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第1篇 概论1

第1章 钢铁材料的地位和作用3

1 在结构材料领域20世纪是钢铁材料的世纪3

2 钢铁材料的优势4

3 市场需求5

4 21世纪钢铁仍是占主导地位的结构材料5

第2章 钢铁材料和冶金工艺的进展6

1 钢铁材料的发展由凭经验到靠科学6

2 冶金工艺从手工技艺到工程科学6

3 钢的强韧化7

3.1 固溶强化7

3.2 沉淀强化7

3.3 形变强化8

3.4 晶粒细化强化8

3.5 韧化8

4 高洁净钢与炉外精炼9

4.1 炉外精炼迅速发展的背景9

4.2 炉外精炼技术的主要功能9

5 钢质的均匀性与连续铸钢10

6 组织细化与控轧控冷11

第3章 21世纪钢铁材料的发展展望14

1 21世纪国外钢铁材料的发展展望14

1.1 钢铁材料性能的超级化14

1.2 钢铁均质材料的复合化14

1.3 钢铁结构材料的功能化14

1.4 钢铁材料的智能化14

1.5 钢铁材料的环境协调化14

1.6 钢铁材料的计算机设计14

1.7 钢铁材料“绿色”生产新工艺、新技术和新装备的逐步实用化14

2 21世纪国内钢铁材料的发展展望15

2.1 我国钢铁材料的现状与差距15

2.2 到2020年我国钢铁材料的发展目标15

2.3 到2020年我国钢铁材料的发展方向15

2.4 到2020年急待开发的先进钢铁材料15

第4章 钢铁材料的分类19

1 钢的分类19

1.1 按化学成分分类19

1.2 按主要质量等级和主要性能及使用特性分类19

1.3 按冶炼方法分类24

1.4 按脱氧程度分类25

1.5 按碳含量高低分类25

1.6 按金相组织分类25

2 铁的分类25

2.1 生铁25

2.2 直接还原铁（DRI）26

2.3 纯铁26

2.4 铸铁26

第5章 合金元素在钢铁材料中的作用27

1 钢中的合金元素27

1.1 非合金钢中的其他元素27

1.2 合金钢中的合金元素27

2 合金元素对铁碳平衡相图的影响30

2.1 铁碳平衡相图30

2.2 铁和其他合金元素的二元素平衡相图的类型30

2.3 合金元素对Fe-C平衡相图的影响30

3 合金元素在钢中的分布和存在状态31

3.1 合金元素在不同金相组织中的溶解度31

3.2 合金元素在钢中的分布倾向32

4 合金元素对钢的组织及热处理的影响33

4.1 合金元素对钢的相变和组织的影响33

4.2 合金元素对热处理的影响34

5 合金元素对钢性能的影响36

5.1 合金元素对钢力学性能的影响36

5.2 合金元素对钢焊接性和切削性的影响38

5.3 合金元素对钢物理性能的影响38

5.4 合金元素对钢化学稳定性的影响39

第6章 钢的固态相变与微观组织40

1 钢的固态相变40

2 铁碳平衡图40

3 珠光体转变41

4 贝氏体转变42

4.1 上贝氏体42

4.2 下贝氏体42

4.3 无碳化物贝氏体43

4.4 粒状贝氏体43

5 马氏体相变43

第7章 钢的基础热处理45

1 钢在加热时的转变45

2 钢的过冷奥氏体转变46

3 退火48

3.1 重结晶退火48

3.2 等温退火49

3.3 均匀化退火49

3.4 球化退火49

3.5 再结晶退火50

3.6 去应力退火50

4 正火50

5 淬火50

5.1 淬火加热温度50

5.2 理想的淬火冷却曲线50

5.3 冷却方式51

6 回火51

6.1 回火的温度51

6.2 特殊碳化物和二次硬化52

6.3 回火脆性52

第8章 钢铁材料的主要性能53

1 钢铁材料的力学性能53

1.1 硬度53

1.2 强度与塑性53

1.3 疲劳强度53

1.4 高温力学性能53

1.5 磨损与接触疲劳53

2 钢铁材料的工艺性能54

2.1 铸造性54

2.2 锻造性54

2.3 焊接性54

2.4 切削性54

2.5 热处理工艺性54

3 钢铁材料的化学性能54

3.1 耐腐蚀性54

3.2 抗氧化性55

4 钢铁材料的物理性能55

4.1 热学性能55

4.2 电学性能55

4.3 磁性55

参考文献57

第2篇 钢铁牌号表示方法59

第1章 我国钢铁产品牌号的表示方法61

1 概述61

2 生铁62

3 铁合金62

4 铸铁62

5 铸钢63

6 碳素结构钢和低合金高强度结构钢63

6.1 碳素结构钢63

6.2 低合金高强度结构钢64

7 优质碳素结构钢64

8 易切削钢和深冲压用钢64

8.1 易切削钢64

8.2 深冲压用钢64

9 合金结构钢64

10 非调质机械结构钢64

11 弹簧钢和轴承钢65

11.1 弹簧钢65

11.2 轴承钢65

12 工具钢65

12.1 碳素工具钢65

12.2 合金工具钢65

12.3 高速工具钢65

13 不锈钢和耐热钢65

14 焊接用钢65

15 电工用硅钢和电磁纯铁65

15.1 电工用硅钢65

15.2 电磁纯铁66

16 高温合金和耐蚀合金66

16.1 高温合金66

16.2 耐蚀合金66

17 精密合金和高电阻电热合金66

17.1 精密合金66

17.2 高电阻电热合金66

18 快淬金属66

19 硬质合金67

20 粉末冶金材料67

第2章 我国钢铁及合金牌号统一数字代号的表示方法69

1 概述69

2 合金结构钢69

3 轴承钢70

4 铸铁、铸钢及铸造合金70

5 电工用钢和纯铁71

6 铁合金和生铁71

7 高温合金和耐蚀合金72

8 精密合金及其他特殊物理性能材料72

9 低合金钢72

10 杂类材料73

11 粉末及粉末材料73

12 快淬金属及合金73

13 不锈、耐蚀和耐热钢74

14 工具钢74

15 非合金钢74

16 焊接用钢和合金75

第3章 我国钢材规格的标记方法与钢材理论重量计算76

1 概述76

2 型钢76

2.1 型钢的品种与规格76

2.2 型钢规格的标记方法77

2.3 型钢的理论重量计算78

3 钢板和钢带79

3.1 钢板和钢带的品种与规格79

3.2 钢板和钢带规格的表示方法79

3.3 钢板和钢带的理论重量计算80

4 钢管80

4.1 钢管的品种与规格80

