断裂力学参量196

(一)蠕变裂纹的扩展过程197

(二)蠕变裂纹扩展速度与应力场强度因子的关系197

(三)蠕变裂纹扩展速度与裂纹尖端张开位移的关系199

第四节 延长高温承压元件工作寿命的措施199

(一)合金元素与钢中的碳相互作用，形成碳化物存在于钢中201

第十章合金元素在钢中的作用201

第一节 合金元素在钢中的存在形式201

(二)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202

(二)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202

第一节 合金元素对钢平衡组织的影响203

(一)合金元素对钢临界温度的影响203

(二)合金元素对钢共析点(8点)位置的影响204

(二)合金元素对奥氏体相区大小的影响204

第三节 合金元素对热处理的影响204

(一)合金元素对奥氏体化的影响204

(二)合金元素对奥氏体分解转变的影响205

(三)合金元素对马氏体转变的影响206

(一)金属材料的强化方法207

第四节 合金元素对机械性能的影响207

(二)合金元素对正火(或退火)状态钢机械性能的影响211

(三)合金元素对调质钢机械性能的影响212

第五节 合金元素对钢的工艺性能的影响212

(一)合金元素对焊接性能的影响212

(二)合金元素对切削加工的影响214

(三)合金元素对冷加工变形性能的影响214

第六节 几种常用合金元素在钢中的作用215

(一)硅在钢中的作用215

(二)锰在钢中的作用215

(三)铬在钢中的作用216

(四)镍在钢中的作用217

(五)钼在钢中的作用217

(九)铌在钢中的作用218

(八)钛在钢中的作用218

(七)钒在钢中的作用218

(六)钨在钢中的作用218

(十)硼在钢中的作用219

(十一)铝在钢中的作用219

第十一章锅炉与压力容器常用钢材220

第一节 锅炉与压力容器对钢材性能的要求220

(一)用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管220

(二)用以制造高温承压元件的钢管221

第二节 锅炉与压力容器用钢的分类221

(一)工作温度低于500℃的钢材221

(二)工作温度高于500℃的钢材222

第三节 碳素钢222

(一)碳素钢中主要成分对性能的影响222

(三)碳素钢的牌号及其应用223

(二)碳素钢的分类223

(四)锅炉与压力容器常用的碳素钢225

第四节 普通低合金结构钢226

第五节 低合金热强钢230

(一)提高钢材热强性的合金化原理230

(二)锅炉与压力容器常用的低合金热强钢231

第六节 不锈耐酸钢236

(一)合金元素在不锈耐酸钢中的作用237

(二)铬不锈钢240

(三)铬镍不锈钢240

第七节 低温用钢248

(一)合金元素在低温用钢中的作用248

(二)热处理对钢的低温机械性能的影响249

(三)低温用钢的分类249

(四)常用的低温用钢250