第一章 钢材的脆性破坏 1
1-1 钢材的脆性破坏及其特征 1
一、焊接结构的脆性破坏 1
二、金属断裂的分类 1
三、金属断口的形貌 2
四、金属脆性断裂的特点 4
1-2 脆性试验 6
一、脆性的判据 6
二、脆性试验方法 7
一、产生脆性破坏的条件 10
1-3 脆性破坏的条件 10
二、脆性破坏扩展的条件 11
三、脆性破坏机构 12
1-4 影响金属脆性的因素 13
一、温度的影响 13
二、应力因素的影响 14
三、冶金因素的影响 15
参考文献 16
第二章 钢中氢的行为及氢脆 17
2-1 氢在钢中的溶解、扩散和逸出 17
一、氢在钢中的溶解 17
二、氢的扩散和逸出 18
三、影响氢扩散系数的主要因素 19
四、氢的溶解度和扩散系数变化的原因 20
2-2 钢中氢行为及氢脆试验方法 21
一、钢中氢行为的试验方法 21
二、钢的氢脆试验方法 24
2-3 钢的氢脆行为 25
一、钢的氢脆特点 25
二、钢氢脆的宏观行为 26
三、钢氢脆的微观行为 28
四、氢与位错作用引起钢的氢脆 31
一、氢脆断口形态 33
2-4 氢脆断口形态 33
二、氢脆断口与组织、温度的关系 34
三、氢致延迟裂纹的断口 37
四、氢致延迟裂纹扩展中的塑性行为 43
2-5 焊接接头氢的扩散行为 44
2-6 影响钢氢脆的因素及防止措施 48
一、减少扩散氢含量 48
二、化学成分的影响 48
三、显微组织的影响 49
六、焊缝金属的影响 50
七、预热的影响 50
五、焊接规范的影响 50
四、晶粒度的影响 50
八、紧急后热的影响 51
九、多层焊的影响 52
十、奥氏体焊条的影响 52
2-7 关于氢脆的微观机理 52
一、氢气压力理论 52
二、氢吸附理论 53
三、晶格脆化理论 53
2-8 氢蚀 54
四、氢脆位错理论 54
参考文献 55
第三章 低合金钢焊缝金属的组织和韧性 58
3-1 金属的韧性和韧化的基本概念 58
一、金属的韧性 58
二、金属的韧化 58
3-2 焊缝金属的组织 61
一、低碳低合金结构钢焊缝金属中铁素体的形成温度及组织形态 61
二、焊缝金属连续冷却组织转变(WM-CCT)图 63
三、根据WM-CCT图来推断焊缝金属相变过程 64
3-3 氧对焊缝金属组织和韧性的影响 65
一、氧对夏比冲击性能的影响 65
三、氧含量对奥氏体晶粒度的影响 66
二、氧对WM-CCT图的影响 66
四、氧含量对韧性影响的机理 68
3-4 焊接热循环对焊缝金属组织和韧性的影响 68
一、焊缝金属组织和韧性的关系 68
二、焊缝金属的结晶组织形态 70
三、奥氏体化过程对焊缝组织和韧性的影响 70
四、奥氏体分解条件对焊缝组织和韧性的影响 71
3-5 合金元素对焊缝金属韧性的影响 72
一、碳的影响 72
二、锰的影响 72
四、锰和镍的综合影响 73
三、镍的影响 73
五、锆的影响 74
六、稀土元素的影响 74
七、氮的影响 77
八、微量元素Nb、V、Ti、B的影响 77
九、焊缝金属最佳合金成分计算 77
3-6 非调质钢焊缝金属的组织和韧性 79
一、Si-Mn系焊缝金属的组织和韧性 79
二、Si-Mn系焊缝金属组织和韧性的改善 80
三、Ti-B系焊缝金属的组织和韧性 83
四、改善焊缝金属韧性的途径 87
五、多层焊焊缝金属的韧性 87
二、合金元素的影响 89
一、焊缝金属的显微组织 89
3-7 低碳调质高强钢焊缝金属的组织和韧性 89
三、焊缝金属的韧性 91
参考文献 93
第四章 焊接热影响区的组织和韧性 95
4-1 快速加热冷却中的相变 95
4-2 焊接热影响区的晶粒成长与细化 97
