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第1章 奥氏体钢研究进展 1

1.1 奥氏体钢开发的背景 1

1.2 奥氏体钢成分与性能 3

1.3 奥氏体钢低温脆性断裂 7

1.4 含氮奥氏体钢的制造与应用 9

1.5 奥氏体钢计算设计与数值模拟研究 11

参考文献 14

第2章 奥氏体钢设计框架 17

2.1 材料计算设计 17

2.1.1 材料设计的范围、层次与方法 17

2.1.2 材料计算设计的主要途径 18

2.1.3 材料设计面临的任务与挑战 19

2.2 奥氏体钢计算设计的总体思路 20

2.3 奥氏体钢计算设计要素与系统 21

2.4 奥氏体钢计算设计原理 22

参考文献 23

第3章 奥氏体钢合金化 25

3.1 铬元素的作用 25

3.1.1 铬对奥氏体钢组织的影响 25

3.1.2 铬对奥氏体钢性能的影响 25

3.2 锰元素的作用 26

3.2.1 锰对奥氏体钢组织的影响 27

3.2.2 锰对奥氏体钢性能的影响 28

3.3 镍元素的作用 29

3.3.1 镍对奥氏体钢组织的影响 29

3.3.2 镍对奥氏体钢性能的影响 29

3.4 氮元素的作用 31

3.4.1 氮对奥氏体不锈钢力学性能的影响 32

3.4.2 氮稳定奥氏体组织的作用 34

3.4.3 氮对奥氏体不锈钢抗腐蚀性能的影响 36

3.5 其他元素的作用 37

参考文献 37

第4章 奥氏体钢的组织稳定性 39

4.1 高温组织稳定性及数理模型 39

4.1.1 γ/γ＋δ相界温度的计算模型 39

4.1.2 温度对形成δ相量的影响 40

4.1.3 碳（氮）化合物的溶解对高温铁素体形成的影响 42

4.1.4 在Tδ温度下合金元素的平衡关系式 43

4.1.5 双相不锈钢中铁素体量的计算 44

4.2 中温组织稳定性 47

4.2.1 第二相析出物的形貌 48

4.2.2 TTP曲线 49

4.2.3 高氮钢中沉淀析出的第二相 52

4.2.4 Cr2N的中温析出数理模型 54

4.3 低温组织稳定性及数理模型 58

4.3.1 奥氏体钢马氏体相变热力学［40,45］ 59

4.3.2 Ms、Mεs计算数理模型 60

4.3.3 验证和讨论 64

4.4 温度—应力循环对相变组织的影响 68

4.4.1 室温到77K温度循环诱发相变 68

4.4.2 诱发ε马氏体相的形态 69

4.4.3　预形变对诱发形成ε相的影响 70

4.4.4　温度—应力循环对相变的影响 71

参考文献 73

第5章　奥氏体钢层错能和相变特性 76

5.1　奥氏体层错能 76

5.1.1　层错能的概念和定义 76

5.1.2 奥氏体层错能的结点测定法 77

5.1.3 合金层错能的计算模型 78

5.1.4 温度对SFE的影响 80

5.1.5 分析与讨论 83

5.2 奥氏体层错能与马氏体相变 85

5.2.1 相变驱动力△Gc与层错能的关系 86

5.2.2　晶格摩擦阻力τo的估算 87

5.2.3　与Hirth分析的γSF比较 88

5.2.4　层错存在的临界γ？ 88

5.2.5　层错能和屈服强度对马氏体相变的综合作用 88

5.3　奥氏体相变结构参数 89

5.3.1　层错能对相变分切应力的贡献 90

5.3.2　奥氏体相变结构参数 90

5.3.3　验证与讨论 91

5.4 合金元素的综合影响 94

5.4.1 合金元素影响Ms（Mεs）的途径 94

5.4.2 合金元素对各参量的影响 95

5.5 ε马氏体相变与形状记忆效应 96

5.5.1 ε马氏体相变晶体学 96

5.5.2 ε马氏体形态 100

5.5.3 ε马氏体相变机理 101

5.5.4 γ？ε相变的形状记忆效应 102

5.5.5 γ→ε相变的阻尼效应 104

参考文献 105

第6章 奥氏体钢的强度与形变组织 108

6.1 奥氏体钢的拉伸应力—应变曲线 108

