包邮船舶工程材料与焊接

前言 第1章材料和焊接接头的力学性能1 1.1船舶工程材料和焊接接头的力学性能要求1 1.1.1船舶工程结构的载荷种类2 1.1.2力学性能要求2 1.2强度、塑性及其测量3 1.2.1单向拉伸试验与性能3 1.2.2Z向拉伸试验和Z向性能8 1.3硬度及其测量8 1.3.1布氏硬度8 1.3.2洛氏硬度9 1.3.3维氏硬度10 1.4冲击性能及其测量11 1.4.1冲击试验11 1.4.2冲击性能12 1.5断裂韧度及其测量13 1.5.1断裂韧度14 1.5.2裂纹尖端张开位移16 1.6疲劳强度及其测量17 第2章金属的显微组织与力学性能19 2.1金属晶格和晶格缺陷19 2.1.1晶格结构20 2.1.2晶面和晶向指数22 2.1.3多晶体结构23 【知识拓展】位错26 2.2合金的相结构27 2.2.1固溶体27 2.2.2化合物29 2.2.3船舶工程用钢的相结构30 【知识拓展】晶界32 2.3金属显微组织状态与力学性能的关系34 2.3.1显微组织状态与强度关系34 2.3.2显微组织状态与硬度关系40 2.3.3显微组织状态与韧性关系40 【知识拓展】显微组织状态的观察与测量41 第3章船舶工程用钢的合金化43 3.1结晶43 3.1.1结晶热力学条件43 3.1.2结晶过程46 3.1.3纯金属铸态显微组织形态46 【知识拓展】细化显微组织方法48 3.2合金相图48 3.2.1相图48 3.2.2连续冷却对铸态显微组织与合金相图的影响50 3.2.3典型合金相图51 3.2.4相图的意义53 3.3碳素钢的相图、显微组织与力学性能54 3.3.1碳素钢的铸态相54 3.3.2Fe-Fe3C相图55 3.3.3Fe-Fe3C凝固过程与显微组织57 3.3.4船舶工程用钢含碳量和碳素钢的力学性能59 3.4船舶工程用钢的合金元素60 3.4.1钢的杂质60 3.4.2钢的合金元素64 3.4.3合金元素对Fe-Fe3C相图的影响64 3.4.4船舶工程用钢的合金化及其力学性能65 第4章船舶工程用钢的固态相变与塑性加工67 4.1固态相变67 4.1.1概述67 4.1.2相变热力学68 4.1.3相变产物的显微组织状态与力学性能70 【知识拓展】可热处理性与原子扩散70 4.2加热时钢的相变73 4.2.1奥氏体的形成74 4.2.2加热时的显微组织状态75 4.2.3奥氏体组织状态的影响因素76 4.2.4奥氏体的力学性能77 【知识拓展】非均匀形核与显微组织的形状78 4.3冷却时钢的扩散型相变79 4.3.1珠光体的形成79 4.3.2珠光体转变的影响因素80 4.3.3扩散型相变的显微组织状态81 4.3.4船舶工程用珠光体类型钢83 4.4冷却时钢的切变型相变83 4.4.1马氏体的形成84 4.4.2马氏体转变的影响因素与钢的淬透性85 4.4.3切变型相变的显微组织状态87 4.4.4淬火组织的稳定化与钢的回火90 4.4.5船舶工程用淬火回火钢93 【知识拓展】钢的淬火配分工艺93 4.5冷却时钢的混合型相变95 4.5.1贝氏体的形成95 4.5.2贝氏体转变的影响因素95 4.5.3混合型相变的显微组织状态96 4.5.4船舶与海洋工程用贝氏体钢99 【知识拓展】过冷奥氏体的转变99 4.6钢的加工硬化100 4.6.1单晶体的变形100 4.6.2多晶体的塑性变形与加工硬化103 4.6.3形变热处理钢的显微组织状态105 4.6.4船舶工程用形变热处理钢106 【知识拓展】船用高强度钢的发展108 第5章船舶工程结构熔化焊的工艺焊接性110 5.1熔化焊热输入111 5.1.1电弧中的带电粒子111 5.1.2焊接电弧的产生过程112 5.1.3电弧的温度113 5.1.4焊接热输入114 5.1.5焊接温度场114 5.1.6焊接热循环115 【知识拓展】造船连接技术的发展117 5.2焊接接头的组织状态117 5.2.1焊缝的显微组织状态117 5.2.2热影响区的显微组织状态120 5.3焊接接头的残余应力状态122 5.3.1应力的产生123 5.3.2应力的分布125 5.3.3焊接残余应力对力学性能的影响129 5.3.4焊接残余应力的消除130 5.4焊接接头的工作应力状态130 5.4.1焊缝的成形131 5.4.2焊接接头的工作应力状态132 5.4.3接头应力集中对裂纹的影响133 5.5焊接变形134 5.5.1焊接变形分类134 5.5.2船体分段焊接变形控制特点136 5.5.3控制焊接残余变形的措施136 5.6熔化焊的工艺焊接性138 5.6.1焊条电弧焊138 5.6.2埋弧焊141 5.6.3CO2气体保护焊142 5.6.4熔化极氩弧焊144 5.6.5钨极氩弧焊145 5.6.6电弧-激光复合焊146 5.6.7电子束焊147 5.6.8熔化焊方法的焊缝成形与热影响区宽度148 【知识拓展】熔化焊工艺149 第6章船舶工程材料力学性能与焊接性152 6.1船舶工程结构用钢的分类与焊接性152 6.1.1钢的强度级及其选用153 6.1.2钢的韧性级及其选用153 6.1.3钢的焊接性概念155 【知识拓展】断口类型157 6.2船体结构用钢及其焊接159 6.2.1一般强度船体结构用钢及其焊接性160 6.2.2高强度船体结构用钢及其焊接性161 6.3焊接结构用高强度钢、特殊性能钢及其焊接164 6.3.1材料的力学性能164 6.3.2焊接用高强度钢的焊接性167 【知识拓展】高强度钢脆性断裂机制分析173 6.4低温韧性钢及其焊接性175 6.4.1低温韧性钢的力学性能176 6.4.2低温韧性钢的焊接性176 6.5不锈钢及其焊接性178 6.5.1不锈钢的力学性能178 6.5.2不锈钢的焊接性179 6.6铝合金及其焊接性180 6.6.1铝合金的力学性能180 6.6.2铝合金的焊接性181 第7章造船材料与焊接数字化技术183 7.1焊接热力过程的数值计算183 7.1.1理论基础1