第一章 总论 1
一、大型锻件及其主要应用方向 1
二、大型锻件的主要特点 1
三、工业发达国家大型锻件的生产、技术水平 2
四、我国大型锻件的生产、技术现状 6
五、发展动向及有待解决的主要问题 8
参考文献 9
第二章 冶金因素对大型锻件质量的影响 11
第一节 冶炼工艺对大型锻件质量的影响 11
一、大型锻件用钢的冶炼方法 12
二、钢中的非金属夹杂物 34
三、钢中的气体 41
第二节 钢液真空处理对大型锻件质量的影响 43
一、真空处理工艺方法及其效果 43
二、真空吹氩浇注 44
三、两次真空处理 46
第三节 铸锭工艺对大型锻件质量的影响 48
一、铸锭工艺概述 48
二、大型钢锭的性状 50
三、钢锭的偏析 51
四、大型钢锭中的非金属夹杂物 64
五、大型钢锭中的气体和缩孔 65
第四节 锻造工艺对大型锻件质量的影响 67
一、锻造工艺概述 67
二、大型锻件的特殊锻造法 73
三、锻比的有关问题 77
四、锻造效果对内部疏松、空洞、锻合的影响 79
五、锻造对锻件力学性能的影响 84
六、锻造过程中出现的缺陷及其产生原因 87
参考文献 89
第三章 大型锻件中的氢与氢损伤 92
第一节 大型锻件中氢的来源与大致含量 92
一、大型锻件中氢的来源 92
二、大型锻件中氢的大致含量 93
第二节 氢在钢中的溶解度、存在状态与基本性质 94
一、氢在钢中的溶解度 94
二、氢在钢中的存在状态 95
三、氢在钢中的扩散与扩散系数 96
第三节 氢对钢的性能的影响 98
一、氢对钢的拉深性能的影响 98
二、氢对钢的冲击韧性的影响 104
三、氢对钢的物理性能的影响 104
第四节 钢中白点 106
一、白点的形貌特征与影响因素 106
二、白点的形成机理 109
三、钢的无白点极限氢含量 110
四、白点的预防与锻合 112
第五节 钢的氢脆与滞后断裂 114
一、氢脆及其基本分类 114
二、钢的滞后断裂 115
三、氢脆机理 117
四、氢脆的度量与钢的无氢脆极限氢含量 118
第六节 其他形式的氢脆 123
一、室温下高压氢造成的氢脆 123
二、钢的高温氢腐蚀 123
三、钢的应力腐蚀 127
参考文献 129
第四章 大型锻件的锻后热处理 131
第一节 锻后热处理的目的与作用 131
第二节 大型锻件扩氢计算的理论基础与计算方法 131
一、大型锻件扩氢计算的理论基础 131
二、计算实例与解剖验证 135
三、计算用表 137
第三节 大型锻件用钢的组织遗传与晶粒细化 139
一、大型锻件的晶粒细化问题 139
二、高淬透性钢的组织遗传 140
三、钢的组织遗传的影响因素 143
四、高淬透性钢大型锻件晶粒细化工艺举例 146
第四节 大型锻件的锻后热处理工艺 150
一、大型锻件锻后热处理工艺的制订原则与基本工艺参数 150
二、大型锻件锻后热处理的基本工艺类型与典型工艺曲线 153
三、大型锻件锻后热处理的一种高效扩氢新工艺 160
四、26Cr2Ni4MoV钢大型转子锻件晶粒细化工艺的新进展 163
参考文献 164
第五章 大型锻件的产品热处理（第二热处理） 166
第一节 大型锻件的加热 166
一、大锻件产品热处理规范 166
二、加热方式 166
三、阶梯加热 168
四、大型锻件的快速加热 172
五、加热中的氧化及保护 174
第二节 大型锻件的冷却 176
一、大型锻件冷却组织对性能的影响 176
二、连续冷却转变曲线（CCT图）概述 176
三、大型锻件的冷却 183
四、冷却参数的确定 193
五、大型锻件的淬火及正火 203
第三节 大型锻件的回火 205
一、回火时的组织转变 206
二、回火过程中内应力的消除 208
三、回火工艺 209
第四节 大型锻件中的热处理应力与断裂 218
一、热处理时的基本内应力 218
二、热处理时工件的断裂 224
