高温金属材料的性能、强度设计及工程应用

第一章概论1

第一节高温工况对耐热金属材料的基本要求1

一、足够的化学稳定性1

二、优异的、综合的高温力学性能1

三、良好的制造性能1

四、适当的经济可行性1

第二节耐热钢和高温合金的高温特性2

一、铁和钢2

二、不锈钢和超合金4

第三节超合金加工6

一、熔炼工艺7

二、变形工艺8

三、热机械加工工艺8

四、粉末加工10

五、熔模铸造11

六、铸件显微组织的控制11

七、铸件的热等静压13

八、连接14

第二章耐热钢和高温合金钢的成分与性能16

第一节耐热钢16

一、概述16

二、牌号及化学成分16

三、物理力学性能25

四、抗高温氧化及腐蚀性能36

第二节铁基高温合金47

一、概述47

二、牌号及化学成分47

三、物理力学性能49

四、抗高温氧化和腐蚀性能及其与镍基和钴基合金的比较58

第三节镍基高温合金72

一、概述72

二、牌号及化学成分76

三、物理力学性能87

四、抗氧化及高温腐蚀性能106

第四节钴基高温合金114

一、概述114

二、牌号及化学成分115

三、物理力学性能116

四、抗氧化及高温腐蚀性能120

第五节高合金铸钢122

一、牌号及化学成分122

二、金相组织126

三、物理力学性能127

四、抗氧化和高温腐蚀性能137

五、合金的选材142

第三章耐热钢和高温合金的焊接148

第一节一般焊接问题148

一、耐热钢和合金的焊接性148

二、影响钢熔化焊焊接接头质量的技术因素148

第二节珠光体耐热钢的焊接149

一、珠光体耐热钢的一般情况149

二、珠光体耐热钢的焊接特点149

三、珠光体耐热钢的焊接工艺151

四、不同珠光体耐热钢焊接时焊条的选用153

第三节马氏体耐热钢的焊接155

一、马氏体耐热钢的范围155

二、马氏体耐热钢的焊接特点155

三、马氏体耐热钢的焊接工艺155

第四节铁素体耐热钢的焊接157

一、铁素体耐热钢的范围157

二、铁素体耐热钢的性能与焊接特性157

三、铁素体耐热钢的焊接方法与工艺158

第五节奥氏体耐热不锈钢的焊接158

一、奥氏体耐热不锈钢的范围158

二、奥氏体耐热不锈钢的焊接特性159

三、奥氏体耐热不锈钢的焊接160

四、低镍含氮耐热钢的焊接170

五、一些含镍铬较高的奥氏体耐热钢的焊接171

第六节沉淀硬化不锈钢的焊接172

一、沉淀硬化不锈钢的范围172

二、沉淀硬化不锈钢的焊接特点172

三、沉淀硬化不锈钢的焊接方法与工艺173

第七节高温合金的焊接174

一、高温合金的焊接性174

二、高温合金焊件表面的焊前清理及热处理176

三、铁基高温合金的焊接178

四、镍基高温合金的焊接182

五、钴基高温合金的焊接187

六、高合金耐热铸钢的焊接187

七、异种钢焊接190

第四章高温金属构件的结构强度设计201

第一节蠕变和断裂设计202

一、基本概念202

二、蠕变与持久试验及其数据处理方法203

三、蠕变和断裂设计210

第二节热疲劳设计224

一、热应力和热应变224

二、热疲劳强度与寿命估计225

三、热疲劳设计中的主要问题227

第三节高温疲劳设计227

一、相关的术语和符号227

二、循环应力与循环应变228

三、无限寿命设计与有限寿命设计228

四、疲劳试验简介228

五、高温对材料疲劳极限的影响230

六、高温时材料的SN曲线231

七、影响高温疲劳性能的主要因素232

八、高温疲劳寿命预测方法236

九、高温下的疲劳极限计算238

第五章耐热钢和高温合金在工业上的应用240

第一节航空航天工业上的应用240

一、航空发动机用高温金属材料240

二、航天火箭发动机用高温金属材料243

第二节工业燃气轮机用耐热金属材料243

一、对合金材料性能的要求244

