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第一章 金属材料基本知识1

第一节 金属的晶体结构1

（一）金属晶体构造的特点1

目录1

（二）几种常见的金属晶格类型3

第二节 金属的结晶4

（一）结晶的基本概念4

（二）金属的结晶过程5

（三）金属的实际晶体构造5

（四）结晶晶粒大小的影响因素9

第三节 金属在固态下的转变10

（一）拉伸试验12

（二）强度12

第四节 金属材料的机械性能12

（三）塑性13

（四）硬度14

（五）冲击值15

（六）真应力与真应变17

第二章 金属材料的变形与再结晶19

第一节 单晶体金属的变形19

（一）单晶体金属的弹性变形20

（二）单晶体金属的塑性变形20

第二节 多晶体金属的变形24

（一）晶界的作用24

（二）各晶粒间位向差别的影响25

第三节 塑性变形对金属组织和性能的影响26

（一）塑性变形对金属材料组织的影响26

（二）塑性变形对金属材料性能的影响27

第四节 塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化28

（一）回复与再结晶29

（二）金属的再结晶温度29

（三）再结晶退火后的晶粒度31

第五节 金属材料的热加工变形32

第三章 铁碳合金34

第一节 合金的基本结构34

（一）固溶体34

（二）金属化合物36

（三）机械混合物38

第二节 二元合金状态图的基本概念39

（一）二元合金状态图的建立39

（二）杠杆定律40

第三节 铁碳合金状态图42

（一）纯铁与渗碳体的性能43

（二）铁——渗碳体状态图的分析44

（三）典型合金结晶过程的分析47

（四）铁——渗碳体状态图的实际应用51

（五）碳钢的组织对性能的影向52

第四节 碳钢53

（一）常存杂质对碳钢性能的影响53

（二）碳钢的分类54

（三）碳钢的牌号及其应用55

第五节 锅炉常用的碳钢56

（一）锅炉主要元件对钢材性能的要求56

（二）锅炉碳素钢58

（一）Fe－Fe3C状态图在热处理中的运用63

第四章 钢的热处理63

第一节 钢的加热转变63

（二）共析钢的加热转变64

（三）奥氏体晶粒的长大65

（四）影响奥氏体形成速度的因素66

（五）亚共析钢和过共析钢的加热转变69

（六）确定加热工艺的原则70

第二节 钢在冷却时的转变72

（一）奥氏体等温转变曲线72

（二）奥氏体等温转变产物的组织及其性能75

（三）奥氏体等温转变曲线的意义81

（四）影响奥氏体等温转变曲线的因素81

（五）奥氏体等温转变曲线的应用83

（六）钢的连续冷却转变85

第三节 钢的退火和正火86

（一）钢的退火86

（二）钢的正火89

（三）退火与正火的选择89

第四节 钢的淬火和回火90

（一）钢的淬火91

（二）钢的淬透性93

（三）淬火时的主要缺陷及防止方法95

（四）钢的回火96

第五节 钢的表面热处理99

（一）表面淬火99

（二）化学热处理101

第六节 锅炉制造中的热处理工作107

（一）锅筒制造中的热处理工作108

（二）锅炉集箱及蒸汽导管的热处理工作116

（三）锅炉受热面管件的热处理工作117

第五章 金属材料的脆性119

第一节 金属材料的断裂119

第二节 脆性破坏事故的实例及分析121

第三节 韧——脆性转变温度126

第四节 无塑性温度128

第五节 金属材料产生脆性断裂的条件131

（一）温度131

（二）缺陷131

（三）厚度132

（四）加载速度132

（五）微观组织132

（一）缺口冲击试验的不足之处133

（六）残余应力133

第六节 断裂韧性133

（二）线弹性断裂力学及断裂韧性134

（三）金属材料断裂韧性的测定137

（四）影响材料断裂韧性的因素140

第七节 全面屈服断裂力学及裂纹张开位移142

第八节 防止脆性断裂的方法144

第九节 金属材料的脆性146

（一）冷脆性146

（二）兰脆性149

（三）热脆性149

（四）红脆性151

（五）回火脆性151

（六）应变时效153

