压力容器材料实用手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业

作者:黄嘉琥

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页数:639

译者:

出版时间:1994-1

价格:62.00元

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isbn号码:9787502514310

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• 压力容器
• 材料
• 实用手册
• 工程技术
• 机械工程
• 材料科学
• 工业设备
• 安全规范
• 焊接
• 腐蚀防护

《金属材料力学性能与失效分析》 内容简介 本书深入探讨了金属材料在各种工程应用中所表现出的力学行为，并着重于分析材料的失效机制，为工程设计、材料选择及寿命预测提供了坚实的理论基础与实践指导。全书以材料科学与工程力学为核心，结合丰富的案例分析，旨在帮助读者理解材料在应力、应变、温度等环境因素影响下的响应规律，并掌握识别、分析及预防材料失效的方法。 第一部分：金属材料的基本力学性能 本部分系统阐述了金属材料在静态和动态载荷作用下的一系列基本力学性能指标。 拉伸性能： 详细介绍了杨氏模量、屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等关键参数的定义、测量方法及其物理意义。通过对典型金属材料（如碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金等）的拉伸曲线进行分析，讲解了弹性变形、塑性变形、强化机制以及断裂模式。重点阐述了材料的强度、韧性、塑性之间的相互关系，以及这些性能如何受到材料成分、微观组织、热处理工艺和加工变形的影响。例如，晶粒细化如何提高屈服强度和韧性，位错滑移和孪晶的机制如何影响塑性变形过程。 压缩性能： 讨论了材料在压缩载荷下的力学响应，与拉伸性能的异同，以及在特定工程应用（如柱结构、支座）中的重要性。 硬度： 介绍了布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等多种硬度测试方法，并探讨了硬度值与抗拉强度、耐磨性之间的相关性。硬度测试作为一种简便快捷的材料性能评估手段，在生产质量控制和材料分选中的应用被深入剖析。 疲劳性能： 这是一个至关重要的部分，详细阐述了材料在循环载荷作用下发生断裂的现象。介绍了S-N曲线（应力-寿命曲线）的绘制与解读，屈服极限、疲劳极限的概念，以及影响疲劳寿命的关键因素，包括应力幅、应力比、平均应力、缺口效应、表面状态、环境因素（如腐蚀疲劳）等。对疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程进行了深入的机理分析，并介绍了疲劳寿命的预测方法，如Miner损伤累加法则。 断裂韧性： 解释了材料抵抗裂纹扩展的能力，介绍了断裂韧性指标KIC（平面应变断裂韧性）的意义和测试方法。重点阐述了脆性断裂和韧性断裂的区别，以及材料的微观结构（如夹杂物、孔隙、晶界）和宏观应力状态对断裂韧性的影响。通过对比不同材料的KIC值，指导读者在考虑材料安全裕度时的依据。 蠕变性能： 探讨了材料在高温和恒定应力作用下随时间发生的缓慢塑性变形。介绍了蠕变速率、稳态蠕变、瞬态蠕变等概念，以及高温合金、镍基高温合金等在高温环境下应用时必须考虑的蠕变行为。详细分析了蠕变损伤机制，如空洞形核与聚集、晶界滑移等，并介绍了蠕变寿命的预测方法，如Larson-Miller参数法。 冲击韧性： 讲解了材料在瞬时高载荷作用下吸收能量的能力，介绍了夏比（Charpy）冲击试验和伊祖德（Izod）冲击试验。重点分析了材料的韧脆转变温度（NDTT）及其影响因素，如材料成分（特别是碳含量、镍含量）、晶粒度、热处理状态等。对低温脆性、应变率敏感性等问题进行了深入讨论。 第二部分：金属材料的失效分析 本部分聚焦于工程实践中金属材料可能出现的各种失效模式，并提供系统性的分析方法。 过载断裂： 分析了材料因承受超出其强度的载荷而发生的瞬时断裂。区分了脆性过载断裂和韧性过载断裂，并结合案例说明了设计不当、制造缺陷或操作失误等原因导致的过载失效。 疲劳断裂： 详细回顾和深化了疲劳性能的讨论，重点在于失效分析的视角。