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译丛序言 1

译者序 1

致中国读者 1

前言 1

第1章 引言 1

1.1 不锈钢的定义 1

1.2 不锈钢的发展史 2

1.3 不锈钢的种类及其应用 3

1.4 不锈钢的耐腐蚀性能 4

1.5 不锈钢的生产 5

参考文献 6

第2章 相图 7

2.1 铁-铬系 7

2.2 铁-铬-碳系 8

2.3 铁-铬-镍系 11

2.4 特殊合金系的相图 13

参考文献 17

第3章 合金元素和相组分图 18

3.1 不锈钢中的合金元素 18

3.1.1 铬 18

3.1.2 镍 19

3.1.3 锰 19

3.1.4 硅 20

3.1.5 钼 20

3.1.6 碳化物形成元素 21

3.1.7 析出硬化元素 21

3.1.8 间隙元素：碳和氮 21

3.1.9 其他元素 22

3.2 铁素体形成元素与奥氏体形成元素 22

3.3 相组分图 23

3.3.1 奥氏体-铁素体合金系：早期的相组分图和当量关系式 23

3.3.2 Schaeffler相组分图 25

3.3.3 DeLong相组分图 30

3.3.4 其他相组分图 33

3.3.5 WRC-1988和WRC-1992相组分图 38

3.4 奥氏体-马氏体合金系 40

3.5 铁素体-马氏体合金系 44

3.6 神经网络预测铁素体含量 48

参考文献 49

第4章 马氏体不锈钢 53

4.1 标准合金种类和焊接材料 53

4.2 物理冶金和力学冶金 55

4.3 焊接冶金 59

4.3.1 熔化区 59

4.3.2 热影响区 61

4.3.3 相变 65

4.3.4 焊后热处理 66

4.3.5 预热，层间温度和焊后热处理的指导意见 68

4.4 焊件的力学性能 71

4.5 焊接性 71

4.5.1 凝固裂纹和液化裂纹 73

4.5.2 再热裂纹 73

4.5.3 氢致裂纹 73

4.6 超级马氏体不锈钢 74

4.7 实例研究：马氏体不锈钢Ms温度的计算 77

参考文献 79

第5章 铁素体不锈钢 81

5.1 标准合金种类和焊接材料 81

5.2 物理冶金和力学冶金 85

5.2.1 添加合金元素对组织的影响 87

5.2.2 马氏体的影响 88

5.2.3 脆化现象 89

5.2.3.1 475℃脆化 89

5.2.3.2 σ相和χ相脆化 90

5.2.3.3 高温脆化 90

5.2.3.4 缺口敏感性 94

5.2.4 力学性能 94

5.3 焊接冶金 96

5.3.1 熔化区 96

5.3.1.1 凝固和相变顺序 96

5.3.1.2 析出行为 100

5.3.1.3 微观组织的预测 101

5.3.2 热影响区 102

5.3.3 固相焊焊缝 104

5.4 焊件的力学性能 105

5.4.1 低铬铁素体不锈钢 105

5.4.2 中铬铁素体不锈钢 106

5.4.3 高铬铁素体不锈钢 109

5.5 焊接性 112

5.5.1 焊缝凝固裂纹 112

5.5.2 高温脆化 113

5.5.3 氢致裂纹 115

5.6 耐腐蚀性能 115

5.7 焊后热处理 118

5.8 填充金属的选择 120

5.9 实例研究：436型不锈钢热影响区在冷变形时产生的裂纹 121

5.10 实例研究：430型不锈钢热影响区产生的晶间应力腐蚀裂纹 124

参考文献 126

第6章 奥氏体不锈钢 129

6.1 标准合金种类和焊接材料 130

6.2 物理冶金和力学冶金 134

6.2.1 物理冶金 134

6.2.2 力学性能 139

6.3 焊接冶金 140

6.3.1 熔化区微观组织的演变 140

6.3.1.1 A模式凝固：全奥氏体凝固 141

6.3.1.2 AF模式凝固 141

6.3.1.3 FA模式凝固 144

6.3.1.4 F模式凝固 146

6.3.2 单相奥氏体不锈钢焊缝金属中的界面 149

6.3.2.1 凝固亚晶界 149

6.3.2.2 凝固晶粒边界 150

6.3.2.3 迁移晶粒边界 150

6.3.3 热影响区 151

6.3.3.1 晶粒长大 151

6.3.3.2 铁素体的形成 151

6.3.3.3 析出反应 152

6.3.3.4 晶界液化 152

6.3.4 预热，层间温度和焊后热处理 153

6.4 焊件的力学性能 155

6.5 焊接性 158

6.5.1 焊缝凝固裂纹 159

6.5.1.1 铁素体作为凝固初始相的有利作用 161

6.5.1.2 裂纹敏感性预测图的应用 162

6.5.1.3 杂质元素的影响 164