6.1.1 实验温度对拉伸应力—应变曲线的影响 108

6.1.2 环境条件对拉伸应力—应变曲线的影响 109

6.2 拉伸形变组织 111

6.3 形变组织的晶体学原理 113

6.4 形变组织的位错——力学理论 116

6.5 动态拉伸形变的原位观察 120

6.5.1 拉伸过程的宏观形貌变化 120

6.5.2 滑移和孪晶 121

6.6 激光作用下的相变 123

6.6.1 激光冲击奥氏体不锈钢表面的亚结构变化 123

6.6.2 奥氏体不锈钢表面激光冲击组织超细化 124

6.7 时效沉淀相对钢力学性能的影响 126

6.7.1 沉淀析出对钢强度和塑性的影响 127

6.7.2 沉淀析出对钢塑性流变行为的影响 129

6.8 低温奥氏体钢强度的数理模型 131

6.8.1 合金元素对室温强度的影响 131

6.8.2 合金元素和温度对强度的影响 132

6.8.3 氮对屈服强度—温度关系的作用 136

6.9 神经网络在材料设计中的应用 138

6.9.1 奥氏体钢Ms、Mεs模型的建立 138

6.9.2 奥氏体钢化学成分和性能间关系的网络模型建立 140

6.9.3 网络模型的验证 141

参考文献 142

第7章 奥氏体钢的韧度与断裂特性 144

7.1 冲击形变组织 144

7.1.1 冲击形变组织特征 144

7.1.2 冲击形变硬化效应 147

7.2 断口晶体学特征 148

7.2.1 断口形貌特征 148

7.2.2 断口—金相形貌特征 153

7.3 奥氏体钢的断裂特性 155

7.3.1 含氮量对低温冲击特性的影响 155

7.3.2 穿晶脆断刻面晶体学特征 155

7.3.3 奥氏体钢韧—脆断裂模型 156

7.4 穿晶脆断机理 159

7.4.1 基本分析 159

7.4.2 模型建立 160

7.4.3 各向同性材料的应力分析 162

7.4.4 在单晶中晶面滑移及断裂 165

7.4.5 模型运用 166

7.5 奥氏体钢的时效脆性 168

7.6 奥氏体钢冲击韧度的数理模型 170

7.6.1 韧脆转变曲线及其特性参量 170

7.6.2 室温冲击韧度 170

7.6.3 温度对冲击韧度的影响 171

7.6.4 高氮奥氏体钢的低温韧脆转变模型 175

参考文献 178

第8章 奥氏体钢的疲劳特性 180

8.1 奥氏体钢的低周疲劳性能 180

8.2 奥氏体钢的高周疲劳性能 185

8.3 奥氏体钢的疲劳形变组织 187

8.4 奥氏体钢的疲劳断裂机理 191

8.5 奥氏体钢的蠕变性能 195

参考文献 196

第9章 含氮奥氏体钢的腐蚀与磨损 198

9.1 含氮奥氏体钢的模拟生物体液腐蚀磨损 198

9.1.1 高氮奥氏体钢的模拟体液腐蚀磨损 199

9.1.2 腐蚀磨损机理 202

9.2 含氮奥氏体钢的空蚀——磨蚀 204

9.2.1 含氮奥氏体钢的空蚀——磨蚀性能 205

9.2.2 含氮奥氏体钢的空蚀——磨蚀机理 208

9.3 奥氏体不锈钢应力腐蚀寿命预测与计算设计 210

9.3.1 奥氏体不锈钢应力腐蚀寿命曲线与设计参数 210

9.3.2 奥氏体不锈钢应力腐蚀疲劳寿命预测 211

9.3.3 奥氏体不锈钢应力腐蚀敏感性判据 213

9.3.4 奥氏体不锈钢应力腐蚀疲劳机理 213

参考文献 215

第10章 奥氏体钢计算设计系统 217

10.1 奥氏体钢ab initio计算设计 217

10.1.1 理论基础 218

10.1.2 合金钢的计算设计 220

10.2 奥氏体钢计算设计专家系统（ASSES）及功能 221

10.2.1 专家系统（ASES）设计 221

10.2.2 工作基础与知识的表达 224

10.2.3 面向对象程序设计 226

10.2.4 推理系统的构造 228

10.2.5 计算设计系统功能 229

10.2.6 实例介绍 230

参考文献 233

结束语 234