4.2 钢管规格的标记方法80

4.3 钢管的理论重量计算81

5 线材和钢丝81

5.1 线材的品种与规格81

5.2 钢丝的品种与规格82

5.3 线材和钢丝规格的标记方法82

5.4 线材和钢丝的理论重量计算82

6 钢材状态标记和涂色标记83

6.1 钢材状态标记83

6.2 钢材涂色标记83

第3篇 铁85

第1章 概述87

第2章 纯铁89

1 纯铁的组织转变89

2 纯铁的磁性变化90

3 纯铁的性质90

4 纯铁的种类及应用91

4.1 按生产方法分类91

4.2 按用途分类92

第3章 生铁100

1 生铁的冶炼100

1.1 高炉冶炼生铁100

1.2 非高炉炼铁100

2 生铁的种类100

2.1 按化学成分分类100

2.2 按用途分类101

参考文献104

第4篇 铸铁与铸钢105

第1章 铸铁107

1 灰铸铁107

1.1 灰铸铁牌号107

1.2 灰铸铁技术要求107

1.3 灰铸铁适用范围108

1.4 灰铸铁选用技术110

2 球墨铸铁123

2.1 球墨铸铁牌号123

2.2 球墨铸铁技术要求123

2.3 球墨铸铁适用范围124

2.4 球墨铸铁选用技术128

3 蠕墨铸铁136

3.1 蠕墨铸铁牌号136

3.2 蠕墨铸铁技术要求137

3.3 蠕墨铸铁适用范围137

3.4 蠕墨铸铁选用技术138

4 可锻铸铁142

4.1 可锻铸铁牌号142

4.2 可锻铸铁技术要求142

4.3 可锻铸铁适用范围142

4.4 可锻铸铁选用技术144

5 抗磨铸铁146

5.1 抗磨白口铸铁及其选用146

5.2 抗磨球墨铸铁及其选用152

6 冷硬铸铁154

6.1 轧辊用冷硬铸铁及其选用154

6.2 一般用冷硬铸铁及其选用160

7 耐热铸铁162

7.1 耐热铸铁牌号162

7.2 耐热铸铁技术要求162

7.3 耐热铸铁适用范围163

7.4 耐热铸铁选用技术165

8 耐蚀铸铁167

8.1 高硅耐蚀铸铁及其选用167

8.2 高镍耐蚀铸铁及其选用169

8.3 高铬耐蚀铸铁及其选用170

8.4 中、低合金耐蚀铸铁及其选用170

8.5 专用耐蚀铸铁及其选用171

9 奥氏体铸铁172

9.1 奥氏体灰铸铁及其选用172

9.2 奥氏体球墨铸铁及其选用174

第2章 铸钢176

1 铸造碳钢176

1.1 铸造碳钢牌号176

1.2 铸造碳钢技术要求176

1.3 铸造碳钢适用范围176

1.4 铸造碳钢选用技术176

2 铸造中、低合金钢182

2.1 一般工程与结构用低合金铸钢及其选用182

2.2 中、低合金高强度铸钢及其选用185

2.3 微量合金化铸钢及其选用195

3 铸造中、高强度不锈钢197

3.1 工程结构用中、高强度铸造不锈钢及其选用197

3.2 铸造沉淀硬化型不锈钢及其选用199

4 铸造耐磨钢199

4.1 铸造耐磨锰钢及其选用199

4.2 铸造耐磨中铬钢及其选用201

4.3 铸造耐磨低合金钢及其选用201

4.4 铸造耐磨碳钢及其选用205

4.5 铸造耐磨石墨钢及其选用205

5 铸造耐热钢和合金205

5.1 一般用途铸造耐热钢和合金及其选用205

5.2 非标准型铸造耐热钢及其选用207

5.3 铸造热强钢及其选用208

6 铸造耐蚀钢和合金209

6.1 一般用途铸造耐蚀钢及其选用209

6.2 非标准型铸造耐蚀钢及其选用212

6.3 铸造耐蚀合金及其选用217

7 特殊用途铸钢217

7.1 低温用铸钢及其选用217

7.2 铸造工具用铸钢及其选用218

7.3 承压用铸钢及其选用218

7.4 焊接结构用铸造碳素钢及其选用223

7.5 熔模铸造用铸造碳钢及其选用224

8 专业常用铸钢225

8.1 大型铸件常用铸钢及其选用225

8.2 重型机械常用铸钢及其选用229

8.3 水轮机常用铸钢及其选用230

8.4 汽轮机常用铸钢及其选用230

8.5 铁道机车车辆常用铸钢及其选用230

8.6 冶金轧辊常用铸钢及其选用231

8.7 无磁与电工常用铸钢及其选用233

参考文献237

第5篇 非合金钢239

第1章 概述241

1 非合金钢按其主要质量等级分类241

1.1 普通质量非合金钢241

1.2 优质非合金钢241

1.3 特殊质量非合金钢241

2 非合金钢按其主要性能或使用特性分类242

2.1 以规定最高强度为主要特征的非合金钢242

2.2 以规定最低强度为主要特征的非合金钢242

2.3 以限制碳含量为主要特征的非合金钢242

2.4 非合金易切削钢242

2.5 非合金工具钢242

2.6 具有专门规定磁性能或电性能的非合金钢242

2.7 其他非合金钢242

第2章 普通质量非合金结构钢243

1 概述243

1.1 分类及特性243

1.2 在国民经济中的作用243

1.3 国内外现状243

1.4 发展趋势和展望243

2 合金元素在钢中的作用244

2.1 钢中的相244

2.2 合金元素对钢组织性能的影响244

3 钢的成形与加工245

3.1 钢的热加工245

3.2 钢的冷加工245

4 钢的热处理与表面处理245

5 常用钢号化学成分、性能特点及用途246

5.1 化学成分246

5.2 力学性能246

5.3 物理性能246

5.4 工艺性能246

6 钢号的选择原则、注意事项及选用举例248

6.1 钢号的选择原则248

6.2 选用时注意事项248

6.3 选用举例249

7 Q235A冲击吸收功及FATT249

第3章 优质非合金结构钢250

1 概述250

1.1 分类及特性250

1.2 在国民经济中的作用251

1.3 国内外现状251

1.4 发展趋势和展望251

2 合金元素在钢中的作用252

2.1 钢中的相252

2.2 合金元素对钢组织性能的影响252

3 钢的成形与加工252

4 钢的热处理与表面处理252

5 常用钢号化学成分、性能特点及用途252

5.1 化学成分252

5.2 力学性能253

5.3 特性及用途253

6 钢号的选择原则与注意事项279

第4章 碳素工具钢280

1 概述280

1.1 分类及特性280

1.2 在国民经济中的作用281