6.5.1.4 铁素体含量的测量 166

6.5.1.5 快速凝固的影响 167

6.5.1.6 凝固裂纹的断口形貌 172

6.5.1.7 焊缝凝固裂纹的防止 174

6.5.2 热影响区液化裂纹 174

6.5.3 焊缝金属液化裂纹 175

6.5.4 失延裂纹 178

6.5.5 再热裂纹 180

6.5.6 铜污染裂纹 183

6.5.7 锌污染裂纹 184

6.5.8 氦致裂纹 184

6.6 耐蚀性 185

6.6.1 晶间腐蚀 185

6.6.1.1 敏化的防止 188

6.6.1.2 刀状腐蚀 189

6.6.1.3 低温敏化 189

6.6.2 应力腐蚀裂纹 190

6.6.3 点蚀和缝隙腐蚀 192

6.6.4 微生物引起的腐蚀 192

6.6.5 选择性铁素体侵蚀 194

6.7 特殊合金 194

6.7.1 耐热合金 195

6.7.2 高氮合金 197

6.8 实例研究：选择正确的填充金属 202

6.9 实例研究：我的游泳池怎么了？ 205

6.10 实例研究：热影响区中的裂纹 205

参考文献 206

第7章 双相不锈钢 211

7.1 标准合金种类和焊接材料 212

7.2 物理冶金 213

7.2.1 奥氏体-铁素体相平衡 213

7.2.2 析出反应 216

7.3 力学性能 217

7.4 焊接冶金 217

7.4.1 凝固模式 217

7.4.2 氮的作用 219

7.4.3 二次奥氏体 223

7.4.4 热影响区 225

7.5 控制铁素体-奥氏体的平衡 229

7.5.1 热输入的影响 229

7.5.2 冷却速度的影响 230

7.5.3 铁素体含量的预测和实际测定 231

7.6 焊接性 232

7.6.1 焊缝凝固裂纹 232

7.6.2 氢致裂纹 233

7.6.3 中温脆化 233

7.6.3.1 α′相脆化 233

7.6.3.2 σ相脆化 235

7.7 焊缝力学性能 236

7.8 耐腐蚀性能 238

7.8.1 应力腐蚀裂纹 238

7.8.2 点蚀 238

参考文献 239

第8章 析出硬化不锈钢 241

8.1 标准合金种类和焊接材料 242

8.2 物理冶金和力学冶金 245

8.2.1 马氏体析出硬化不锈钢 246

8.2.2 半奥氏体析出硬化不锈钢 251

8.2.3 奥氏体析出硬化不锈钢 253

8.3 焊接冶金 253

8.3.1 微观组织的演变 254

8.3.2 焊后热处理 255

8.4 焊件的力学性能 256

8.5 焊接性 257

8.6 耐腐蚀性能 261

参考文献 261

第9章 不锈钢的异种金属焊接 263

9.1 异种金属焊接的应用 263

9.2 碳钢或低合金钢与不锈钢的焊接 264

9.2.1 焊缝金属成分的确定 264

9.2.2 熔合边界的过渡区 266

9.2.3 Ⅱ型边界的性质 269

9.3 焊接性 271

9.3.1 凝固裂纹 271

9.3.2 熔敷层剥离 273

9.3.3 碳钢或低合金钢热影响区中的蠕变破坏 274

9.4 其他异种金属组合 276

9.4.1 名义上是奥氏体钢而其熔化区预期会含有一些铁素体或以铁素体为初析相凝固的不锈钢之间的焊接 276

9.4.2 名义上是奥氏体而其熔化区预期会含有一些铁素体的不锈钢和全奥氏体不锈钢的焊接 276

9.4.3 奥氏体不锈钢和双相不锈钢的焊接 277

9.4.4 奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的焊接 277

9.4.5 奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢的焊接 277

9.4.6 马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的焊接 277

9.4.7 用于难于焊接的钢的不锈钢填充金属 278

9.4.8 铜基合金和不锈钢的焊接 280

9.4.9 镍基合金和不锈钢的焊接 281

参考文献 282

第10章 焊接性试验 284

10.1 引言 284

10.1.1 焊接性试验方法 284

10.1.2 焊接性试验技术 285

10.2 可变拘束度试验 285

10.2.1 焊缝凝固裂纹定量化试验技术 286

10.2.2 热影响区液化裂纹定量化试验技术 289

10.3 热延性试验 293

10.4 微裂纹弯曲试验 296

10.5 应变—断裂试验 300

10.6 其他焊接性试验 302

参考文献 302

附录 304

附录A 不锈钢名义成分 304

附录B 不锈钢焊缝的金相腐蚀技术 320

参考文献 322