钢中夹杂物与钢的性能及断裂分析PDF电子书下载

上篇 夹杂物与钢的性能 3

第1章 夹杂物与钢的性能研究文献简介 3

1.1夹杂物对钢力学性能的影响 3

1.2夹杂物对钢疲劳性能的影响 5

1.3夹杂物对应力腐蚀等性能的影响 5

1.4补充文献介绍 6

第2章 实验方法 11

2.1试样的冶炼锻造和热处理 11

2.1.1母体钢的冶炼和锻造 11

2.1.2夹杂物试样的冶炼、锻造和热处理 11

2.2测试方法 12

2.2.1试样基体组织及晶粒度评定 12

2.2.2试样中夹杂物的定性和定量 12

2.3性能测试 13

2.4断口分析 14

第3章TiN夹杂物对D6 AC钢性能的影响 15

3.1 TiN夹杂物510℃回火 15

3.1.1试样成分与基体组织 15

3.1.2夹杂物定性和定量 17

3.1.3性能测试结果 20

3.1.4分析与讨论 22

3.1.5小结 34

3.2 TiN夹杂物550℃回火 34

3.2.1实验方法与结果 34

3.2.2讨论与分析 39

3.2.3小结 42

3.3 TiN夹杂物600℃回火 43

3.3.1实验方法和结果 43

3.3.2讨论与分析 47

3.3.3小结 52

3.4 TiN夹杂物与D6AC钢性能关系的总结 52

3.4.1数据的整理与归纳 52

3.4.2 TiN夹杂物含量与拉伸性能的关系 53

3.4.3 TiN夹杂物含量、间距与韧性的关系 54

第4章ZrN夹杂物对D6AC钢性能的影响 56

4.1实验方法与结果 56

4.1.1试样成分与热处理 56

4.1.2基体组织与晶粒度 56

4.1.3 ZrN夹杂物的定性和定量 57

4.2性能测试 60

4.3分析与讨论 61

4.3.1 ZrN夹杂物参数与韧性的关系 61

4.3.2 ZrN夹杂物含量与拉伸性能的关系 64

4.3.3K1c试样的断口形貌与韧性的关系 64

4.4不含有与含有ZrN夹杂物试样的韧性对比 65

第5章 氮化物夹杂物对D6AC钢性能的影响 66

5.1氮化物夹杂物含量、间距与韧性的关系 67

5.1.1氮化物夹杂物含量与韧性的关系 67

5.1.2氮化物夹杂物含量、间距共同对韧性的影响 67

5.1.3各含TiN和ZrN试样的夹杂物间距与断裂韧性的关系 67

5.2回火温度和夹杂物类型、夹杂物含量等不同的试样的韧性对比 69

5.2.1回火温度和夹杂物类型不同的试样的韧性对比 69

5.2.2夹杂物含量相近时回火温度和夹杂物类型对试样韧性影响的对比 69

第6章 硫化物夹杂物对高强度和超高强度钢性能的影响 70

6.1文献综述 70

6.2 45钢中MnS夹杂物对钢性能的影响 75

6.2.1实验方法和结果 75

6.2.2讨论与分析 79

6.2.3含S量与45钢纵横向性能的关系 86

6.2.4含S量与45钢性能关系线性回归总结 89

6.2.5回归方程验证 92

第7章MnS夹杂物对D6AC钢性能的影响（600℃回火） 95

7.1实验方法 95

7.1.1试样的冶炼和热处理 95

7.1.2试样规格 96

7.1.3测试方法 96

7.2实验结果 99

7.2.1 MnS夹杂物定量结果 99

7.2.2电子探针与X射线衍射鉴定夹杂物的结果 103

7.2.3性能测试结果 105

7.2.4试样的断裂韧性与冲击和拉伸性能 107

7.3讨论与分析 108

7.3.1 D6 AC钢中MnS定量结果对比 108

7.3.2 MnS夹杂物定性结果 108

7.3.3 MnS夹杂物与性能的关系 109

7.4总结 113

7.4.1夹杂物的物理定量方法对比 113

7.4.2 MnS夹杂物、回火温度与钢性能的关系 113

7.4.3 MnS夹杂物与韧性的关系 113

7.5断裂韧性与断裂参数 113

7.5.1断裂模型中的断裂参数 113

