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上篇 夹杂物与钢的性能3

第1章 夹杂物与钢的性能研究文献简介3

1.1夹杂物对钢力学性能的影响3

1.2夹杂物对钢疲劳性能的影响5

1.3夹杂物对应力腐蚀等性能的影响5

1.4补充文献介绍6

第2章 实验方法11

2.1试样的冶炼锻造和热处理11

2.1.1母体钢的冶炼和锻造11

2.1.2夹杂物试样的冶炼、锻造和热处理11

2.2测试方法12

2.2.1试样基体组织及晶粒度评定12

2.2.2试样中夹杂物的定性和定量12

2.3性能测试13

2.4断口分析14

第3章TiN夹杂物对D6 AC钢性能的影响15

3.1 TiN夹杂物510℃回火15

3.1.1试样成分与基体组织15

3.1.2夹杂物定性和定量17

3.1.3性能测试结果20

3.1.4分析与讨论22

3.1.5小结34

3.2 TiN夹杂物550℃回火34

3.2.1实验方法与结果34

3.2.2讨论与分析39

3.2.3小结42

3.3 TiN夹杂物600℃回火43

3.3.1实验方法和结果43

3.3.2讨论与分析47

3.3.3小结52

3.4 TiN夹杂物与D6AC钢性能关系的总结52

3.4.1数据的整理与归纳52

3.4.2 TiN夹杂物含量与拉伸性能的关系53

3.4.3 TiN夹杂物含量、间距与韧性的关系54

第4章ZrN夹杂物对D6AC钢性能的影响56

4.1实验方法与结果56

4.1.1试样成分与热处理56

4.1.2基体组织与晶粒度56

4.1.3 ZrN夹杂物的定性和定量57

4.2性能测试60

4.3分析与讨论61

4.3.1 ZrN夹杂物参数与韧性的关系61

4.3.2 ZrN夹杂物含量与拉伸性能的关系64

4.3.3K1c试样的断口形貌与韧性的关系64

4.4不含有与含有ZrN夹杂物试样的韧性对比65

第5章 氮化物夹杂物对D6AC钢性能的影响66

5.1氮化物夹杂物含量、间距与韧性的关系67

5.1.1氮化物夹杂物含量与韧性的关系67

5.1.2氮化物夹杂物含量、间距共同对韧性的影响67

5.1.3各含TiN和ZrN试样的夹杂物间距与断裂韧性的关系67

5.2回火温度和夹杂物类型、夹杂物含量等不同的试样的韧性对比69

5.2.1回火温度和夹杂物类型不同的试样的韧性对比69

5.2.2夹杂物含量相近时回火温度和夹杂物类型对试样韧性影响的对比69

第6章 硫化物夹杂物对高强度和超高强度钢性能的影响70

6.1文献综述70

6.2 45钢中MnS夹杂物对钢性能的影响75

6.2.1实验方法和结果75

6.2.2讨论与分析79

6.2.3含S量与45钢纵横向性能的关系86

6.2.4含S量与45钢性能关系线性回归总结89

6.2.5回归方程验证92

第7章MnS夹杂物对D6AC钢性能的影响（600℃回火）95

7.1实验方法95

7.1.1试样的冶炼和热处理95

7.1.2试样规格96

7.1.3测试方法96

7.2实验结果99

7.2.1 MnS夹杂物定量结果99

7.2.2电子探针与X射线衍射鉴定夹杂物的结果103

7.2.3性能测试结果105

7.2.4试样的断裂韧性与冲击和拉伸性能107

7.3讨论与分析108

7.3.1 D6 AC钢中MnS定量结果对比108

7.3.2 MnS夹杂物定性结果108

7.3.3 MnS夹杂物与性能的关系109

7.4总结113

7.4.1夹杂物的物理定量方法对比113

7.4.2 MnS夹杂物、回火温度与钢性能的关系113

7.4.3 MnS夹杂物与韧性的关系113

7.5断裂韧性与断裂参数113

7.5.1断裂模型中的断裂参数113

7.5.2实验测定断裂参数的方法和结果114

7.5.3计算、测量的断裂参数与金相法测定的夹杂物间距对比118

7.5.4断裂参数与韧塑性118

7.5.5讨论与分析119

第8章MnS夹杂物对D6AC钢性能的影响（550℃回火）122

8.1实验方法与结果122

8.1.1试样的制备122

8.1.2试样组织、夹杂物定性和定量122

8.1.3性能测试124

8.2讨论与分析127

8.2.1 MnS夹杂物定量结果的对比127

8.2.2 MnS夹杂物含量和间距与韧塑性的关系128

8.2.3 MnS夹杂物的参数与韧塑性的关系129

8.3总结133

8.3.1化学法与金相法测定MnS夹杂物含量的对比133

8.3.2夹杂物参数与断裂韧性的关系133

8.3.3夹杂物参数与冲击韧性的关系133

第9章 硫化钛和稀土夹杂物对D6AC钢性能的影响134

9.1实验方法134

9.1.1试样冶炼和成分134

9.1.2试样热处理及试样规格134

9.1.3试样组织和夹杂物鉴定134

9.2实验结果135

9.2.1金相组织、晶粒度及夹杂物定性结果135

9.2.2夹杂物定量结果136

9.2.3性能测试结果139

