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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