7.5.2实验测定断裂参数的方法和结果 114

7.5.3计算、测量的断裂参数与金相法测定的夹杂物间距对比 118

7.5.4断裂参数与韧塑性 118

7.5.5讨论与分析 119

第8章MnS夹杂物对D6AC钢性能的影响（550℃回火） 122

8.1实验方法与结果 122

8.1.1试样的制备 122

8.1.2试样组织、夹杂物定性和定量 122

8.1.3性能测试 124

8.2讨论与分析 127

8.2.1 MnS夹杂物定量结果的对比 127

8.2.2 MnS夹杂物含量和间距与韧塑性的关系 128

8.2.3 MnS夹杂物的参数与韧塑性的关系 129

8.3总结 133

8.3.1化学法与金相法测定MnS夹杂物含量的对比 133

8.3.2夹杂物参数与断裂韧性的关系 133

8.3.3夹杂物参数与冲击韧性的关系 133

第9章 硫化钛和稀土夹杂物对D6AC钢性能的影响 134

9.1实验方法 134

9.1.1试样冶炼和成分 134

9.1.2试样热处理及试样规格 134

9.1.3试样组织和夹杂物鉴定 134

9.2实验结果 135

9.2.1金相组织、晶粒度及夹杂物定性结果 135

9.2.2夹杂物定量结果 136

9.2.3性能测试结果 139

9.3讨论与分析 140

9.3.1硫化物含量与韧塑性的关系 141

9.3.2硫化物含量和间距与钢性能的关系 143

9.3.3夹杂物尺寸分布与钢性能的关系 147

9.4总结 149

9.4.1 TiS含量与韧性的关系 149

9.4.2稀土硫氧化物含量与韧性的关系 150

9.4.3夹杂物含量和间距共同对韧塑性的影响 150

9.4.4 TiS夹杂物尺寸分布与韧性的关系 150

第10章 硫化物与氮化物夹杂物共存时对D6AC钢性能的影响 151

10.1 MnS和TiN夹杂物共同对钢性能的影响 151

10.1.1实验方法与结果 151

10.1.2讨论与分析 156

10.1.3总结 163

10.2 MnS和ZrN夹杂物共同对钢性能的影响 163

10.2.1实验方法与结果 163

10.2.2数据归纳 175

10.2.3讨论与分析 176

10.2.4对比分析 202

10.2.5总结 204

第11章 高强度钢中夹杂物与钢性能的关系 206

11.1 42CrMoA钢中夹杂物与钢的性能 206

11.1.1实验方法与结果 206

11.1.2讨论与分析 216

11.1.3总结 230

11.2 4145H钢中夹杂物与钢的性能 233

11.2.1实验方法与结果 233

11.2.2夹杂物定性和定量 237

11.2.3讨论与分析 238

第12章 低强度钢中夹杂物对钢延韧性的影响 242

12.1实验方法与结果 242

12.1.1试样的冶炼、锻轧和热处理 242

12.1.2金相组织、晶粒度和夹杂物定性与定量 243

12.1.3钢性能测试 245

12.2讨论与分析 246

12.2.1夹杂物含量和间距与拉伸塑性的关系 246

12.2.2夹杂物含量和间距与冲击韧性的关系 247

12.2.3夹杂物含量和间距共同对韧塑性的影响 250

12.2.4夹杂物尺寸与韧塑性的关系 252

12.3对线性回归方程的总结 255

12.3.1按相关系数检验 257

12.3.2按方程计算的性能值与实验值对比检验 257

12.4总结 260

第13章 夹杂物类型对钢性能的影响 261

13.1试样的冶炼锻造和热处理 261

13.1.1试样的冶炼 261

13.1.2试样的锻造 262

13.1.3热处理及试样规格 262

13.2试样的金相组织和晶粒度 262

13.2.1试样的金相组织 262

13.2.2试样的晶粒度 263

13.3夹杂物定性和定量 264

13.3.1夹杂物定性 264

13.3.2夹杂物定量 267

13.4钢性能测试 270