通过宏观断口形貌（如疲劳辉纹、疲劳台阶、海滩条痕）和微观断口形貌（如疲劳辉纹、氧化线）的分析，识别疲劳裂纹萌生区、扩展区和最终断裂区。结合应力集中、载荷谱、环境因素等，对疲劳失效案例进行深入的病因追溯。 应力腐蚀开裂（SCC）： 解释了材料在特定介质（如氯离子、氢化物）和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。重点分析了不同金属材料（如不锈钢、铝合金、铜合金）在特定环境下的SCC敏感性。通过断口特征（如沿晶或穿晶断裂，无明显塑性变形）和环境因素的结合，诊断SCC失效。 氢致开裂（HEC）： 探讨了材料因吸收氢原子而导致性能下降，尤其是在拉应力作用下容易发生脆性断裂的现象。分析了氢源、扩散路径、氢诱导的微观结构变化（如氢诱导的延迟断裂、氢致网裂），以及如何通过材料选择（如低屈服强度钢、不锈钢）、热处理（如除氢）和设计来预防。 磨损： 介绍了材料表面在相对运动中因机械作用而发生的材料损失。分类讨论了磨料磨损、粘着磨损、冲刷磨损、疲劳磨损等不同磨损机制，并分析了影响磨损的因素，如表面硬度、材料的韧性、工作表面的粗糙度、润滑条件等。给出了减少磨损的对策，如提高表面硬度、选择耐磨材料、改善表面处理等。 高温失效： 结合了蠕变、氧化、热疲劳等多种高温失效模式。详细分析了高温氧化、高温腐蚀导致的材料性能下降和结构破坏，以及热循环引起的材料疲劳（热疲劳）。重点关注了高温合金在航空发动机、燃气轮机等高温设备中的失效分析。 屈曲： 讨论了细长构件在受压时因失稳而发生的突然变形，重点关注了材料的弹性屈曲和塑性屈曲。分析了影响屈曲承载能力的因素，如构件的长度、截面形状、材料的弹性模量和屈服强度，以及边界条件。 第三部分：失效分析的方法与实践 本部分介绍了进行金属材料失效分析的通用流程、常用技术手段以及案例研究。 失效分析的流程： 强调了从现场勘查、宏观检查、取样、微观金相检验、化学成分分析、力学性能测试到断口分析等一系列系统性的步骤。 常用的分析技术： 宏观检查： 观察断口形貌、尺寸、表面特征，识别裂纹源、扩展路径和最终断裂区。 显微镜技术： 包括光学显微镜（金相分析）用于观察材料的微观组织、晶粒度、夹杂物、相分布等；扫描电子显微镜（SEM）用于观察断口微观形貌，识别疲劳辉纹、解理断口、韧窝等，结合能谱分析（EDS）进行元素成分分析。透射电子显微镜（TEM）可用于观察更精细的微观结构，如位错、析出相等。 化学成分分析： 如X射线荧光光谱（XRF）、原子吸收光谱（AAS）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等，用于确定材料的化学成分，检查是否存在杂质或元素偏析。 非破坏性检测（NDT）： 如超声波探伤（UT）、射线探伤（RT）、涡流探伤（ET）、磁粉探伤（MT）和渗透探伤（PT），用于在不损伤材料的情况下检测内部或表面缺陷。 力学性能测试： 依据失效分析的目的，可能需要进行拉伸、硬度、冲击、疲劳等复测，以对比正常材料与失效材料的性能差异。 案例研究： 选取了不同行业（如航空航天、汽车、能源、机械制造）中的典型失效案例，详细剖析了失效原因、分析过程和采取的预防措施。这些案例涵盖了不同材料、不同失效模式，旨在加深读者对理论知识的理解，并提升其分析解决实际工程问题的能力。 第四部分：材料选择与设计原则 本部分从失效分析的角度出发，探讨了在工程设计中如何进行合理的材料选择和优化设计，以提高结构的可靠性和使用寿命。 基于服役环境的材料选择： 强调了根据工作载荷、温度、介质、应力状态等环境因素，选择具有相应力学性能和抗失效能力的材料。 安全裕度的设定： 讲解了如何根据材料的性能指标、载荷的不确定性、失效后果的严重性等因素，合理设定安全系数。 优化设计与制造工艺： 讨论了如何通过改变结构设计（如减小应力集中、采用圆角过渡）、改进制造工艺（如热处理、表面强化）来提高材料的抗疲劳、抗腐蚀等性能。 寿命预测与评估： 介绍了一些基于经验模型和数值方法的寿命预测技术，帮助工程师评估结构的剩余寿命，并制定相应的维护和更换计划。 本书面向的读者群体广泛，包括从事机械设计、材料研发、质量控制、设备维护及相关领域的工程师、技术人员、研究人员以及高等院校的师生。通过对本书的学习，读者将能够更深刻地理解金属材料的力学行为，掌握分析和解决材料失效问题的基本方法，从而为提升产品质量、保障工程安全、延长设备寿命提供有力支持。