1.3 国内外现状281

1.4 发展趋势和展望281

2 合金元素在钢中作用281

2.1 钢中的相281

2.2 合金元素对钢组织性能的影响281

3 钢的成形与加工281

4 钢的热处理与表面处理281

5 常用钢号化学成分、性能特点及用途281

6 钢号的选择原则、注意事项及选用举例284

6.1钢号的选择原则284

6.2 选用时注意事项284

第5章 焊接用非合金钢285

1 分类及特性285

2 在国民经济中的作用285

3 国内外现状285

4 发展趋势和展望285

5 非合金结构钢的焊接286

第6章 专业用非合金钢287

1 概述287

1.1 分类及特性287

1.2 在国民经济中的作用287

1.3 国内外现状287

1.4 发展趋势和展望288

2 造船用非合金钢288

3 锅炉和压力容器用非合金钢289

4 桥梁用非合金钢290

5 铁路用非合金钢290

6 非合金钢建筑钢筋291

参考文献292

第6篇 低合金钢293

第1章 概述295

1 低合金钢的定义295

2 低合金钢的标准297

2.1 中国标准297

2.2 ISO标准298

2.3 美国标准299

2.4 日本标准300

3 低合金高强度钢的强韧化与合金化原理302

3.1 低合金高强度钢的性能要求302

3.2 低合金高强度钢的组织性能关系与强化方式的选择303

3.3 低合金高强度钢的合金化304

4 低合金钢的分类306

第2章 焊接高强度钢308

1 概述308

1.1 分类及其特性308

1.2 焊接高强度钢的性能要求308

2 合金元素在钢中的作用311

2.1 钢中的相311

2.2 合金元素的作用312

3 焊接高强度钢品种、性能和特点312

3.1 锅炉和压力容器用低合金钢312

3.2 普通船舶用低合金钢314

3.3 桥梁用低合金钢315

3.4 海上采油平台用钢316

3.5 油气管线用低合金钢317

3.6 建筑用低合金钢319

4 焊接高强度钢321

4.1 一般结构用钢321

4.2 桥梁用钢322

4.3 压力容器用钢323

4.4 锅炉用钢326

4.5 造船和海上采油平台用钢328

4.6 工程机械用钢331

4.7 建筑用钢331

4.8 油气输送管线用钢334

4.9 车辆用钢337

第3章 低合金冲压钢338

1 概述338

2 板成形概念338

2.1 延展性参数338

2.2 应变硬化指数n值和塑性应变比r值338

2.3 综合成形参数F值339

2.4 由冲压模拟试验测定的成形参数339

3 低合金冲压用高强度钢的分类339

4 合金元素在钢中的作用340

4.1 钢中的相340

4.2 合金元素对钢的组织和性能的影响340

5 生产工艺技术341

5.1 热轧高强度钢生产工艺技术341

5.2 冷轧高强度钢生产工艺技术342

6 典型钢种介绍343

6.1 热轧高强度钢343

6.2 热轧双相钢板344

6.3 滚型车轮用钢344

6.4 高强度Al镇静钢（含P钢）346

6.5 高强度IF钢346

6.6 超低碳高强度BH钢346

7冷 轧双相钢346

第4章 耐候钢347

1 耐候钢的成分设计347

1.1 耐候钢的耐候机制347

1.2 合金元素对耐候性的影响349

2 耐候钢的成分、组织与性能352

2.1 耐候钢的化学成分352

2.2 耐候钢的组织353

2.3 耐候钢的性能354

3 耐候钢的应用356

3.1 耐候钢的使用方式356

3.2 耐候钢的应用领域356

4 耐候钢开发的新方向356

4.1 开发新一代耐候钢356

4.2 进一步对耐候钢的耐候机制进行研究357

5 低合金耐海水腐蚀钢357

5.1 耐海水腐蚀钢的发展历史357

5.2 耐海水腐蚀钢的性能358

5.3 耐海水腐蚀钢的成分设计特点358

5.4 耐海水腐蚀钢的生产359

5.5 耐海水腐蚀钢的典型钢号359

第5章 低合金耐磨钢361

1 概述361

1.1 材料耐磨性与低合金耐磨钢361

1.2 低合金耐磨钢的发展概况362

1.3 低合金耐磨钢的分类及其特性363

1.4 低合金耐磨钢的发展趋势366

2 低合金耐磨钢的合金成分设计367

2.1 合金元素对耐磨性能的影响367

2.2 不同类型低合金耐磨钢中合金元素的作用368

3 低合金耐磨钢的生产369

3.1 轧材直接使用的低合金耐磨钢的生产369

3.2 轧材改锻使用的低合金耐磨钢的生产370

3.3 铸造低合金耐磨钢的生产370

4 低合金耐磨钢的常用钢号370

4.1 铁道用低合金耐磨钢370

4.2 农机具用低合金耐磨钢373

4.3 矿用低合金耐磨钢376

5 低合金耐磨钢钢号的选择原则及注意事项379

5.1 摩擦材料之间的匹配与工况条件的适应性380

5.2 低合金耐磨钢的系列化、标准化380

5.3 重视冶金质量对低中合金耐磨钢质量的影响380

5.4 双金属复合材料及铸渗工艺的发展381

第6章 低合金钢筋382

1 概述382

2 低合金钢筋的分类和性能要求382

2.1 钢筋的分类382

2.2 钢筋的基本性能要求382

3 低合金钢筋的合金化384

3.1 固溶强化钢筋（Si、Mn）384

3.2 微合金化钢筋384

3.3 余热处理钢筋386

3.4 预应力钢筋386

4 钢筋的生产工艺386

4.1 钢筋的热轧386

4.2 钢筋的调质热处理387

4.3 钢筋的轧后余热处理387

4.4 钢筋的冷加工388

5 我国低合金钢筋品种和质量的发展388

5.1 钢筋强度等级系列388

5.2 钢筋牌号和品种389

5.3 钢筋外形的改进390

5.4 钢筋品种和性能的新进展390

5.5 我国现行标准的钢筋质量水平391

6 我国低合金钢筋的性能和应用392

6.1 热轧钢筋392

6.2 余热处理Ⅲ级钢筋393

6.3 预应力混凝土用热处理钢筋394

6.4 预应力混凝土用钢丝、钢绞线394

6.5 低合金（中强）钢丝和冷拔低碳钢丝395

6.6 冷轧带肋钢筋395

7 国内外实物质量的对比396

7.1 钢筋的化学成分与碳当量396

7.2 力学性能及工艺性能396

7.3 化学成分和力学、工艺性能数据分析397