13.5讨论与分析 272

13.5.1夹杂物含量和类型与钢性能的关系 272

13.5.2夹杂物间距和类型与钢性能的关系 275

13.5.3夹杂物平均自由程和类型与钢性能的关系 279

13.5.4伸张区平均宽度和夹杂物类型与钢性能的关系 281

13.5.5曲线图观察试样韧性与夹杂物参数的关系 283

13.5.6各类夹杂物含量相近的各试样的韧性对比 286

13.5.7断裂模型的验证 286

13.5.8本章总结 288

第14章 夹杂物类型与钢性能关系总结 289

14.1含量相近夹杂物类型不同的试样的韧性对比 290

14.2各类夹杂物含量与试样韧性的定量关系 291

14.3硫化物类与氮化物类夹杂物试样的韧性对比 292

14.3.1硫化物类夹杂物试样的韧性对比 293

14.3.2氮化物类夹杂物试样的韧性对比 293

14.4含Ti N与含TiN和MnS以及含ZrN与含ZrN和MnS试样的韧性对比 294

14.5含量不同夹杂物类型不同试样的韧性对比 295

14.6夹杂物参数与断裂韧性模型检验 297

14.6.1文献介绍 297

14.6.2实验方法 299

14.6.3各章试样的夹杂物数据 300

14.6.4讨论与分析 302

第15章42 CrMoA钢中夹杂物生成过程和来源 313

15.1实验方法 313

15.1.1试样的冶炼 313

15.1.2试样热轧和热处理及试样规格 313

15.1.3取样条件及试样编号 313

15.1.4试样成分与气体含量变化 314

15.2实验方法与结果 315

15.2.1试样组织与晶粒度 315

15.2.2试样中夹杂物形貌及定性和定量分析 315

15.2.3夹杂物的显微硬度 339

15.2.4讨论与分析 341

15.2.5第二批42CrMoA钢中夹杂物生成和来源 348

下篇 夹杂物与钢的断裂 357

第16章 夹杂物与钢的断裂研究文献简介 357

16.1裂纹成核 357

16.2金属韧性断裂机理 357

16.3裂纹扩展条件 359

16.4空洞的内颈缩 359

16.5空洞形核的临界应变条件 360

16.6界面应力 361

16.6.1球化1045钢 363

16.6.2 Cu-0.6r合金 363

16.6.3马氏体时效钢 363

16.7空洞长大模型 363

16.8结合实际的研究工作文献 366

16.9总结 366

第17章D6AC钢中TiN夹杂物与钢的断裂 368

17.1 510℃回火试样 368

17.1.1试样选择 368

17.1.2裂纹成核与长大观察 368

17.1.3裂纹扩展观察 385

17.2 550℃回火试样 401

17.2.1试样选择 401

17.2.2准动态方法观察结果 402

17.2.3讨论与分析 404

第18章D6AC钢中ZrN夹杂物与钢的断裂 412

18.1试样选择 412

18.2准动态观察结果 412

18.3宏观应变与局部应变 415

18.4讨论与分析 416

18.4.1裂纹成核与夹杂物尺寸的关系 416

18.4.2裂纹成核率与应变和ZrN夹杂物含量的关系 418

18.4.3裂纹聚合长大、扩展与夹杂物参数和应变的关系 419

18.4.4夹杂物与碳化物相互作用对断裂的影响 419

第19章D6AC钢中MnS夹杂物与钢的断裂 423

19.1试样选择 423

19.2准动态观察结果 423

19.2.1准动态观察方法 423

19.2.2微裂纹在MnS夹杂物上成核观察 424

19.2.3微裂纹长大与扩展观察 425

19.3讨论与分析 425

19.3.1 MnS夹杂物开裂方式与ZrN夹杂物开裂方式对比 425

19.3.2应变与MnS夹杂物纵横向开裂尺寸的关系 426

19.3.3回归方程的检验 429

19.3.4微裂纹成核率与应变的关系 430