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说实话，这本书的定价不算低，但作为一名长期与腐蚀打交道的项目经理，我毫不犹豫地购入了。我们在化工厂区，材料的耐腐蚀性是决定设备寿命和安全性的关键。这本书在‘特殊环境应用’这一块的内容，处理得相当到位。它没有泛泛而谈各种酸碱的腐蚀性，而是针对性地给出了不同合金系列（比如双相钢、超级奥氏体不锈钢）在含硫化物、氯化物环境下的点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）的敏感性图谱。最让我惊喜的是，书中还收录了大量国际标准中对材料选择的‘排除项’说明，也就是明确指出哪些材料在某些特定条件下绝对禁止使用，这种‘反向指导’有时候比‘正向推荐’更加重要，能有效避免灾难性的后果。此外，作者对材料的失效案例分析，虽然篇幅不长，但每一个案例都言简意赅，直指核心。读完后，我感觉自己对‘选材失误’的预防性判断能力有了显著提升，这笔投资绝对是值得的。

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我是一个比较注重学习工具的‘效率控’。对我而言，一本好的技术手册，其索引和检索的便捷性与内容本身同等重要。这本书在这一点上做得非常出色，索引做得极其详尽，几乎每一个关键的性能指标、材料牌号变更历史或者特定的测试方法，都能通过目录或索引快速定位。它的图表设计也充分考虑了快速查阅的需求，例如，将不同标准的同类材料性能参数放在同一张对比表中，极大地简化了不同规范体系下的材料互换性评估工作。我很少见到有这样一本专注于‘工具性’的手册，能够将如此庞大的数据量组织得如此清晰有条理。对于需要在短时间内完成多项技术评估和供应商材料确认的工程师来说，这本书的‘即时可用性’是其最大的亮点。它不是那种需要逐字逐句精读的教材，而是一部随时可以摊开来，快速获取准确数据的参考宝典。这种以用户体验为导向的编排思路，在技术出版物中是难能可贵的。

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拿到这本手册时，我本来是抱着一种略微怀疑的态度。市面上的技术参考书汗牛充栋，很多所谓的“实用”手册，要么是堆砌了大量晦涩难懂的基础理论，让人望而却步，要么就是内容陈旧，引用数据早就被更新的标准所取代。然而，这本书的开篇部分，特别是关于材料的微观结构与宏观性能之间关系的阐述，让我眼前一亮。作者显然没有满足于简单罗列材料牌号和力学数据，而是深入挖掘了这些数据背后的冶金学原理。例如，它对特定焊接工艺对不同厚度钢板接头性能影响的分析，非常到位。我曾遇到过一个低温储罐的焊缝脆性问题，翻阅手头的其他资料都找不到明确的指导方向，而这本书中关于低温韧性设计裕度和焊后热处理参数的建议，提供了全新的思路。它不仅仅告诉你“什么材料能用”，更重要的是解释了“为什么这个材料在这个工况下表现最佳，而其他材料则会失效”。这种深入本质的讲解方式，对于我们这些需要进行深度分析和解决疑难杂症的研发人员来说，价值无可估量。它真正做到了理论与实践的完美结合，而不是简单地将两者拼凑在一起。

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这本书给我的整体感觉，是一种沉淀了多年行业经验的厚重感。它没有追求花哨的印刷工艺或者过于学术化的语言，而是用一种非常务实、甚至略显‘老派’的风格，去阐述那些最核心、最经得起时间考验的工程真理。我注意到书中引用的很多数据和规范，都有追溯到上世纪中后期的经典研究成果，这表明作者并没有盲目追逐最新的热点材料，而是专注于那些在实际工业运行中被反复验证过的可靠选择。书中对于材料的制造过程控制，例如热轧与锻造对材料性能的差异影响，也有独到的见解。它提醒读者，材料的‘标签’只是起点，‘如何制造’才是决定最终表现的关键。这种对工艺细节的关注，让这本书的指导价值超越了单纯的材料性能数据表。它像是一位资深的工艺师在耳边提醒你，每一个选择都必须考虑到实际的制造限制和潜在的工艺缺陷，从而确保最终产品的安全性和可靠性。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的书名和一些技术图样的压纹，一看就知道这不是一本轻松的读物。我当时在书店里被它吸引，主要还是冲着“实用”二字去的。我目前的工作涉及到一些高压设备的设计和维护，理论知识固然重要，但现场处理问题时，手边有没有一本能快速定位材料性能、失效模式和标准规范的“救命稻草”，才是王道。翻开目录，章节划分得非常细致，什么碳钢、不锈钢、镍基合金的性能对比，热处理对组织结构的影响，以及疲劳、蠕变和腐蚀这些‘老生常谈’却又最容易出岔子的部分，都有独立的篇幅去探讨。尤其是关于不同介质环境下材料选择的图表，清晰直观，不像有些手册那样把数据塞得满满当当，让人眼花缭乱。我尤其欣赏它在不同压力等级和温度区间下，对特定合金种类的推荐逻辑，这对于初步选材和复核设计规范非常有帮助。这本书的排版也比较讲究，公式推导和实际应用案例穿插得当，让晦涩的材料学原理变得更容易被工程技术人员所接受和理解。总的来说，它更像是一位经验丰富的老工程师，在你需要时递过来的一份详尽的材料清单和故障排查指南。

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