7.4 尺寸公差和表面质量397

第7章 低合金钢轨钢398

1 概述398

1.1 钢轨分类及其特性398

1.2 国内外现状及发展趋势和展望398

2 合金元素在钢轨钢中的作用399

3 钢轨钢的生产工艺特点400

3.1 钢轨的生产400

3.2 钢轨的焊接400

4 钢轨的热处理400

4.1 钢轨的热处理工艺401

4.2 钢轨钢热处理工艺的选择402

5 常用钢轨钢的化学成分、性能特点及用途402

5.1 常用钢号及化学成分402

5.2 低合金钢轨钢的性能要求403

第8章 微合金钢406

1 概述406

1.1 微合金钢的定义406

1.2 微合金钢的发展概况406

1.3 微合金钢的分类及其特性407

1.4 微合金钢的性能要求407

1.5 微合金钢在国内经济中的作用408

1.6 微合金钢的发展趋势408

2 微合金化技术原理409

2.1 微合金元素在钢中的固溶量及微合金碳氮化物的体积分数的变化规律409

2.2 微合金碳氮化物的长大及其尺寸变化规律410

2.3 微合金碳氮化物阻止高温奥氏体晶粒长大411

2.4 微合金元素及微合金碳氮化物对铁基体再结晶行为的影响411

2.5 微合金元素及微合金碳氮化物对铁基体γ→α相变行为的影响412

2.6 微合金碳氮化物的沉淀强化412

2.7 微合金元素与氧、硫、碳、氮元素的交互作用及固定作用412

2.8 微合金钢中主要合金元素的作用413

3 微合金钢的生产与加工414

3.1 微合金钢的冶炼414

3.2 微合金钢的连铸415

3.3 微合金钢的再结晶控制轧制（RCR）416

3.4 微合金钢的未再结晶控制轧制（CCR）417

3.5 微合金钢的形变诱导铁素体相变（DIFT）418

3.6 微合金钢的双相区控制轧制和铁素体区控制轧制419

3.7 微合金钢的控制冷却419

4 微合金钢的常用钢号420

5 微合金钢号的选择原则、注意事项及选用实例420

5.1 建筑用微合金钢420

5.2 桥梁用微合金钢422

5.3 油气管线用微合金钢423

5.4 汽车用微合金钢425

5.5 低温用微合金钢426

5.6 普通船舶用微合金钢427

参考文献429

第7篇 超细晶钢431

第1章 概述433

1 经济建设和社会发展需要新一代钢铁材料433

1.1 构件的轻量化433

1.2 发达国家的基础设施更新433

1.3 我国的经济建设需要大量高性能钢材433

2 新一代钢铁材料的主要特征433

3 组织细化理论和控制技术的新进展434

3.1 超细晶铁素体／珠光体钢434

3.2 超细组织低（超低）碳贝氏体钢434

3.3 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢435

3.4 耐延迟断裂高强度马氏体钢435

3.5 超细晶钢的选用435

第2章 铁素体／珠光体钢436

1 形变诱导（强化）铁素体相变（DIFT、DEFT）和铁素体动态再结晶436

1.1 形变诱导（强化）铁素体相变的热力学436

1.2 形变诱导（强化）铁素体相变的证实437

1.3 形变诱导（强化）铁素体相变的动力学437

1.4 化学成分对形变诱导（强化）铁素体相变的影响438

1.5 低碳碳素钢产生DIFT的必要条件439

1.6 铁素体的动态再结晶439

1.7 形变诱导（强化）铁素体相变的特征439

2 热轧流程的超细晶综合控制理论与技术440

3 工业生产及产品性能440

3.1 薄板440

3.2 长型材441

3.3 中厚板442

3.4 超细晶耐大气腐蚀钢板443

第3章 超细组织低（超低）碳贝氏体钢444

1 概述444

1.1 研制低（超低）碳贝氏体型新钢类的意义444

1.2 低（超低）碳贝氏体钢的强化机制445

1.3 低（超低）碳贝氏体钢的组织类型及形貌445

1.4 钢种基本特征445

2 新型超细组织低（超低）碳贝氏体钢449

2.1 新的组织超细化技术思路及细化效果449

2.2 中温组织超细化的原理分析453

2.3 超细化板条束的变形行为456

3 新型超细组织低（超低）碳贝氏体钢的性能特征及用途458

3.1 590 MPa级低（超低）碳贝氏体钢458

3.2 685 MPa级低（超低）碳贝氏体钢459

3.3 785 MPa级DB785及HQ785DB钢460

3.4 800 MPa级原型钢的试生产及使用情况461

3.5 新一代钢的焊接性能462

第4章 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢464

1 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢的特性464

1.1 无碳化物贝氏体／马氏体钢强韧性464

1.2 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢延迟断裂性能的影响465

1.3 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢的疲劳特性466

2 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢性能改善的机理466

2.1 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢强韧化机理466

2.2 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢延迟断裂机理468

3 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢的合金设计及其组织结构469

4 无碳化物贝氏体／马氏体复相钢的应用前景471

第5章 耐延迟断裂高强度马氏体钢472

1 高强度马氏体钢的延迟断裂472

1.1 延迟断裂的概念和特征472

1.2 氢与高强度钢的延迟断裂行为473

2 新型耐延迟断裂高强度钢的性能特征473

2.1 钢种设计思路及其实验验证473

2.2 微观组织和力学性能特征477

2.3 延迟断裂行为481

3 工业应用及其前景481

参考文献483

第8篇 镍基和铁镍基耐蚀合金485