9.3讨论与分析140

9.3.1硫化物含量与韧塑性的关系141

9.3.2硫化物含量和间距与钢性能的关系143

9.3.3夹杂物尺寸分布与钢性能的关系147

9.4总结149

9.4.1 TiS含量与韧性的关系149

9.4.2稀土硫氧化物含量与韧性的关系150

9.4.3夹杂物含量和间距共同对韧塑性的影响150

9.4.4 TiS夹杂物尺寸分布与韧性的关系150

第10章 硫化物与氮化物夹杂物共存时对D6AC钢性能的影响151

10.1 MnS和TiN夹杂物共同对钢性能的影响151

10.1.1实验方法与结果151

10.1.2讨论与分析156

10.1.3总结163

10.2 MnS和ZrN夹杂物共同对钢性能的影响163

10.2.1实验方法与结果163

10.2.2数据归纳175

10.2.3讨论与分析176

10.2.4对比分析202

10.2.5总结204

第11章 高强度钢中夹杂物与钢性能的关系206

11.1 42CrMoA钢中夹杂物与钢的性能206

11.1.1实验方法与结果206

11.1.2讨论与分析216

11.1.3总结230

11.2 4145H钢中夹杂物与钢的性能233

11.2.1实验方法与结果233

11.2.2夹杂物定性和定量237

11.2.3讨论与分析238

第12章 低强度钢中夹杂物对钢延韧性的影响242

12.1实验方法与结果242

12.1.1试样的冶炼、锻轧和热处理242

12.1.2金相组织、晶粒度和夹杂物定性与定量243

12.1.3钢性能测试245

12.2讨论与分析246

12.2.1夹杂物含量和间距与拉伸塑性的关系246

12.2.2夹杂物含量和间距与冲击韧性的关系247

12.2.3夹杂物含量和间距共同对韧塑性的影响250

12.2.4夹杂物尺寸与韧塑性的关系252

12.3对线性回归方程的总结255

12.3.1按相关系数检验257

12.3.2按方程计算的性能值与实验值对比检验257

12.4总结260

第13章 夹杂物类型对钢性能的影响261

13.1试样的冶炼锻造和热处理261

13.1.1试样的冶炼261

13.1.2试样的锻造262

13.1.3热处理及试样规格262

13.2试样的金相组织和晶粒度262

13.2.1试样的金相组织262

13.2.2试样的晶粒度263

13.3夹杂物定性和定量264

13.3.1夹杂物定性264

13.3.2夹杂物定量267

13.4钢性能测试270

13.5讨论与分析272

13.5.1夹杂物含量和类型与钢性能的关系272

13.5.2夹杂物间距和类型与钢性能的关系275

13.5.3夹杂物平均自由程和类型与钢性能的关系279

13.5.4伸张区平均宽度和夹杂物类型与钢性能的关系281

13.5.5曲线图观察试样韧性与夹杂物参数的关系283

13.5.6各类夹杂物含量相近的各试样的韧性对比286

13.5.7断裂模型的验证286

13.5.8本章总结288

第14章 夹杂物类型与钢性能关系总结289

14.1含量相近夹杂物类型不同的试样的韧性对比290

14.2各类夹杂物含量与试样韧性的定量关系291

14.3硫化物类与氮化物类夹杂物试样的韧性对比292

14.3.1硫化物类夹杂物试样的韧性对比293

14.3.2氮化物类夹杂物试样的韧性对比293

14.4含Ti N与含TiN和MnS以及含ZrN与含ZrN和MnS试样的韧性对比294

14.5含量不同夹杂物类型不同试样的韧性对比295

14.6夹杂物参数与断裂韧性模型检验297

14.6.1文献介绍297

14.6.2实验方法299

14.6.3各章试样的夹杂物数据300

14.6.4讨论与分析302

第15章42 CrMoA钢中夹杂物生成过程和来源313

15.1实验方法313

15.1.1试样的冶炼313

15.1.2试样热轧和热处理及试样规格313

15.1.3取样条件及试样编号313

15.1.4试样成分与气体含量变化314

15.2实验方法与结果315

15.2.1试样组织与晶粒度315

15.2.2试样中夹杂物形貌及定性和定量分析315

15.2.3夹杂物的显微硬度339

15.2.4讨论与分析341

15.2.5第二批42CrMoA钢中夹杂物生成和来源348

下篇 夹杂物与钢的断裂357

第16章 夹杂物与钢的断裂研究文献简介357

16.1裂纹成核357

16.2金属韧性断裂机理357

16.3裂纹扩展条件359

16.4空洞的内颈缩359

16.5空洞形核的临界应变条件360

16.6界面应力361

16.6.1球化1045钢363

16.6.2 Cu-0.6r合金363

16.6.3马氏体时效钢363

16.7空洞长大模型363

16.8结合实际的研究工作文献366

16.9总结366

第17章D6AC钢中TiN夹杂物与钢的断裂368

17.1 510℃回火试样368

17.1.1试样选择368