19.3.5颈缩区内微裂纹成核率与夹杂物参数的关系 431

19.3.6应变相近微裂纹在夹杂物上的成核率与夹杂物含量的关系 432

第20章D6AC钢中MnS和TiN夹杂物与钢的断裂 433

20.1试样选择 433

20.2实验方法与结果 434

20.2.1裂纹在夹杂物上成核与长大观察 434

20.2.2裂纹扩展观察 437

20.3讨论与分析 440

20.3.1微裂纹形核应变与夹杂物类型和尺寸的关系 440

20.3.2微裂纹形核率与应变和夹杂物含量的关系 441

20.3.3夹杂物类型、含量和间距对裂纹扩展的影响 443

第21章D6AC钢中MnS和ZrN夹杂物与钢的断裂 445

21.1试样选择 445

21.2实验方法与结果 445

21.2.1试样的性能数据 445

21.2.2测定夹杂物的方法与结果 446

21.2.3裂纹成核与扩展观察 448

21.3讨论与分析 453

21.3.1夹杂物对裂纹成核与扩展的影响 453

21.3.2夹杂物参数与试样的韧性 456

21.3.3小结 456

第22章42 CrMoA钢和4145H钢中夹杂物与钢的断裂 458

22.1试样选择 458

22.1.1试样的化学成分和性能 458

22.1.2与夹杂物有关的参数 459

22.1.3试样热处理 461

22.1.4第一批42CrMoA钢的断口形貌 461

22.2准动态观察 463

22.2.1第一批42 CrMoA钢的准动态观察 463

22.2.2第二批42 CrMoA钢的准动态观察 467

22.2.3 4145H钢的准动态观察 469

22.3讨论与分析 470

22.3.1第一批 42CrMoA钢中夹杂物参数与应变的关系 470

22.3.2第二批42CrMoA钢中夹杂物参数与应变的关系 477

22.3.3 4145 H钢中夹杂物参数与应变的关系 481

第23章 夹杂物与钢的断裂的相关常数计算 486

23.1概述 486

23.2裂纹在夹杂物成核的临界应变的计算 487

23.2.1临界应变简介 487

23.2.2结合实验数据计算临界应变 488

23.3裂纹在夹杂物和基体界面上成核的界面应力计算 488

23.3.1 A.R.Argon法 488

23.3.2 J.D.Eshelby法 492

23.3.3计算界面应力方法总结 494

23.4应力集中系数 495

23.4.1 D6 AC钢中夹杂物的应力集中系数分析 496

23.4.2 42CrMoA钢和4145H钢中夹杂物的应力集中系数分析 496

第24章 低强度钢中夹杂物与钢的断裂 497

24.1相关文献介绍 497

24.2试样选择 499

24.2.1试样的化学成分与力学性能 499

24.2.2试样金相组织、晶粒度和夹杂物参数 500

24.3裂纹成核与扩展观察方法与结果 501

24.3.1准动态观察 501

24.3.2断口观察 502

24.3.3裂纹在夹杂物上成核观察 502

24.3.4裂纹与断裂观察 512

24.3.5夹杂物开裂的临界条件 515

24.3.6准动态观察总结 516

24.4讨论与分析 517

24.4.1裂纹在夹杂物上的成核率与应变的关系 517

24.4.2临界应变与临界尺寸 521

24.4.3相同应变时裂纹在夹杂物上的成核率与夹杂物含量的关系 524

第25章 断口分形维数与07钢的回火脆性 528

25.1研究概述 528

25.2实验方法和结果 530

25.2.1试样制备 530

25.2.2试样热处理 530

25.2.3冲击试验 530

25.2.4测定分形维数 531

25.3讨论与分析 533

25.3.1冲击韧性、分形维数与回火温度的关系 533

25.3.2分形维数值随测定位置的变化 534

25.3.3分形维数与冲击韧性的关系 535

25.4总结 536

参考文献 537