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