第1章 概述487

1 定义和分类487

2 主要合金元素的作用487

2.1 铬487

2.2 钼487

2.3 钨487

2.4 铜487

2.5 铁487

2.6 硅487

2.7 铌、钽487

2.8 钛487

2.9 铝487

2.10 氮487

3 镍基和铁镍基耐蚀合金的发展488

4 耐蚀合金中的碳化物489

4.1 Ni3C489

4.2 MC489

4.3 Cr7C3489

4.4 M23C6490

4.5 M6C490

4.6 Mo12C和Mo2C490

5 耐蚀合金中的金属间相491

5.1 σ相491

5.2 Laves相（η相）491

5.3 μ相491

5.4 γ′相491

5.5 Ni4Mo492

第2章 纯镍493

1 镍碳二元相图493

2 热加工纯镍的性能493

2.1 Ni200和Ni201的化学成分493

2.2 室温力学性能493

2.3 低温性能493

2.4 高温力学性能495

2.5 Ni200和Ni201的耐蚀性496

2.6 热加工、冷成形、热处理和焊接性能499

2.7 Ni200和Ni201的物理性能499

3 应用500

第3章 杜拉镍301501

1 杜拉镍301的化学成分501

2 杜拉镍301的性能501

2.1 室温力学性能501

2.2 高温力学性能503

2.3 耐蚀性503

2.4 热加工、冷成形、热处理和焊接性能503

2.5 物理性能503

3 应用504

第4章 镍铜耐蚀合金505

1 铜对镍耐蚀性的影响505

1.1 铜对镍电化学行为的影响505

1.2 铜对镍耐蚀性的影响506

2 常用镍铜耐蚀合金的组织、性能和应用507

2.1 Ni68Cu28Fe(Monel 400)507

2.2 Ni68Cu28Al(Monelk-500)519

第5章 镍铬耐蚀合金524

1 铬对镍耐蚀性的影响525

1.1 铬对镍电化学行为的影响525

1.2 铬对镍在氧化性酸介质中耐蚀性的影响525

1.3 铬对镍在强氧化性硝酸中耐蚀性的影响525

1.4 铬对镍在高温气体中耐蚀性的影响526

2 常用镍铬耐蚀合金的组织、性能和应用527

2.1 0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)——NS312527

2.2 0Cr23Ni63Fe14Al(Inconel 601)——NS313537

2.3 0Cr20Ni65Ti3AlNb541

2.4 0Cr30Ni60Fe10(Inconel 690)543

2.5 0Cr35Ni65Al(Corronel 230)——NS-314547

2.6 0Cr50Ni50(In-657、In-589、Inconel 671)548

第6章 镍钼耐蚀合金552

1 Ni-Mo二元相图和中间相552

2 钼和铁、铬对Ni-Mo合金的影响552

2.1 钼对镍性能的影响552

2.2 铁、铬对Ni-Mo合金性能的影响552

3 常用镍铜耐蚀合金的组织、性能和应用555

3.1 0Mo28Ni65Fe(Hastelloy B)-NS321556

3.2 00Mo28Ni69Fe2(Hastelloy B-2)-NS322562

3.3 00Mo29Ni65FeCr(Hastelloy B-3)565

第7章 镍铬钼耐蚀合金567

1 Ni-Cr-Mo三元相图和相567

2 Ni-Cr-Mo耐蚀合金中的合金元素及其作用567

2.1 Cr,Mo的作用567

2.2 Fe对Ni-16Cr-16Mo-4W合金耐蚀性的影响569

2.3 Cu对00Cr16Ni60Mo16合金耐蚀性的影响569

3 镍铬钼耐蚀合金的组织、性能和应用570

3.1 0Cr16Ni60Mo16W4(Hastelloy C)572

3.2 00Cr16Ni60Mo16W4(Hastelloy C-276)577

3.3 00Cr16Ni65Mo16Ti(Hastelloy C-4)580

3.4 00Cr22Ni60Mo13W3(Hastelloy C-22)583

3.5 00Cr21Ni58Mo16W4(Inconel 686)587

3.6 00Cr23Ni59Mo16(Nicrofer 5923hMo-Alloy 59)589

3.7 00Cr23Ni59Mo16Cu2(Hastelloy C-2000)592

3.8 1Cr22Ni60Mo9Nb4(Inconel 625)593

3.9 00Cr16Ni76Mo2Ti596

第8章 镍铬钼铜耐蚀合金600

1 铜对镍铬钼合金耐蚀性的影响600

2 常用几种镍铬钼铜耐蚀合金的组织、性能和应用600

2.1 几种合金的化学成分和组织结构600

2.2 力学性能600

2.3 在各种介质中的耐蚀性601

2.4 热加工、冷加工、热处理和焊接604

2.5 应用604

第9章 铁镍基耐蚀合金605

1 镍铁铬耐蚀合金605

1.1 铬对Fe-Ni合金耐蚀性的影响605

1.2 常用Ni-Fe-Cr耐蚀合金成分、组织、性能和应用607

2 镍-铁-钼合金614

2.1 钼对镍-铁-铬合金耐蚀性的影响614

2.2 常用镍-铁-铬-钼耐蚀合金的组织性能和应用615

3 镍-铁-铬-钼-铜耐蚀合金617

3.1 铜对Ni-Fe-Cr-Mo合金耐蚀性的影响618

3.2 铬对镍-铁-钼-铜合金耐蚀性的影响618

3.3 常用Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蚀合金的组织、性能和应用619

参考文献648

第9篇 电热合金649

第1章 概述651

1 对高电阻电热合金的要求、分类及其特点651

1.1 对高电阻电热合金的要求651

1.2 高电阻电热合金的分类651

1.3 高电阻电热合金的特点651

2 在国民经济中的作用652

2.1 电热元件652

2.2 高、中温电阻元件652

2.3 应力测量元件652

2.4 特种构件652

3 国内外现状652

4 发展趋势和展望653

第2章 镍基电热合金654

1 镍铬合金的相654

1.1 合金状态图（相图）654

1.2 镍铬合金相图654

2 合金元素在镍基电热合金钢中的作用654