（七）苛性脆化155

（八）钢的氢损坏157

第六章 金属材料的高温机械性能163

第一节 温度对金属材料静力机械性能的影响163

第二节 蠕变现象165

（一）蠕变曲线165

（二）蠕变的机理167

（三）条件蠕变极限168

第三节 钢的持久强度169

（一）蠕变试验及蠕变极限的不足169

（二）高温持久强度170

（三）持久强度的推测方法170

第四节 钢的持久塑性174

第五节 影响钢材高温强度的因素175

（一）化学成分175

（二）冶炼方法176

（三）金属材料的组织结构176

（四）热处理方法177

（五）温度波动对钢材高温强度的影响178

第六节 钢的应力松弛178

第七章 长期在高温条件下金属材料组织结构的变化181

第一节 珠光体的球化181

第二节 石墨化184

第三节 合金元素的重新分配187

第八章 金属的氧化与腐蚀188

第一节 金属的高温氧化188

第二节 蒸汽腐蚀190

第三节 硫的腐蚀191

（一）高压锅炉水冷壁管的硫腐蚀191

（二）锅炉过热器管的高温硫腐蚀192

（三）含镍合金钢的硫腐蚀193

（四）硫的低温腐蚀193

第四节 钒的腐蚀194

第五节 应力腐蚀195

第九章 锅炉高温元件的工作寿命196

第一节 国内外简况196

第二节 判断高温元件能否继续使用的技术指标197

第三节 锅炉高温元件所用钢材的选择198

第一节 合金元素在钢中的存在形式200

第十章 合金元素在钢中的作用200

第二节 合金元素对钢平衡组织的影响202

（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（S点）位置的影响203

（三）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

（四）合金元素对回火稳定性的影响207

第四节 合金元素对机械性能的影响208

（一）钢的强化方法208

（二）合金元素对正火（或退火）状态钢机械性能的影响208

第五节 合金元素对钢的工艺性能的影响210

（一）合金元素对焊接性的影响210

（三）合金元素对调质钢机械性能的影响210

（二）合金元素对切削加工的影响212

（三）合金元素对冷加工性能的影响212

第六节 几种常用合金元素在钢中的作用213

（一）硅在钢中的作用213

（二）锰在钢中的作用213

（三）铬在钢中的作用214

（四）镍在钢中的作用215

（五）钼在钢中的作用216

（六）钨在钢中的作用216

（七）钒在钢中的作用216

（十）硼在钢中的作用217

（九）铌在钢中的作用217

（八）钛在钢中的作用217

（十一）铝在钢中的作用218

第十一章 合金钢219

第一节 合金钢的分类219

（一）按用途分类219

（二）按化学成分分类219

（三）按金相组织分类220

第二节 合金钢的编号方法220

（一）我国合金钢的编号220

（二）我国与其他国家常用钢号的对照220

第三节 合金结构钢222

（一）普通低合金结构钢222

（二）弹簧钢和滚珠轴承钢227

（一）工具钢的合金化与热处理方面的特点229

第四节 合金工具钢229

（二）高速钢230

（三）硬质合金231

第五节 热强钢及耐热钢232

（一）热强钢及耐热钢的合金化原则232

（二）锅炉上常用的热强钢233

（三）锅炉上常用的耐热钢247

第六节 不锈钢248

（一）电化学腐蚀的基本概念248

（二）铬不锈钢251

（三）铬镍不锈钢251

第十二章 铸铁255

第一节 概论255

第二节 白口铁的组织和性能255

（二）亚共晶白口铁256

（一）共晶白口铁256

（三）过共晶白口铁257

第三节 铸铁的石墨化259

（一）冷却速度的影响259

（二）化学成分的影响260

第四节 灰口铸铁260

（一）普通灰口铸铁的成分260

（二）灰口铸铁的组织261

（三）灰口铸铁的性能262

第五节 球墨铸铁263

（一）球墨铸铁的生产方法263

（二）球墨铸铁的性能264

（三）球墨铸铁的热处理265

第六节 耐热合金铸铁266