17.1.2裂纹成核与长大观察368

17.1.3裂纹扩展观察385

17.2 550℃回火试样401

17.2.1试样选择401

17.2.2准动态方法观察结果402

17.2.3讨论与分析404

第18章D6AC钢中ZrN夹杂物与钢的断裂412

18.1试样选择412

18.2准动态观察结果412

18.3宏观应变与局部应变415

18.4讨论与分析416

18.4.1裂纹成核与夹杂物尺寸的关系416

18.4.2裂纹成核率与应变和ZrN夹杂物含量的关系418

18.4.3裂纹聚合长大、扩展与夹杂物参数和应变的关系419

18.4.4夹杂物与碳化物相互作用对断裂的影响419

第19章D6AC钢中MnS夹杂物与钢的断裂423

19.1试样选择423

19.2准动态观察结果423

19.2.1准动态观察方法423

19.2.2微裂纹在MnS夹杂物上成核观察424

19.2.3微裂纹长大与扩展观察425

19.3讨论与分析425

19.3.1 MnS夹杂物开裂方式与ZrN夹杂物开裂方式对比425

19.3.2应变与MnS夹杂物纵横向开裂尺寸的关系426

19.3.3回归方程的检验429

19.3.4微裂纹成核率与应变的关系430

19.3.5颈缩区内微裂纹成核率与夹杂物参数的关系431

19.3.6应变相近微裂纹在夹杂物上的成核率与夹杂物含量的关系432

第20章D6AC钢中MnS和TiN夹杂物与钢的断裂433

20.1试样选择433

20.2实验方法与结果434

20.2.1裂纹在夹杂物上成核与长大观察434

20.2.2裂纹扩展观察437

20.3讨论与分析440

20.3.1微裂纹形核应变与夹杂物类型和尺寸的关系440

20.3.2微裂纹形核率与应变和夹杂物含量的关系441

20.3.3夹杂物类型、含量和间距对裂纹扩展的影响443

第21章D6AC钢中MnS和ZrN夹杂物与钢的断裂445

21.1试样选择445

21.2实验方法与结果445

21.2.1试样的性能数据445

21.2.2测定夹杂物的方法与结果446

21.2.3裂纹成核与扩展观察448

21.3讨论与分析453

21.3.1夹杂物对裂纹成核与扩展的影响453

21.3.2夹杂物参数与试样的韧性456

21.3.3小结456

第22章42 CrMoA钢和4145H钢中夹杂物与钢的断裂458

22.1试样选择458

22.1.1试样的化学成分和性能458

22.1.2与夹杂物有关的参数459

22.1.3试样热处理461

22.1.4第一批42CrMoA钢的断口形貌461

22.2准动态观察463

22.2.1第一批42 CrMoA钢的准动态观察463

22.2.2第二批42 CrMoA钢的准动态观察467

22.2.3 4145H钢的准动态观察469

22.3讨论与分析470

22.3.1第一批 42CrMoA钢中夹杂物参数与应变的关系470

22.3.2第二批42CrMoA钢中夹杂物参数与应变的关系477

22.3.3 4145 H钢中夹杂物参数与应变的关系481

第23章 夹杂物与钢的断裂的相关常数计算486

23.1概述486

23.2裂纹在夹杂物成核的临界应变的计算487

23.2.1临界应变简介487

23.2.2结合实验数据计算临界应变488

23.3裂纹在夹杂物和基体界面上成核的界面应力计算488

23.3.1 A.R.Argon法488

23.3.2 J.D.Eshelby法492

23.3.3计算界面应力方法总结494

23.4应力集中系数495

23.4.1 D6 AC钢中夹杂物的应力集中系数分析496

23.4.2 42CrMoA钢和4145H钢中夹杂物的应力集中系数分析496

第24章 低强度钢中夹杂物与钢的断裂497

24.1相关文献介绍497

24.2试样选择499

24.2.1试样的化学成分与力学性能499

24.2.2试样金相组织、晶粒度和夹杂物参数500

24.3裂纹成核与扩展观察方法与结果501

24.3.1准动态观察501

24.3.2断口观察502

24.3.3裂纹在夹杂物上成核观察502

24.3.4裂纹与断裂观察512

24.3.5夹杂物开裂的临界条件515

24.3.6准动态观察总结516

24.4讨论与分析517

24.4.1裂纹在夹杂物上的成核率与应变的关系517

24.4.2临界应变与临界尺寸521

24.4.3相同应变时裂纹在夹杂物上的成核率与夹杂物含量的关系524

第25章 断口分形维数与07钢的回火脆性528

25.1研究概述528

25.2实验方法和结果530

25.2.1试样制备530

25.2.2试样热处理530

25.2.3冲击试验530

25.2.4测定分形维数531

25.3讨论与分析533

25.3.1冲击韧性、分形维数与回火温度的关系533

25.3.2分形维数值随测定位置的变化534

25.3.3分形维数与冲击韧性的关系535

25.4总结536

参考文献537