2.1 常用物理、化学数据654

2.2 合金元素与γ相区的关系654

2.3 合金元素在镍基电热合金中的作用656

2.4 镍铬合金的抗拉强度657

2.5 镍基电热合金的抗氧化性能657

2.6 镍基合金的电阻特性659

2.7 其他元素的影响660

第3章 镍基电热合金的成形与加工661

1 镍基合金的热加工661

1.1 镍基合金坯料的外观质量661

1.2 影响镍基合金加工的内在因素661

1.3 Ni-Cr合金的加热制度661

1.4 Ni-Cr合金的热加工662

2 Ni-Cr合金的冷加工663

2.1 拔丝冷加工工艺663

2.2 碱浸664

2.3 酸洗664

2.4 白化（钝化）664

2.5 涂层664

2.6 润滑剂664

2.7 镍基电热合金钢丝的拉拔664

第4章 Fe-Cr-Al铁基电热合金665

1 铁铬铝合金的相665

1.1 铁铬铝合金相图665

1.2 合金元素的影响665

1.3 Fe-Cr-Al的熔度图665

1.4 铁铬单边空间平衡图665

1.5 Fe-Cr-Al三元合金组织结构的变化666

2 合金元素的作用667

2.1 Fe667

2.2 Cr667

2.3 Al667

2.4 其他合金元素的作用667

3 Fe-Cr-Al合金的性能668

3.1 Fe-Cr-Al合金抗氧化性能668

3.2 稀土对Fe-Cr-Al电热合金寿命的影响668

3.3 良好的高温应变材料性能670

3.4 铁铬铝合金的力学性能671

第5章 Fe-Cr-Al电热合金成形与加工674

1 Fe-Cr-Al合金的成形674

1.1 Fe-Cr-Al合金的4种成形路线674

1.2 Fe-Cr-Al合金钢的坯料674

2 Fe-Cr-Al合金的热加工675

2.1 Fe-Cr-Al合金钢锭的锻造开坯675

2.2 Fe-Cr-Al合金盘条的热轧加工676

3 Fe-Cr-Al合金丝的冷加工677

3.1 Fe-Cr-Al合金粗丝拔丝加工677

3.2 Fe-Cr-Al合金盘条和丝材的拔制678

第6章 电热合金常用牌号化学成分、性能及选用681

1 常用牌号化学成分和性能681

2 选用原则681

3 选材应注意的几个问题682

3.1 最高允许使用温度682

3.2 电阻温度系数对炉温的影响682

3.3 炉丝表面负荷的选择682

3.4 Fe-Cr-Al丝还是Ni-Cr丝的选择682

3.5 影响电热合金丝耐腐蚀性能的因素683

4 选用683

4.1 选用电功率683

4.2 元件的表面负荷684

4.3 电热合金元件线径的确定685

参考文献688

第10篇 高温合金689

第1章 概述691

1 高温合金的重要特征和用途691

1.1 高温合金主要的金属特征691

1.2 合金元素的强化效应691

1.3 高温合金的应用692

2 高温合金的分类和牌号693

2.1 分类693

2.2 牌号表示方法693

2.3 高温合金和金属间化合物高温材料牌号的命名和使用693

2.4 常用高温合金和金属间化合物高温材料牌号及其化学成分694

第2章 变形高温合金705

1 概述705

1.1 用途705

1.2 变形高温合金的分类、牌号和强化机理705

1.3 变形高温合金的生产企业与生产流程及所用设备707

1.4 变形高温合金的冶金缺陷710

2 盘类锻件用变形高温合金711

2.1 盘类锻件用变形高温合金的特殊要求711

2.2 盘类锻件用变形高温合金的成分、性能与热处理工艺712

2.3 盘类零件的主要故障类型717

2.4 模锻和制造盘类零件的技术关键717

3 叶片用变形高温合金718

3.1 叶片用变形高温合金的成分与特点718

3.2 叶片用变形高温合金的力学性能719

3.3 叶片的生产与应用719

3.4 叶片的生产与应用中的质量问题与故障722

4 环形件用变形高温合金722

4.1 环形件用变形高温合金的成分和特点722

4.2 变形高温合金环形锻件的生产过程723

4.3 变形高温合金环形锻件的力学性能724

4.4 环形件的典型故障724

5 轴类零件用变形高温合金725

5.1 轴类零件用变形高温合金725

5.2 轴类零件的生产特点725

5.3 轴类零件用坯料性能726

5.4 轴类零件的质量分析726

6 紧固件用变形高温合金726

6.1 紧固件的应用与制造特点726

6.2 紧固件用变形高温合金727

6.3 紧固件的质量分析729

7 板、带材用变形高温合金729

7.1 板、带类变形高温合金的牌号、分类和使用温度729

7.2 铁基板材合金730

7.3 镍基板材合金732

7.4 钴基固溶型板、带材变形高温合金737

8 管材用变形高温合金738

9 变形高温合金丝材738

第3章 铸造高温合金739

1 概述739

2 铁基（铁-镍基）普通铸造高温合金740

3 镍基普通铸造高温合金741

4 钴基普通铸造高温合金744

5 高铬镍基和铬基普通铸造高温合金746

6 细晶铸造高温合金747

7 低碳高硼铸造高温合金750

8 含铪铸造高温合金751

9 低偏析铸造高温合金752

9.1 低偏析镍基普通铸造高温合金753

9.2 低偏析定向凝固高温合金753

10 耐热腐蚀铸造高温合金754

11 定向凝固高温合金756

12 单晶高温合金759

13 定向凝固共晶高温合金762

14 铸造高温合金母合金质量控制和返回料使用764

14.1 母合金化学成分的控制764

14.2 母合金洁净度的控制764

14.3 母合金锭表面质量和断面质量765

14.4 母合金锭的力学性能765

14.5 铸造高温合金返回料的利用765

15 高温合金精密铸件冶金质量控制766

16 高温合金及其精密铸件的热处理769

16.1 均匀化固溶处理769

16.2 稳定化处理770

16.3 时效热处理770

16.4 消除应力热处理770

17 高温合金精密铸件的热等静压771

18 铸造高温合金的氧化、腐蚀和涂层防护773

18.1 铸造高温合金的氧化773

18.2 铸造高温合金的热腐蚀774

18.3 铸造高温合金的涂层防护775

19 铸造高温合金的焊接776

