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第1章 奥氏体钢研究进展1

1.1 奥氏体钢开发的背景1

1.2 奥氏体钢成分与性能3

1.3 奥氏体钢低温脆性断裂7

1.4 含氮奥氏体钢的制造与应用9

1.5 奥氏体钢计算设计与数值模拟研究11

参考文献14

第2章 奥氏体钢设计框架17

2.1 材料计算设计17

2.1.1 材料设计的范围、层次与方法17

2.1.2 材料计算设计的主要途径18

2.1.3 材料设计面临的任务与挑战19

2.2 奥氏体钢计算设计的总体思路20

2.3 奥氏体钢计算设计要素与系统21

2.4 奥氏体钢计算设计原理22

参考文献23

第3章 奥氏体钢合金化25

3.1 铬元素的作用25

3.1.1 铬对奥氏体钢组织的影响25

3.1.2 铬对奥氏体钢性能的影响25

3.2 锰元素的作用26

3.2.1 锰对奥氏体钢组织的影响27

3.2.2 锰对奥氏体钢性能的影响28

3.3 镍元素的作用29

3.3.1 镍对奥氏体钢组织的影响29

3.3.2 镍对奥氏体钢性能的影响29

3.4 氮元素的作用31

3.4.1 氮对奥氏体不锈钢力学性能的影响32

3.4.2 氮稳定奥氏体组织的作用34

3.4.3 氮对奥氏体不锈钢抗腐蚀性能的影响36

3.5 其他元素的作用37

参考文献37

第4章 奥氏体钢的组织稳定性39

4.1 高温组织稳定性及数理模型39

4.1.1 γ/γ＋δ相界温度的计算模型39

4.1.2 温度对形成δ相量的影响40

4.1.3 碳（氮）化合物的溶解对高温铁素体形成的影响42

4.1.4 在Tδ温度下合金元素的平衡关系式43

4.1.5 双相不锈钢中铁素体量的计算44

4.2 中温组织稳定性47

4.2.1 第二相析出物的形貌48

4.2.2 TTP曲线49

4.2.3 高氮钢中沉淀析出的第二相52

4.2.4 Cr2N的中温析出数理模型54

4.3 低温组织稳定性及数理模型58

4.3.1 奥氏体钢马氏体相变热力学［40,45］59

4.3.2 Ms、Mεs计算数理模型60

4.3.3 验证和讨论64

4.4 温度—应力循环对相变组织的影响68

4.4.1 室温到77K温度循环诱发相变68

4.4.2 诱发ε马氏体相的形态69

4.4.3　预形变对诱发形成ε相的影响70

4.4.4　温度—应力循环对相变的影响71

参考文献73

第5章　奥氏体钢层错能和相变特性76

5.1　奥氏体层错能76

5.1.1　层错能的概念和定义76

5.1.2 奥氏体层错能的结点测定法77

5.1.3 合金层错能的计算模型78

5.1.4 温度对SFE的影响80

5.1.5 分析与讨论83

5.2 奥氏体层错能与马氏体相变85

5.2.1 相变驱动力△Gc与层错能的关系86

5.2.2　晶格摩擦阻力τo的估算87

5.2.3　与Hirth分析的γSF比较88

5.2.4　层错存在的临界γ？88

5.2.5　层错能和屈服强度对马氏体相变的综合作用88

5.3　奥氏体相变结构参数89

5.3.1　层错能对相变分切应力的贡献90

5.3.2　奥氏体相变结构参数90

5.3.3　验证与讨论91

5.4 合金元素的综合影响94

5.4.1 合金元素影响Ms（Mεs）的途径94

5.4.2 合金元素对各参量的影响95

5.5 ε马氏体相变与形状记忆效应96

5.5.1 ε马氏体相变晶体学96

5.5.2 ε马氏体形态100

5.5.3 ε马氏体相变机理101

5.5.4 γ？ε相变的形状记忆效应102

5.5.5 γ→ε相变的阻尼效应104

参考文献105

第6章 奥氏体钢的强度与形变组织108

6.1 奥氏体钢的拉伸应力—应变曲线108

