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