20 铸造高温合金在民用工业的应用778

20.1 柴油机和内燃机用增压涡轮778

20.2 烟气轮机叶片778

20.3 内燃机阀座779

20.4 冶金加热炉垫块779

20.5 离心喷吹玻璃棉用离心头779

20.6 钴铬钼合金人工关节779

21 铸造高温合金的牌号对照、使用标准和主要用途780

22 铸造高温合金的物理力学性能781

22.1 铸造高温合金的物理性能781

22.2 铸造高温合金的蠕变性能782

22.3 铸造高温合金的高周疲劳强度极限783

第4章 粉末高温合金和氧化物弥散强化（ODS）高温合金785

1 粉末高温合金785

1.1 粉末高温合金的发展概况785

1.2 粉末高温合金的制造工艺786

1.3 粉末高温合金的质量控制788

1.4 几种镍基粉末高温合金的化学成分788

1.5 几种粉末高温合金的物理性能及特征789

1.6 技术标准规定的力学性能789

1.7 几种粉末高温合金的组织结构790

2 氧化物弥散强化（ODS）高温合金791

2.1 概述791

2.2 常用牌号与组织性能791

2.3 合理选用794

第5章 金属间化合物高温结构材料799

1 概述799

2 Ti-Al系金属间化合物合金799

2.1 Ti3Al基和Ti2AlNb基合金800

2.2 γ-TiAl基合金813

3 Ni-Al系金属间化合物基合金824

3.1 Ni3Al基合金825

3.2 NiAl合金831

4 Fe-Al系金属间化合物基合金833

4.1 Fe3Al基合金833

4.2 FeAl基合金834

4.3 Fe3Al基和FeAl基合金的制备和加工特点834

5 其他系金属间化合物基合金简介834

5.1 MoSi2金属间化合物合金834

5.2 Mo5Si3金属间化合物合金835

5.3 Nb3Al金属间化合物合金835

5.4 Laves相金属间化合物基合金835

第6章 发散冷却高温结构材料836

1 发散冷却高温结构材料的研究背景836

2 发散冷却与发散冷却材料836

3 丝网多孔发散冷却材料836

4 丝网多孔发散冷却材料的基本性能837

5 丝网多孔发散冷却材料的应用837

第7章 民用高温合金838

1 概述838

2 不同工业环境下所使用民用高温合金的特点838

2.1 高温氧化环境838

2.2 其他腐蚀环境839

3 高温合金在民用工业中的应用领域840

参考文献842

第11篇 金属功能材料843

第1章 概述845

1 金属功能材料的分类845

2 金属功能材料的主要特点845

3 作用和地位845

4 我国金属功能材料发展简况846

5 磁学基础846

5.1 物质的磁性846

5.2 磁效应847

5.3 磁性参量的定义和单位849

5.4 在交变磁场中的磁化851

第2章 软磁合金853

1 铁镍系合金853

1.1 概述853

1.2 高起始磁导率（μi）合金854

1.3 磁记录技术用高磁导率合金856

1.4 高频用低损耗高磁导率合金858

1.5 矩形回线合金859

1.6 高△B和恒磁导率合金860

1.7 具有较高Bs的高磁导率Ni-Fe合金861

1.8 热磁补偿合金864

2 铁铝合金864

2.1 概述864

2.2 相图和结构864

2.3 基本性能865

2.4 常用FeAl合金865

3 铁硅铝系合金867

4 铁钴系合金868

5 铁铬系合金870

第3章 电工钢872

1 电工纯铁和低碳电工钢872

2 铁硅系合金（硅钢）874

2.1 硅钢的基本特点和分类874

2.2 相图和物理性能874

2.3 无取向硅钢875

2.4 冷轧取向硅钢877

2.5 取向薄硅钢879

第4章 金属永磁材料882

1 概述882

1.1 永磁材料的基本物理参量882

1.2 永磁材料的分类882

2 铝镍钴永磁材料883

3 可加工永磁材料885

3.1 铁铬钴永磁材料886

3.2 Mn-Al-C永磁材料887

3.3 铂钴合金887

3.4 半硬磁材料888

4 稀土永磁材料890

4.1 与稀土永磁有关的合金890

4.2 烧结稀土永磁材料894

4.3 黏结稀土永磁材料903

5 几种新型的稀土永磁材料905

5.1 双相纳米晶复合永磁材料905

5.2 2∶17型氮化物稀土永磁材料905

5.3 1∶12型氮化物稀土永磁材料905

第5章 弹性合金907

1 概述907

2 高弹性合金910

2.1 铜基高弹性合金910

2.2 铁基高弹性合金911

2.3 铁镍基高弹性合金913

2.4 镍基高弹性合金915

2.5 钴基高弹性合金916

2.6 铌基高弹性合金917

2.7 新型高弹性材料918

3 恒弹性合金918

3.1 概述918

3.2 Fe-Ni系恒弹性合金919

3.3 Co-Fe系恒弹性合金921

3.4 非铁磁性恒弹性合金921

3.5 高温恒弹性合金923

3.6 其他恒弹性合金923

第6章 膨胀合金924

1 概述924

1.1 金属与合金的热膨胀特性924

1.2 膨胀合金的分类927

1.3 膨胀合金表示法927

2 低膨胀合金927

2.1 Fe-Ni36低膨胀合金927

2.2 Fe-Ni-Co型低膨胀合金928

2.3 其他低膨胀合金929

2.4 因瓦和超因瓦合金的稳定化处理929

3 定膨胀合金929

3.1 定膨胀合金的特点929

3.2 各类定膨胀合金929

4 电子元器件用复合材料933

4.1 电子元器件复合材料的特点933

4.2 复合材料主要性能计算933

4.3 复合膨胀材料933

第7章 热双金属934

1 概述934

2 热双金属的组元合金934

2.1 被动层合金934

2.2 主动层合金934

2.3 组元合金的性能934

3 热双金属的制造935

3.1 熔合法935

3.2 爆炸结合法935

3.3 热轧结合法935

3.4 固相结合——冷轧结合法935

4 热双金属材料935

4.1 牌号的演变935

4.2 热双金属牌号分类及特征935

4.3 热双金属的性能935

4.4 热双金属国内外牌号的对照937

4.5 热双金属的应用938

4.6 热双金属使用注意事项938

