核电站装备金属材料开发与使用导论(上册)

目录 序 前言 第1章 核电站装备金属材料开发与使用理念的进步 1 1.1 中国迈向核电强国时的核电站装备材料 1 1.1.1 构建核电站装备的金属材料 1 1.1.2 金属材料选用原则 17 1.2 材料科学与工程的重大责任 20 1.2.1 关乎核安全的金属材料开发与使用 20 1.2.2 国际学者论材料科学与工程 21 1.3 论材料科学与工程 23 1.3.1 学科思想——综合与分化交互相协前进 23 1.3.2 学科体系 24 1.3.3 学科路线 29 1.3.4 技术路线 31 第1篇 核电站装备金属材料研究与开发的技术基础 第2章 材料靠性能满足使用 43 2.1 材料强度、塑性与韧性度量的进步 43 2.1.1 适用的拉伸试验指标 43 2.1.2 重新认识摆锤冲击试验时钢试样的破断 47 2.2 核电站装备材料的综合强韧化 62 2.2.1 一回路管道钢的综合强韧化 63 2.2.2 核燃料包壳锆合金的综合强韧化 74 2.2.3 马氏体不锈热强钢的综合强化 82 2.2.4 马氏体沉淀强化不锈热强钢的综合强化 84 2.2.5 反应堆压力容器的梯度强化 85 2.2.6 蒸汽轮机叶片的综合强化 85 2.3 警惕钢的脆化 87 2.3.1 不锈钢的脆化 87 2.3.2 铁素体钢的氢脆 92 2.3.3 金属辐照脆 96 2.3.4 其他常见脆化问题 96 2.4 钢的韧化 99 2.4.1 成分韧化 99 2.4.2 钢的炉外 Zn 处理与精炼 100 2.4.3 组织结构韧化 103 2.4.4 热处理韧化 104 2.5 破断与断口面 105 2.5.1 破断过程 105 2.5.2 断口面 108 2.6 重型机件力学性能的尺寸效应 109 2.6.1 断裂韧性准则 110 2.6.2 微型试样实时在线监控检测 110 第3章 材料由组织决定性能 114 3.1 结构与组织 114 3.1.1 金属结构的有序与无序统一 114 3.1.2 结构决定性质与组织决定性能 118 3.1.3 无序结构强化论 120 3.2 固溶体的组织与性能 120 3.2.1 不锈钢的固溶体单相组织 120 3.2.2 不锈钢的固溶体性能 121 3.3 以固溶体为主的复相组织与性能 125 3.3.1 以奥氏体为主的不锈钢复相组织与性能 126 3.3.2 以铁素体为主的结构钢复相组织与性能 128 3.3.3 铁素体-弥散微粒复相的性能 147 3.4 贝氏体组织与性能 152 3.4.1 贝氏体组织形态 153 3.4.2 钢的贝氏体组织与性能 154 3.5 马氏体组织与性能 156 3.5.1 马氏体的组织结构 157 3.5.2 淬火马氏体基体的回复与再结晶 159 3.5.3 钢的马氏体组织与性能 161 第4章 材料用加工获得组织 166 4.1 钢的精炼与凝固 166 4.1.1 钢的炉外精炼及重熔精炼 166 4.1.2 不锈钢的熔铸要点 167 4.1.3 金属凝固的均质形核概念 173 4.2 增材制造 174 4.2.1 增材制造产业的意义 175 4.2.2 中国增材制造产业 175 4.3 核电站装备的焊接及组织 176 4.3.1 钢的可焊接性 176 4.3.2 核电站装备焊接特点及焊接材料 184 4.3.3 核电站装备焊接案例 191 4.3.4 焊接接头组织 198 4.4 压力加工与热处理的综合 201 4.4.1 现行的综合一体化加工技术 201 4.4.2 质量控制与失控 207 4.4.3 值得关注的问题 210 4.5 热处理及组织 213 4.5.1 晶粒细化的途径 213 4.5.2 马氏体热强钢的淬火回火 216 4.6 加工优化的多指标综合评估 228 4.6.1 多指标综合评估要义 228 4.6.2 P91钢加工优化的综合评估案例 230 第5章 材料以成分保障加工、组织和性能 234 5.1 结构钢的合金化 234 5.1.1 核电站装备常用的碳钢和铸铁 234 5.1.2 低合金高强度钢的合金化 234 5.1.3 合金结构钢的合金化 236 5.2 铁素体热强钢的合金化 248 5.2.1 热强钢的合金化问题 248 5.2.2 铁素体热强钢中的合金元素 253 5.2.3 铁素体热强钢系列 256 5.2.4 对钢热强韧性获得的再认识 271 5.3 不锈钢的合金化 272 5.3.1 抗电化学腐蚀的不锈性 272 5.3.2 马氏体热强不锈钢的合金化 272 5.3.3 铁素体不锈钢的合金化 284 5.3.4 奥氏体不锈钢的合金化 288 5.3.5 奥氏体-铁素体不锈钢的合金化 304 5.3.6 超级不锈钢 311 5.4 耐热耐蚀镍合金的合金化 323 5.4.1 核岛蒸汽发生器用热交换传热管 323 5.4.2 耐热镍合金的合金化 324 5.4.3 镍基耐蚀合金 328 5.5 锆合金的合金化 328 5.5.1 锆合金的合金化简介 329 5.5.2 核燃料包壳用锆合金 334 5.5.3 常用锆合金的性能 337 5.6 材料成分寻优 341 参考文献 345