6.1.1 实验温度对拉伸应力—应变曲线的影响108

6.1.2 环境条件对拉伸应力—应变曲线的影响109

6.2 拉伸形变组织111

6.3 形变组织的晶体学原理113

6.4 形变组织的位错——力学理论116

6.5 动态拉伸形变的原位观察120

6.5.1 拉伸过程的宏观形貌变化120

6.5.2 滑移和孪晶121

6.6 激光作用下的相变123

6.6.1 激光冲击奥氏体不锈钢表面的亚结构变化123

6.6.2 奥氏体不锈钢表面激光冲击组织超细化124

6.7 时效沉淀相对钢力学性能的影响126

6.7.1 沉淀析出对钢强度和塑性的影响127

6.7.2 沉淀析出对钢塑性流变行为的影响129

6.8 低温奥氏体钢强度的数理模型131

6.8.1 合金元素对室温强度的影响131

6.8.2 合金元素和温度对强度的影响132

6.8.3 氮对屈服强度—温度关系的作用136

6.9 神经网络在材料设计中的应用138

6.9.1 奥氏体钢Ms、Mεs模型的建立138

6.9.2 奥氏体钢化学成分和性能间关系的网络模型建立140

6.9.3 网络模型的验证141

参考文献142

第7章 奥氏体钢的韧度与断裂特性144

7.1 冲击形变组织144

7.1.1 冲击形变组织特征144

7.1.2 冲击形变硬化效应147

7.2 断口晶体学特征148

7.2.1 断口形貌特征148

7.2.2 断口—金相形貌特征153

7.3 奥氏体钢的断裂特性155

7.3.1 含氮量对低温冲击特性的影响155

7.3.2 穿晶脆断刻面晶体学特征155

7.3.3 奥氏体钢韧—脆断裂模型156

7.4 穿晶脆断机理159

7.4.1 基本分析159

7.4.2 模型建立160

7.4.3 各向同性材料的应力分析162

7.4.4 在单晶中晶面滑移及断裂165

7.4.5 模型运用166

7.5 奥氏体钢的时效脆性168

7.6 奥氏体钢冲击韧度的数理模型170

7.6.1 韧脆转变曲线及其特性参量170

7.6.2 室温冲击韧度170

7.6.3 温度对冲击韧度的影响171

7.6.4 高氮奥氏体钢的低温韧脆转变模型175

参考文献178

第8章 奥氏体钢的疲劳特性180

8.1 奥氏体钢的低周疲劳性能180

8.2 奥氏体钢的高周疲劳性能185

8.3 奥氏体钢的疲劳形变组织187

8.4 奥氏体钢的疲劳断裂机理191

8.5 奥氏体钢的蠕变性能195

参考文献196

第9章 含氮奥氏体钢的腐蚀与磨损198

9.1 含氮奥氏体钢的模拟生物体液腐蚀磨损198

9.1.1 高氮奥氏体钢的模拟体液腐蚀磨损199

9.1.2 腐蚀磨损机理202

9.2 含氮奥氏体钢的空蚀——磨蚀204

9.2.1 含氮奥氏体钢的空蚀——磨蚀性能205

9.2.2 含氮奥氏体钢的空蚀——磨蚀机理208

9.3 奥氏体不锈钢应力腐蚀寿命预测与计算设计210

9.3.1 奥氏体不锈钢应力腐蚀寿命曲线与设计参数210

9.3.2 奥氏体不锈钢应力腐蚀疲劳寿命预测211

9.3.3 奥氏体不锈钢应力腐蚀敏感性判据213

9.3.4 奥氏体不锈钢应力腐蚀疲劳机理213

参考文献215

第10章 奥氏体钢计算设计系统217

10.1 奥氏体钢ab initio计算设计217

10.1.1 理论基础218

10.1.2 合金钢的计算设计220

10.2 奥氏体钢计算设计专家系统（ASSES）及功能221

10.2.1 专家系统（ASES）设计221

10.2.2 工作基础与知识的表达224

10.2.3 面向对象程序设计226

10.2.4 推理系统的构造228

10.2.5 计算设计系统功能229

10.2.6 实例介绍230

参考文献233

结束语234