4.7 热双金属的稳定性处理938

4.8 热双金属元件设计938

第8章 电性合金941

1 电阻合金941

1.1 精密电阻合金941

1.2 应变电阻合金944

1.3 热敏电阻合金945

2 电热合金945

2.1 Ni-Cr系电热合金945

2.2 Fe-Cr-Al系电热合金946

2.3 纯金属电热材料946

2.4 不同介质气氛中电热合金的选择947

3 热电偶合金947

3.1 标准化热电偶品种948

3.2 热电偶补偿导线950

4 电触头材料951

4.1 弱电触头材料951

4.2 强电触头材料954

第9章 形状记忆合金956

1 概述956

2 形状记忆效应的产生956

3 形状记忆合金的用途957

3.1 形状的回复957

3.2 执行机构957

3.3 合金的超弹性957

4 形状记忆合金的分类958

5 形状记忆效应的产生机理958

5.1 热弹性马氏体相变958

5.2 应力诱发马氏体相变959

6 几种主要的形状记忆合金959

6.1 Ni-Ti合金959

6.2 铜基合金960

6.3 铁基合金960

7 磁性形状记忆合金960

7.1 磁性形状记忆合金的特点960

7.2 Ni2MnGa磁性形状记忆合金的特点961

7.3 磁性形状记忆效应的产生机制961

8 形状记忆合金的发展方向962

第10章 非晶态合金963

1 概述963

1.1 定义与基本特征963

1.2 材料和工艺的两大突破963

1.3 特殊的结构和优异特性963

1.4 分类和应用965

2 非晶态软磁合金965

2.1 非晶态合金的结构及其形成965

2.2 非晶态软磁合金的成分、分类及特点966

2.3 铁基非晶态软磁合金及其应用969

2.4 铁镍基非晶态软磁合金及应用975

2.5 钴基非晶态合金及应用975

3 非晶态钎焊料980

3.1 概述980

3.2 非晶态钎焊料的分类980

4 微晶合金982

4.1 快淬FeSiAl系合金982

4.2 快淬Si-Fe合金983

4.3 熔抽钢纤维984

第11章 纳米晶合金985

1 纳米晶软磁合金985

1.1 纳米晶结构及其形成985

1.2 软磁性起源985

1.3 FeCuMSiB系Finemet型合金986

1.4 FeMM'B系Nanoperm型合金991

1.5 非晶、纳米晶软磁合金的供货方式及铁芯系列应用简介994

2 特种非晶微晶合金997

2.1 非晶态薄膜997

2.2 非晶微晶粉末997

2.3 非晶态丝材997

第12章 减振合金998

1 复相型998

2 位错型998

3 孪晶型998

4 铁磁性减振合金998

4.1 铁基铁磁性型减振合金999

4.2 钴镍基铁磁性减振合金999

第13章 储氢合金1000

1 概述1000

1.1 储氢合金1000

1.2 储氢合金的化学和热力学原理1000

1.3 储氢合金的吸氢动力学1000

1.4 储氢合金的吸氢反应机理1000

2 储氢合金的研究开发概况1001

2.1 AB5型稀土镍系储氢电极合金1001

2.2 AB2型Laves相储氢电极合金1001

2.3 镁基储氢合金1001

2.4 V基固溶体型合金1002

3 提高储氢合金综合性能的途径1002

3.1 ABx合金A侧混合稀土组成的优化1002

3.2 合金B侧元素的优化1002

3.3 非化学计量比低钴无钴储氢合金1002

4 储氢合金的制备工艺1003

4.1 合金电极的表面处理1003

4.2 储氢合金的制备工艺1003

5 储氢合金的应用1003

5.1 Ni/MH电池1003

5.2 氢的储运与提纯1004

5.3 其他方面的应用1004

参考文献1005

第12篇 钢铁焊接材料1007

第1章 概述1009

1 焊接熔渣1009

2 焊缝金属的合金化1009

第2章 焊条1011

1 焊条的分类和牌号编制1011

1.1 焊条的分类1011

1.2 焊条的牌号编制1011

2 结构钢焊条1014

2.1 焊条的成分和性能1014

2.2 焊条的选择和使用1014

2.3 焊条与钢种的配套1018

3 铬钼耐热钢焊条和低温钢焊条1019

3.1 铬钼耐热钢焊条1019

3.2 低温钢焊条1020

4 不锈钢焊条1021

4.1 不锈钢焊条的成分和用途1021

4.2 不锈钢焊条的选择和使用1021

4.3 不锈钢焊条与钢种的配套1024

5 堆焊焊条1024

5.1 堆焊焊条的成分和性能1024

5.2 堆焊焊条的选择和使用1026

6 铸铁焊条和镍基合金焊条1027

6.1 铸铁焊条1027

6.2 镍基合金焊条1028

第3章 焊丝和焊带1029

1 焊丝的分类和牌号、型号编制1029

1.1 焊丝的分类1029

1.2 焊丝的牌号编制1029

1.3 焊丝的型号编制1030

2 碳钢和低合金钢焊丝1031

2.1 埋弧焊用焊丝1031

2.2 气体保护焊用焊丝1032

3 不锈钢焊丝1037

3.1 焊丝的成分和性能1037

3.2 焊丝的选择和使用1039

3.3 焊丝与钢种的配套1039

4 堆焊用焊丝和焊带1040

4.1 堆焊用焊丝1040

4.2 堆焊用焊带1044

第4章 焊剂1047

1 焊剂的分类和牌号编制1047

1.1 焊剂的分类1047

1.2 焊剂牌号编制1048

2 焊剂的成分和特性1049

3 焊剂的选择和使用1052

3.1 焊剂选择原则1052

3.2 焊剂使用注意事项1052

第5章 钎料1053

1 铜基钎料1053

1.1 铜钎料1053

1.2 铜锌钎料1053

1.3 铜锡钎料1054

1.4 耐热铜基钎料1054

2 锰基钎料1055

3 镍基钎料1056

4 钴基钎料1058

5 银基钎料1058

5.1 银铜锌镉系钎料1058

5.2 银铜锌系钎料1060

5.3 银铜系钎料1061

5.4 银铜锡系钎料1061

5.5 银锰钎料1061

6 贵金属钎料1061

6.1 金基钎料1061

6.2 含钯钎料1062

7 锡铅钎料1062

8 活性钎料1063

第6章 钎剂1064

1 软钎剂1064

2 硬钎剂1065

3 气体钎剂1065

参考文献1066