第五节 大型锻件热处理工艺主要参数的计算 225
一、周围介质温度恒定时的加热与冷却计算 226
二、大型锻件沿截面组织分布的计算 237
参考文献 239
第六章 大型锻件的表面热处理与化学热处理 240
第一节 大型锻件的感应加热表面淬火 240
一、感应加热表面淬火的特点 240
二、感应加热表面淬火的工艺方法 242
三、在大型锻件上应用感应加热表面淬火经常出现的疵病 250
四、感应加热设备 251
五、感应器 252
六、导磁体 253
七、工频淬火 253
八、双频淬火 255
第二节 火焰加热表面淬火 257
一、火焰淬火在大型锻件上的应用 257
二、加热方法 257
三、设备和喷嘴枪的设计制造 257
四、工艺要点和经常发生的疵病 259
五、实例 260
第三节 表面淬火后的回火 260
第四节 大型锻件表面淬火后的质量检验 262
一、硬度检查 262
二、淬硬层分布状况和淬硬层深度 262
三、外观检查 264
四、金相检查 264
第五节 大型锻件化学热处理的种类及其选择 264
第六节 大型工件的气体渗碳与涂覆渗碳 265
一、渗碳基本原理 265
二、气体渗碳设备 268
三、气体渗碳的渗碳剂 271
四、大型锻件渗碳质量的要求 273
五、渗碳用钢 279
六、滴注式井式炉渗碳工艺及深层渗碳 280
七、渗碳过程的控制 286
八、大型锻件渗碳后的球化、淬火和回火 288
九、大型齿轮、齿轮轴渗碳淬火回火后的变形及其控制措施 290
十、大型锻件渗碳质量检验标准及验收方法 292
十一、大型工件的涂覆渗碳 294
第七节 大锻件的碳氮共渗 295
一、碳氮共渗的特点 295
二、碳氮共渗的原理、工艺和设备 296
三、大型锻件碳氮共渗的质量、渗层缺陷及检测方法 298
第八节 大型锻件的渗氮 300
一、大型锻件渗氮的特点 300
二、渗氮设备和渗氮工艺 300
三、渗氮用钢 304
四、深层渗氮和沉淀硬化渗氮钢 304
五、大型锻件渗氮实例 304
参考文献 306
第七章 大型锻件热处理过程中温度场、应力场的模拟计算 307
第一节 概述 307
一、意义 307
二、模拟方法 309
三、目前达到的水平及有待深入研究的问题 309
第二节 温度场计算 310
一、控制方程 310
二、温度场变分方程的推导 311
三、单元的划分和温度场的离散化 313
四、单元的变分计算 314
五、总体合成 317
六、时间的离散 319
七、温度场计算中几个问题的处理 319
八、温度场计算程序框图 323
第三节 组织场的计算 324
一、利用T.T.T曲线计算组织场 324
二、利用CCT曲线计算组织场 327
第四节 应力场的计算 332
一、轴对称弹性问题的基本方程 332
二、空间离散和单元位移场的离散 333
三、弹性问题的泛函及变分 333
四、热弹性问题 336
五、热弹塑性问题 337
六、应力场计算中几个问题的处理 345
七、应力场计算框图 349
第五节 具体算例 351
一、300MW低压转子的淬火 351
二、大型支承辊差温热处理的淬火过程 359
参考文献 364
第八章 重要电站锻件用钢及其热处理 365
第一节 概述 365
一、电站锻件的分类 365
二、工况及要求 365
三、锻件在机组中的位置和作用 366
第二节 发电机转子和汽轮机低压转子的材料及热处理 368
一、力学性能要求 368
二、脆性转变温度与组织、断裂韧性的关系 377
三、发电机转子和汽轮机低压转子用钢及其合金化原理 381
四、发电机转子、汽轮机低压转子的预备热处理 385
五、发电机转子、汽轮机低压转子的调质处理 392
第三节 汽轮机高、中压转子的材料热处理 404
一、汽轮机高、中压转子和主轴的力学性能要求 404
二、高温性能与组织的关系 405
三、汽轮机高、中压转子用钢及其合金化原理 408