二、工业燃气轮机所应用的耐热金属材料245

第三节烟气轮机247

第四节火力发电设备用高温金属材料248

一、火力发电设备用材一般情况248

二、锅炉钢管用耐热钢249

三、锅炉钢板用耐热钢249

四、叶片用耐热钢250

五、紧固材料250

六、汽轮机叶轮、主轴、转子用耐热钢251

第五节内燃机用高温金属材料251

一、排气阀用材251

二、增压器用材252

三、热发生器用材252

四、烧嘴用材253

第六节原子能工业用高温合金253

一、钠冷反应堆燃料包壳材料和结构材料253

二、燃料棒元件定位格架材料254

三、反应堆用螺钉材料254

四、液态金属铋中的腐蚀和188型耐热不锈钢的应用254

五、高温气体炉用高温合金255

第七节热处理炉用耐热金属材料255

一、耐热铸件和锻件的材料比较258

二、铸造合金的优点258

三、锻造合金的优点258

四、热处理炉附件的腐蚀260

第八节石油化工用耐热钢和高温合金264

一、石油化工加热炉工况特点对材料的破坏作用264

二、石油化工设备对高温构件材料的性能要求266

三、石油化工设备所用的耐热金属材料266

四、转化和裂解炉用耐热金属材料269

第九节煤转化用高温金属材料272

一、煤气化及液化技术对高温金属材料的要求272

二、煤的气化过程所用的高温金属材料272

第十节镁冶炼用耐热金属材料273

第十一节水泥工业用高温金属材料274

第十二节搪瓷工业用高温金属材料275

一、吊架用材275

二、辐射管用材275

第十三节玻璃工业用高温金属材料276

一、玻璃工业对高温金属材料的要求276

二、玻璃工业中所用的高温金属材料276

第十四节废物焚烧277

一、工业化学废气277

二、市政固体废料278

三、污水淤泥278 2100433B

本书从应用角度，介绍耐热钢和高温合金的钢种、力学性能、腐蚀性能、焊接技术、结构强度设计及其工程应用。全书共分五章。第一章概论，除对高温工程和相关的耐热材料进行简单的介绍外，着重介绍了高温工况对耐热金属材料的基本要求，各种耐热金属材料系统的高温特性及其相互比较，它们的发展及其加工中的几个问题；第二章介绍了各种耐热钢和高温合金的牌号、化学成分、与设计使用关系密切的力学性能和高温腐蚀行为；第三章介绍了耐热钢和高温合金的焊接问题，所涉及的焊接方法以制造厂常用的熔化焊接方法为主，还介绍了高温设备使用中常会遇到的修理性焊接问题；第四章介绍了高温金属构件的结构强度设计问题，金属在高温下的断裂是一个与时间相关的过程，本章较详细地讨论了高温下的弹性设计、蠕变设计和断裂设计，并讨论了相关的蠕变一断裂试验及实验数据外推方法，对高温构件的热疲劳和高温疲劳设计也进行了探讨，所提供的方法可供高温构件设计工作者参考；第五章专门介绍了耐热钢和高温合金在各种工业领域中的应用问题，通过本章读者可了解高温金属材料在各工业领域的使用概况。

越来越多的企业正在采用积极主动的性能保证措施，建立卓越性能中心，从而使性能成为应用的关键成功因素。在应用发布前，不仅需要通过常用的负载和压力测试手段测试应用系统的功能和容量，随着性能要求不断增加，也需要进行测试性能和网络延迟对应用系统响应时间的影响。 应用性能工程方法论使企业把应用性能当成标准需求，并对性能测试和最终用户体验需求在企业范围内建立政策规范。2100433B

《现代金属材料及应用》是按照金属材料的基本分类和使用特点，全面地介绍了现代金属材料及其工程应用。《现代金属材料及应用》共分九章，内容包括钢的合金化、工程构件用钢、机器零件用钢、工模具用钢、不锈钢、耐热钢、超高强度钢与TRIP钢、铸铁、有色金属及其合金等。《现代金属材料及应用》着重对金属材料的特点和应用进行了介绍，并对影响金属材料性能的原因和机理作了简要的说明。

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