船舶工程材料與焊接

前言
第1章材料和焊接接頭的力學性能1
1.1船舶工程材料和焊接接頭的力學性能要求1
1.1.1船舶工程結構的載荷種類2
1.1.2力學性能要求2
1.2強度、塑性及其測量3
1.2.1單向拉伸試驗與性能3
1.2.2Z向拉伸試驗和Z向性能8
1.3硬度及其測量8
1.3.1布氏硬度8
1.3.2洛氏硬度9
1.3.3維氏硬度10
1.4沖擊性能及其測量11
1.4.1沖擊試驗11
1.4.2沖擊性能12
1.5斷裂韌度及其測量13
1.5.1斷裂韌度14
1.5.2裂紋尖端張開位移16
1.6疲勞強度及其測量17
第2章金屬的顯微組織與力學性能19
2.1金屬晶格和晶格缺陷19
2.1.1晶格結構20
2.1.2晶面和晶向指數(shù)22
2.1.3多晶體結構23
【知識拓展】位錯26
2.2合金的相結構27
2.2.1固溶體27
2.2.2化合物29
2.2.3船舶工程用鋼的相結構30
【知識拓展】晶界32
2.3金屬顯微組織狀態(tài)與力學性能的關系34
2.3.1顯微組織狀態(tài)與強度關系34
2.3.2顯微組織狀態(tài)與硬度關系40
2.3.3顯微組織狀態(tài)與韌性關系40
【知識拓展】顯微組織狀態(tài)的觀察與測量41
第3章船舶工程用鋼的合金化43
3.1結晶43
3.1.1結晶熱力學條件43
3.1.2結晶過程46
3.1.3純金屬鑄態(tài)顯微組織形態(tài)46
【知識拓展】細化顯微組織方法48
3.2合金相圖48
3.2.1相圖48
3.2.2連續(xù)冷卻對鑄態(tài)顯微組織與合金相圖的影響50
3.2.3典型合金相圖51
3.2.4相圖的意義53
3.3碳素鋼的相圖、顯微組織與力學性能54
3.3.1碳素鋼的鑄態(tài)相54
3.3.2Fe-Fe3C相圖55
3.3.3Fe-Fe3C凝固過程與顯微組織57
3.3.4船舶工程用鋼含碳量和碳素鋼的力學性能59
3.4船舶工程用鋼的合金元素60
3.4.1鋼的雜質(zhì)60
3.4.2鋼的合金元素64
3.4.3合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響64
3.4.4船舶工程用鋼的合金化及其力學性能65
第4章船舶工程用鋼的固態(tài)相變與塑性加工67
4.1固態(tài)相變67
4.1.1概述67
4.1.2相變熱力學68
4.1.3相變產(chǎn)物的顯微組織狀態(tài)與力學性能70
【知識拓展】可熱處理性與原子擴散70
4.2加熱時鋼的相變73
4.2.1奧氏體的形成74
4.2.2加熱時的顯微組織狀態(tài)75
4.2.3奧氏體組織狀態(tài)的影響因素76
4.2.4奧氏體的力學性能77
【知識拓展】非均勻形核與顯微組織的形狀78
4.3冷卻時鋼的擴散型相變79
4.3.1珠光體的形成79
4.3.2珠光體轉變的影響因素80
4.3.3擴散型相變的顯微組織狀態(tài)81
4.3.4船舶工程用珠光體類型鋼83
4.4冷卻時鋼的切變型相變83
4.4.1馬氏體的形成84
4.4.2馬氏體轉變的影響因素與鋼的淬透性85
4.4.3切變型相變的顯微組織狀態(tài)87
4.4.4淬火組織的穩(wěn)定化與鋼的回火90
4.4.5船舶工程用淬火回火鋼93
【知識拓展】鋼的淬火配分工藝93
4.5冷卻時鋼的混合型相變95
4.5.1貝氏體的形成95
4.5.2貝氏體轉變的影響因素95
4.5.3混合型相變的顯微組織狀態(tài)96
4.5.4船舶與海洋工程用貝氏體鋼99
【知識拓展】過冷奧氏體的轉變99
4.6鋼的加工硬化100
4.6.1單晶體的變形100
4.6.2多晶體的塑性變形與加工硬化103
4.6.3形變熱處理鋼的顯微組織狀態(tài)105
4.6.4船舶工程用形變熱處理鋼106
【知識拓展】船用高強度鋼的發(fā)展108
第5章船舶工程結構熔化焊的工藝焊接性110
5.1熔化焊熱輸入111
5.1.1電弧中的帶電粒子111
5.1.2焊接電弧的產(chǎn)生過程112
5.1.3電弧的溫度113
5.1.4焊接熱輸入114
5.1.5焊接溫度場114
5.1.6焊接熱循環(huán)115
【知識拓展】造船連接技術的發(fā)展117
5.2焊接接頭的組織狀態(tài)117
5.2.1焊縫的顯微組織狀態(tài)117
5.2.2熱影響區(qū)的顯微組織狀態(tài)120
5.3焊接接頭的殘余應力狀態(tài)122
5.3.1應力的產(chǎn)生123
5.3.2應力的分布125
5.3.3焊接殘余應力對力學性能的影響129
5.3.4焊接殘余應力的消除130
5.4焊接接頭的工作應力狀態(tài)130
5.4.1焊縫的成形131
5.4.2焊接接頭的工作應力狀態(tài)132
5.4.3接頭應力集中對裂紋的影響133
5.5焊接變形134
5.5.1焊接變形分類134
5.5.2船體分段焊接變形控制特點136
5.5.3控制焊接殘余變形的措施136
5.6熔化焊的工藝焊接性138
5.6.1焊條電弧焊138
5.6.2埋弧焊141
5.6.3CO2氣體保護焊142
5.6.4熔化極氬弧焊144
5.6.5鎢極氬弧焊145
5.6.6電弧-激光復合焊146
5.6.7電子束焊147
5.6.8熔化焊方法的焊縫成形與熱影響區(qū)寬度148
【知識拓展】熔化焊工藝149
第6章船舶工程材料力學性能與焊接性152
6.1船舶工程結構用鋼的分類與焊接性152
6.1.1鋼的強度級及其選用153
6.1.2鋼的韌性級及其選用153
6.1.3鋼的焊接性概念155
【知識拓展】斷口類型157
6.2船體結構用鋼及其焊接159
6.2.1一般強度船體結構用鋼及其焊接性160
6.2.2高強度船體結構用鋼及其焊接性161
6.3焊接結構用高強度鋼、特殊性能鋼及其焊接164
6.3.1材料的力學性能164
6.3.2焊接用高強度鋼的焊接性167
【知識拓展】高強度鋼脆性斷裂機制分析173
6.4低溫韌性鋼及其焊接性175
6.4.1低溫韌性鋼的力學性能176
6.4.2低溫韌性鋼的焊接性176
6.5不銹鋼及其焊接性178
6.5.1不銹鋼的力學性能178
6.5.2不銹鋼的焊接性179
6.6鋁合金及其焊接性180
6.6.1鋁合金的力學性能180
6.6.2鋁合金的焊接性181
第7章造船材料與焊接數(shù)字化技術183
7.1焊接熱力過程的數(shù)值計算183
7.1.1理論基礎1