四、汽轮机高中压转子的预备热处理 418
五、汽轮机高中压转子的性能热处理 421
六、消除应力处理 427
第四节 叶轮、护环及环件的热处理 427
一、叶轮用钢及其热处理 427
二、护环用钢及其热处理 428
三、环件用钢及其热处理 434
第五节 水轮机大轴及镜板的热处理 436
一、水轮机大轴、主轴用钢及热处理 436
二、镜板用钢及其热处理 437
第六节 电站锻件热处理的发展趋势 437
一、激冷、深冷热处理 437
二、超临界转子材料及热处理 438
三、单轴转子及其分区热处理 440
四、超纯净转子及其热处理 444
参考文献 447
第九章 锻造轧辊材料及其热处理 448
第一节 概述 448
一、轧辊使用性能 448
二、锻造轧辊材质的特点 448
三、锻造轧辊热处理特点 449
第二节 初轧辊材料及热处理 450
一、初轧辊性能要求 450
二、初轧辊材料 451
三、锻后热处理 451
四、初轧辊的最终热处理 452
五、初轧辊的选材问题 453
第三节 锻钢支承辊材料及其热处理 454
一、使用条件及技术要求 454
二、支承辊用钢 456
三、锻后热处理 458
四、预备热处理 460
五、最终热处理 460
第四节 冷轧工作辊材料及其热处理 464
一、使用性能要求 465
二、冷轧工作辊材质 465
三、冷轧工作辊的预备热处理 469
四、最终热处理 471
第五节 锻造半钢和锻造白口铁系列轧辊材料及其热处理 484
一、锻造半钢和锻造白口铁轧辊的材质 484
二、锻后热处理 486
三、最终热处理 487
四、应用实例 488
参考文献 489
第十章 大型筒体与封头锻件用钢及其热处理 491
第一节 概述 491
一、压力容器壳体的基本结构形式 491
二、压力容器的分类 491
第二节 大型压力容器壳体材料 492
一、低合金高强度钢 492
二、低温用钢 495
三、高温抗氢用钢 496
四、核反应堆压力容器大型锻件用钢 502
五、超高压容器用钢 506
第三节 大型筒体和封头的热处理 507
一、预备热处理 507
二、性能热处理 508
三、热处理设备 511
参考文献 512
第十一章 大型锻件的质量检验与缺陷分析 513
第一节 概述 513
第二节 大型锻件的低倍检验 514
一、大型锻件低倍试片的制取与要求 515
二、大型锻件的低倍检验 516
三、断口检验 530
第三节 大型锻件的高倍金相检验 537
一、金相试样的切取 538
二、高倍金相试样的制备 538
三、大型工件的无损高倍金相检验 541
四、大型锻件高倍金相的主要检验项目及方法 541
第四节 大型锻件缺陷与失效分析要点及案例 556
一、大型锻件缺陷及失效分析要点 557
二、大型锻件缺陷与失效分析案例 557
参考文献 563
第十二章 断裂韧性基本原理及其在大型锻件中的应用 564
第一节 断裂韧性基本原理 564
一、常规设计方法的不足 564
二、线弹性断裂力学基本原理 565
三、弹塑性断裂力学基本原理 576
四、冶金及工艺因素对钢的断裂韧性的影响 580
第二节 断裂韧性的测试方法 580
一、平面应变断裂韧性K1c的测定方法 581
二、弹塑性断裂韧性J？c的测定方法 588
三、裂纹扩展速率da/dN的测试方法 591
第三节 有缺陷工件的使用性能及安全裕度的计算 597
一、防止大型锻件结构脆性断裂的方法——K准则 598
二、应用实例 598
三、防止大型锻件结构弹塑性断裂的方法 604
第四节 裂纹扩展速率与工件使用寿命的计算 612
一、疲劳裂纹扩展速率 612
二、疲劳裂纹扩展门槛值及其附近的裂纹扩展速率 613
三、C区的裂纹扩展速率 613
四、工件在交变载荷下的使用寿命 614
五、应用实例 614
参考文献 614
附录 616