船舶工程材料與焊接

前言
第1章材料和焊接接頭的力學(xué)性能1
1.1船舶工程材料和焊接接頭的力學(xué)性能要求1
1.1.1船舶工程結(jié)構(gòu)的載荷種類2
1.1.2力學(xué)性能要求2
1.2強(qiáng)度、塑性及其測(cè)量3
1.2.1單向拉伸試驗(yàn)與性能3
1.2.2Z向拉伸試驗(yàn)和Z向性能8
1.3硬度及其測(cè)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(cè)量11
1.4.1沖擊試驗(yàn)11
1.4.2沖擊性能12
1.5斷裂韌度及其測(cè)量13
1.5.1斷裂韌度14
1.5.2裂紋尖端張開(kāi)位移16
1.6疲勞強(qiáng)度及其測(cè)量17
第2章金屬的顯微組織與力學(xué)性能19
2.1金屬晶格和晶格缺陷19
2.1.1晶格結(jié)構(gòu)20
2.1.2晶面和晶向指數(shù)22
2.1.3多晶體結(jié)構(gòu)23
【知識(shí)拓展】位錯(cuò)26
2.2合金的相結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)30
【知識(shí)拓展】晶界32
2.3金屬顯微組織狀態(tài)與力學(xué)性能的關(guān)系34
2.3.1顯微組織狀態(tài)與強(qiáng)度關(guān)系34
2.3.2顯微組織狀態(tài)與硬度關(guān)系40
2.3.3顯微組織狀態(tài)與韌性關(guān)系40
【知識(shí)拓展】顯微組織狀態(tài)的觀察與測(cè)量41
第3章船舶工程用鋼的合金化43
3.1結(jié)晶43
3.1.1結(jié)晶熱力學(xué)條件43
3.1.2結(jié)晶過(guò)程46
3.1.3純金屬鑄態(tài)顯微組織形態(tài)46
【知識(shí)拓展】細(xì)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(duì)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(xué)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(guò)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(xué)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(duì)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(xué)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(xué)68
4.1.3相變產(chǎn)物的顯微組織狀態(tài)與力學(xué)性能70
【知識(shí)拓展】可熱處理性與原子擴(kuò)散70
4.2加熱時(shí)鋼的相變73
4.2.1奧氏體的形成74
4.2.2加熱時(shí)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(xué)性能77
【知識(shí)拓展】非均勻形核與顯微組織的形狀78
4.3冷卻時(shí)鋼的擴(kuò)散型相變79
4.3.1珠光體的形成79
4.3.2珠光體轉(zhuǎn)變的影響因素80
4.3.3擴(kuò)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(shí)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(zhuǎn)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(shí)拓展】鋼的淬火配分工藝93
4.5冷卻時(shí)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(zhuǎn)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(shí)拓展】過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)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(shí)拓展】船用高強(qiáng)度鋼的發(fā)展108
第5章船舶工程結(jié)構(gòu)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(guò)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(chǎng)114
5.1.6焊接熱循環(huán)115
【知識(shí)拓展】造船連接技術(shù)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(yīng)力狀態(tài)122
5.3.1應(yīng)力的產(chǎn)生123
5.3.2應(yīng)力的分布125
5.3.3焊接殘余應(yīng)力對(duì)力學(xué)性能的影響129
5.3.4焊接殘余應(yīng)力的消除130
5.4焊接接頭的工作應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)132
5.4.3接頭應(yīng)力集中對(duì)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(diǎn)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(hù)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(fù)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(shí)拓展】熔化焊工藝149
第6章船舶工程材料力學(xué)性能與焊接性152
6.1船舶工程結(jié)構(gòu)用鋼的分類與焊接性152
6.1.1鋼的強(qiáng)度級(jí)及其選用153
6.1.2鋼的韌性級(jí)及其選用153
6.1.3鋼的焊接性概念155
【知識(shí)拓展】斷口類型157
6.2船體結(jié)構(gòu)用鋼及其焊接159
6.2.1一般強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼及其焊接性160
6.2.2高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼及其焊接性161
6.3焊接結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度鋼、特殊性能鋼及其焊接164
6.3.1材料的力學(xué)性能164
6.3.2焊接用高強(qiáng)度鋼的焊接性167
【知識(shí)拓展】高強(qiáng)度鋼脆性斷裂機(jī)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(xué)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(xué)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(xué)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(shù)183
7.1焊接熱力過(guò)程的數(shù)值計(jì)算183
7.1.1理論基礎(chǔ)1