一、恒温加热及热循环过程中的晶粒长大 97
二、焊接热影响区晶粒长大的特点 98
三、焊接热影响区晶粒长大的影响因素 99
四、晶粒的细化 103
二、调质钢 104
4-3 焊接热影响区组织和韧性分布 104
一、非调质钢 104
4-4 焊接热影响区粗晶区组织和韧性 105
一、焊接热影响区粗晶区组织对韧性的影响 105
二、晶粒尺寸对韧性的影响 105
三、冷却速度对韧性的影响 106
四、焊接线能量对韧性的影响 107
五、析出物对韧性的影响 108
六、拘束状态对韧性的影响 117
七、支配韧性的因素 118
八、多层焊接热循环的组织和韧性 119
一、60kgf级钢 121
二、80kgf级钢 121
4-5 调质钢大线能量焊接热影响区粗晶区韧性的改善 121
4-6 高强钢的M-A组织及韧性 124
一、M-A组织的生成机构 124
二、M-A组织对强度和韧性的影响 129
三、影响M-A组织数量及韧性的因素 130
参考文献 133
5-1 焊接热应力、应变循环 136
一、焊接变形与应力 136
第五章 焊接接头的热应变脆化 136
二、带缺口对接接头的热应力、应变循环和残余应力、应变分布 140
三、带缺口宽板焊接接头产生的脆性断裂 141
5-2 预应变后钢材的材质变化 143
一、室温预应变后钢材的塑性和断裂行为 143
二、高温预应变后钢材的性能变化 144
5-3 焊接热应变脆化的试验方法 146
一、韦尔斯-木原试验 147
二、简便小型试样模拟试验法 147
三、预压弯曲COD试验(PBCT)法 148
四、带有未焊透(或未熔合)缺陷的三点弯曲试验 148
五、焊接接头的预压弯曲COD试验 149
一、应变时效——静应变时效 150
5-4 热应变时效脆化 150
二、动应变时效——蓝脆性 151
三、热应变时效脆化的机理 152
15-5 焊接热应变脆化的影响因素 154
一、预应变温度的影响 154
二、预应变量的影响 154
三、缺口加工时间的影响 154
四、冶金因素的影响 154
五、焊接线能量的影响 156
九、去应力退火处理的影响 157
八、多次热循环的影响 157
七、拘束的影响 157
六、预热的影响 157
5-6 焊接热应变脆化的断口 158
一、热应变脆化断口的特点 158
二、热应变脆化裂纹的扩展途径 159
参考文献 159
第六章 焊后再热引起的脆化 161
6-1 焊后热处理的目的和作用 161
一、焊后热处理的种类 161
二、焊后热处理的目的 161
三、焊后热处理的不良作用 163
6-2 钢材的回火脆性 164
一、第一类回火脆性 165
二、第二类回火脆性 166
6-3 焊接过热区重复加热时韧性的变化 169
一、双重热循环对热影响区组织性能的影响 169
二、重复加热到中温区的组织和性能 170
6-4 焊后加热Cr-Mo钢性能的变化 174
一、Cr—Mo钢的回火脆性 174
二、Cr—Mo钢的蠕变特性 177
三、焊后热处理时Cr—Mo钢的性能特征 179
6-5 焊接再热裂纹 181
一、再热裂纹的特征 181
二、产生再热裂纹的机构 182
三、再热裂纹敏感性的评价 184
四、再热裂纹的影响因素 185
五、防止再热裂纹的措施 190
6-6 异种钢焊接接头焊后加热引起的脆化 190
一、接头区域划分 190
二、异种钢焊接熔合区的碳迁移 190
三、碳迁移对接头性能的影响 191
6-7 焊接剥离裂纹 193
一、剥离裂纹的特征 193
二、产生剥离裂纹的机理 194
三、产生剥离裂纹的影响因素及防止措施 198
参考文献 201