耐热钢和高温合金PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.引言 1

2.高温下对金属材料的基本要求 3

3.耐热钢和高温合金的冶炼、加工工艺的特点 4

3.1 冶炼工艺 4

3.2 铸造 4

3.3 塑性变形加工 5

3.4 热处理 5

3.5 焊接加工 6

3.6 机加工工艺 6

4.耐热钢和高温合金的发展概况 6

1.1.1 典型的蠕变曲线 10

1.1 蠕变性能 10

1.高温力学性能 10

第2章 金属材料的高温力学行为 10

1.1.2 蠕变速率与应力的关系 11

1.1.3 条件蠕变极限及其应用 11

1.1.4 温度和材料对蠕变的影响 12

1.2 持久强度 13

1.2.1 持久强度的定义及其确定方法 13

1.2.2 持久强度在实际工程中的应用 14

1.2.3 影响耐热钢持久强度的因素 15

1.3 疲劳性能 16

1.3.1 热疲劳破裂寿命计算 16

1.3.2 影响热疲劳强度的因素 17

1.4 松弛性能 19

1.4.1 现象与定义 19

1.4.3 应力松弛的外推 20

1.4.2 松弛曲线及其特性指标 20

1.4.4 影响应力松弛的因素 22

2.金属材料的高温强度理论基础 22

2.1 固溶强化 23

2.2 析出相强化 25

2.2.1 析出相强化合金的相图、组织与热强性间关系 25

2.2.2 析出相强化机理 26

2.2.3 对时效析出型合金的要求 27

2.3 晶界强化 28

2.3.1 等温强度 28

2.3.2 晶界上的杂质元素与晶界强化的关系 29

2.3.3 晶界微量合金元素 30

1.高温腐蚀的基本概念 32

第3章 金属材料的高温腐蚀行为 32

2.高温氧化 35

2.1 含义 35

2.2 金属氧化的历程 35

2.3 金属氧化的热力学与动力学 37

2.3.1 金属氧化的热力学 37

2.3.2 金属氧化的动力学 38

2.4 金属的氧化膜 39

2.5 防止高温氧化的措施 40

3.高温硫化 40

4.高温氮化 43

5.高温碳化 44

6.氢腐蚀 45

7.金属材料的热腐蚀 46

7.1 热腐蚀的历程 47

7.2 影响热腐蚀的因素及防止措施 50

第4章 耐热钢 52

1.耐热钢的范畴及分类 52

1.1 引言 52

1.2 耐热钢的分类 52

1.2.1 按钢中的合金元素的含量分类 52

1.2.2 按钢的组织结构分类 53

1.2.3 按钢的特性分类 53

2.耐热钢的主要成分及合金化 54

2.1 合金元素对耐热钢抗高温氧化的影响 54

2.2 合金元素对耐热钢的热强性能的作用 59

2.2.1 耐热钢对合金化的要求 59

2.2.2 耐热钢中常见的合金元素对热强性的影响 60

3.耐热钢的组织结构与热强性间的关系 66

3.1 钢的显微组织与其热强性间的关系 67

3.2 钢的晶粒度与热强性间的关系 69

3.3 钢的变形组织与热强性间的关系 71

3.4 钢的组织稳定性与热强性间的关系 75

3.4.1 石墨化 76

3.4.2 球化 76

3.4.3 固溶体中合金元素的贫化 77

3.4.4 蠕变过程中析出相类型的转变 78

3.4.5 碳化物在晶内和沿晶析出及聚集 80

4.珠光体型低合金耐热钢 81

4.1 锅炉用低碳钢 81

4.2.1 钼钢 84

4.2.2 铬钼钢 84

4.2 钼、铬钼和铬硅珠光体型低合金耐热钢 84

4.2.3 含铬为5％的铬钼钢 89

4.2.4 低合金铬钼钢的热处理 90

4.3 多元合金化的珠光体型低合金耐热钢 90

4.3.1 12CrMoV和12CrlMoV钢 92

4.3.2 多元复合合金化低合金耐热钢 94

4.4 低合金耐热钢的热处理 99

4.4.1 制定热处理工艺的基础 100

4.4.2 热处理工艺参数对低合金耐热钢的组织和性能的影响 102

4.4.3 低合金耐热钢的回火脆性 108

5.奥氏体型耐热钢 108

5.1 奥氏体型耐热钢合金化的特点 109

5.1.1 镍的作用 109

5.1.2 钴的作用 112

5.1.3 碳和氮的作用 114

5.2 奥氏体型耐热钢热处理特征 115

5.2.1 奥氏体型耐热钢的固溶处理 115

5.2.2 奥氏体型耐热钢的时效 118

5.3 简单的铬镍奥氏体型耐热钢的成分、组织和性能 119

5.3.1 18-8型铬镍奥氏体型耐热钢 119

5.3.2 高铬镍奥氏体型耐热钢 122

5.4 多元合金化的奥氏体型耐热钢 125

5.4.1 以碳化物为主要强化相的奥氏体耐热钢 125

5.4.2 以金属间化合物为强化相的奥氏体耐热钢 132

5.5 铸造奥氏体型耐热钢 137

5.5.1 铬镍奥氏体铸钢 138

5.5.2 低镍、无镍奥氏体耐热铸钢 138

6.高铬铁素体型耐热钢 142

6.1 高铬铁素体型耐热钢的成分 143

6.2 高铬铁素体型耐热钢的组织和性能 144

6.3 高铬铁素体型钢的脆性 146

7.马氏体型耐热钢 148

7.1 马氏体型耐热钢的成分与性能 148

7.2 马氏体型耐热钢的特征 151

7.2.1 马氏体型耐热钢的热处理 151

7.2.2 马氏体型耐热钢中的析出相 151

7.2.3 马氏体型耐热钢的疲劳性能 151

7.3 某些马氏体型耐热钢简介 152

7.4 Fe-Cr-Al耐热合金 154

第5章 高温合金 156

1.高温合金的特征及分类 156

1.1 引言 156

1.2 高温合金的分类、成分和组织 157

1.3 高温合金的生产工艺特点 158

1.3.1 冶炼工艺 158

1.3.2 热加工和冷加工 159

2.铁镍基高温合金 160

2.1 引言 160

2.2 铁镍基高温合金的成分及合金元素作用 162

2.3 三种类型的强化相 163

2.4 我国生产的铁镍基高温合金 164

2.4.1 GHl32合金 164

2.4.2 其他铁基高温合金 165

3.镍基高温合金 168

3.1 引言 168

3.2 合金元素在镍基高温合金中的作用 168

3.3 固溶强化的镍基变形高温合金 179

3.4 金属间化合物强化的镍基变形高温合金 181

3.5 镍基高温合金的热处理 185

3.6 镍基铸造高温合金 186

4.钴基高温合金 189

4.1 钴的基本特性 189

4.2 钴基高温合金的合金化 192

4.3 钴基高温合金的成分及性能 194

4.4 铸造钴基高温合金 198

5.钛基高温合金 200

5.1 引言 200

5.2 全α相钛合金 201

5.3 近α相钛合金 201

5.4 α+β型钛合金 202

5.5 β相钛合金 204

6.新型高温材料 205

6.1 金属间化合物 205

6.1.1 金属间化合物的结构 207

6.1.2 金属间化合物的强度 211

6.1.3 金属间化合物的脆性 213

6.1.4 金属间化合物的高温氧化性能 214

6.1.5 几种金属间化合物材料 216

6.2 氧化物弥散强化合金 220

6.3 定向和单晶高温合金 225

6.3.1 定向凝固合金 226

6.3.2 单晶高温合金 228

6.3.3 定向共晶合金 230

6.3.4 定向凝固合金和单晶合金的性能 230

2.1 航空发动机的工作条件及对合金的要求 233

2.航空发动机用高温合金 233

第6章 耐热钢和高温合金在工业领域中的应用 233

1.引言 233

2.2 航空发动机各部件使用的高温合金 236

3.燃气轮机用高温合金 241

3.1 对合金材料高温性能的要求 241

3.2 燃气轮机中应用的高温合金 243

4.煤的转化用高温合金 248

4.1 煤的气化、液化技术特点及对合金材料高温性能的要求 248

4.2 煤的气化时产生的高温腐蚀形态及使用的高温材料 249

5.汽车、拖拉机工业用高温金属材料 253

5.1 排气阀用材 253

5.1.1 内燃机排气阀对材料使用要求 253

5.1.2 排气阀材料 254

5.2 热发生器用材料 258

5.3 增压器材料 259

5.4 烧嘴材料 260

6.石化工业用高温材料 261

6.1 对材料的要求 261

6.2 裂解炉管用高温材料 263

6.3 石化工业中应用的耐热钢及高温合金 263

6.4 高温装置的材料失效 268

7.原子能工业用高温合金 271

7.1 钠冷反应堆燃料包壳材料和结构材料 271

7.1.1 燃料元件包壳材料 271

7.1.2 耐热钢和高温合金在钠冷反应堆包壳材料中的应用 272

7.1.3 耐热钢和高温合金在钠冷反应堆结构材料中的选用 273

7.2 燃料棒元件定位格架 273

7.4 液态金属铋中的腐蚀和18-8型不锈耐热钢的应用 274

7.3 反应堆用螺钉材料 274

7.5 高温气体炉用高温合金 275

8.宇航工业用高温金属材料 278

8.1 火箭技术对高温材料的要求 278

8.2 耐热钢及高温合金在宇航工业中的应用 280

9.水泥、搪瓷工业用高温金属材料 281

9.1 水泥工业用高温金属材料 281

9.2 搪瓷和日用陶瓷工业用高温金属材料 283

10.冶金工业中应用的耐热钢与高温合金 284

11.硅酸盐工业中用高温金属材料 287

11.1 玻璃工业对高温材料的要求 287

11.2 玻璃纤维工业用高温合金 288

11.3 玻璃拉管用高温材料 290

12.火力发电设备用高温金属材料 291

12.1 锅炉钢管用耐热钢 292

12.1.1 对锅炉管材料的要求 292

12.1.2 锅炉钢管材质的选用 292

12.2 锅炉钢板用耐热钢 292

12.2.1 工作条件对锅炉钢板的要求 293

12.2.2 锅炉钢板的选用 293

12.3 叶片用耐热钢 293

12.3.1 汽轮机叶片对材料的要求 294

12.3.2 叶片材料的选择 295

12.4 汽轮机、燃气轮机紧固件材料 295

12.5 汽轮机叶轮、主轴和转子用耐热钢 296

附录 中国高温合金化学成分、主要用途 298

参考文献 312