Hot Cracking Phenomena in Welds II pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Bollinghaus, Thomas (EDT)/ Herold, Horst (EDT)/ Cross, Carl E. (EDT)/ Lippold, John C. (EDT)

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:

价格:1845.00

装帧:

isbn号码:9783540786276

丛书系列:

图书标签:

• 焊接热裂
• 热裂现象
• 焊接材料
• 金属材料
• 材料科学
• 焊接工艺
• 裂纹分析
• 失效分析
• 焊接工程
• 热影响区

焊接裂纹的形成、控制与预防：理论、实践与案例分析 第一版 编著： [请在此处填写作者姓名] 出版社： [请在此处填写出版社名称] --- 内容简介 本书系统深入地探讨了焊接过程中，特别是结构性关键部件制造中，裂纹现象的复杂机理、检测技术、预防策略及修复工艺。本书基于冶金学原理、断裂力学以及丰富的工程实践经验，旨在为材料科学家、焊接工程师、质量控制人员以及相关领域的学生提供一本全面且极具参考价值的专著。 本书的独特性在于其对“全生命周期”裂纹风险的把控，而非仅仅聚焦于焊接完成后的检验。 我们将焊接过程分解为热输入阶段、冷却阶段和服役阶段，详细分析了在每个关键节点可能触发的冶金相变、残余应力累积和微观结构演化如何共同导致裂纹的萌生与扩展。 第一部分：焊接裂纹的冶金基础与分类 本部分深入剖析了影响焊接区域宏观与微观力学性能的材料科学基础。 第一章：焊接热循环与组织演变 热输入与温度梯度： 详细阐述了不同焊接方法（如GMAW、GTAW、激光焊、电子束焊）产生的热输入差异如何塑造焊缝及热影响区（HAZ）的温度曲线。 相变动力学： 探讨了碳钢、低合金钢、不锈钢以及铝合金等典型材料在快速冷却过程中的奥氏体分解、铁素体/贝氏体转变的动力学模型。重点分析了冷却速率（$t_8/5$）对硬度、韧性和析出物形态的影响。 微观结构缺陷： 识别并描述了常见的微观缺陷，如晶界碳化物析出、延迟相变组织（如贝氏体、马氏体）的形成，以及这些结构如何成为裂纹的优先萌生点。 第二章：裂纹的分类、萌生与扩展机理 本章基于工程实践将裂纹划分为两大主要类别，并对其形成机制进行深入的力学和热力学解析。 热裂纹（Hot Cracking/Solidification Cracking）： 硫化物和低熔点共晶物理论： 详细分析了在凝固末期，液膜的存在对结构完整性的影响。重点讨论了对热裂纹敏感的元素（S、P、Si）在晶界上的富集与偏析行为。 应力-温度敏感区（STRAIN-TO-LIQUID TEMPERATURE RANGE, S-T-LTR）： 定义并量化了在冷却过程中，材料对塑性应变敏感的温度窗口，解释了为何高应变速率会导致凝固末期裂纹。 工程指标： 介绍Houldcroft图、Tsai-Hori图等评估热裂纹敏感性的工具。 冷裂纹（Cold Cracking/Hydrogen-Assisted Cracking）： 延迟性脆断机理： 聚焦于氢的扩散、聚集及在应力作用下的行为。分析了氢致延脆（Hydrogen Embrittlement）的扩散模型（Sieverts定律、Van-Kruiningen模型）。 马氏体与氢的协同作用： 阐释了高强度钢中，马氏体的针状结构如何提供高能低扩散路径，使氢聚集在应力集中的微观区域，导致低于屈服强度的断裂。 三要素模型： 详细探讨了高应力、高硬度HAZ、可扩散氢含量这三个关键因素的相互作用。 第二部分：应力分析与裂纹敏感性评估 本部分将理论分析扩展到工程尺度，侧重于残余应力场和裂纹扩展驱动力（$G$或$J$积分）的量化。 第三章：焊接残余应力和变形 残余应力场的形成： 建立基于有限元分析（FEA）的残余应力预测模型，区分拉伸型和压应缩型残余应力的分布特征。 应力松弛与再分配： 讨论了后续加工（如矫正、机械加工）或服役过程中的温度变化如何导致残余应力的重新分布，以及这种再分布对既有微裂纹的潜在激活作用。 第四章：断裂力学在裂纹评估中的应用 线性弹性断裂力学（LEFM）： 应用应力强度因子$K_I$来评估外部载荷或残余应力场下裂纹的扩展风险。重点介绍裂纹尖端应力奇异性与材料断裂韧性的关系。 弹塑性断裂力学（EPFM）： 针对厚大截面焊接件，引入$J$积分和裂纹尖端张开位移（CTOD）作为更准确的裂纹扩展判据，特别是对于含马氏体脆区的评估。 第三部分：裂纹的预防、控制与修复技术 本部分是本书的核心实践指导章节，提供了针对特定裂纹类型的工业级控制方案。 第五章：热裂纹的预防与控制 熔池设计与元素控制： 提出通过调整焊剂、焊丝化学成分（如加入少量稀土元素或钛）来“净化”晶界，提高凝固区韧性的方法。 工艺参数优化： 探讨了通过增加线能量、采用脉冲技术或高稀释率来稀释晶界液相，实现对热裂纹敏感区的“稀释性修复”。 约束条件的管理： 论述了如何通过夹具或反变形技术，在冷却过程中将外部约束控制在材料的塑性极限以下，避免应力过高。 第六章：冷裂纹的预防与氢管理 氢源控制： 详述了焊前预热、焊剂/焊药的烘干标准（时间、温度、湿度控制）以及氢气屏蔽的要求。引入“湿气当量”（Moisture Equivalent）概念进行量化管理。 预热与层间温度控制： 阐述预热如何通过减缓冷却速率，使马氏体转变温度（Ms）下的氢在组织形成前有足够时间扩散逃逸，从而提高临界冷裂纹敏感温度（$T_{ ext{crit}}$）。 后热处理（Post Weld Heat Treatment, PWHT）： 讨论了如何通过特定温度曲线（如回火过程）促进氢的缓慢析出，并消除/降低残余应力。 第七章：焊接缺陷的无损检测（NDT）与修复 先进无损检测技术： 详细介绍超声相控阵（PAUT）、时差飞行（ToFD）、磁粉检测（MT）以及射线检测（RT）在识别不同类型裂纹（表面、亚表面、内部）中的适用性、局限性与信号特征分析。 裂纹的修复工艺： 提供了基于“局部应力释放”和“材料置换”原则的修复流程。包括关键的应力消除技术（如局部感应加热）、裂纹扩展抑制技术（如研磨-钝化）以及修复焊接的层间温度控制策略。 --- 读者对象 本书是为以下专业人士量身定制的参考资料： 1. 焊接工程师与设计人员： 掌握设计阶段的裂纹预防措施。 2. 材料科学家与冶金学家： 深入理解热力学与动力学在焊接过程中的耦合作用。 3. 质量控制（QC/QA）人员： 掌握裂纹的精确识别标准与NDT数据的判读。 4. 研究生及科研人员： 为深入研究焊接接头性能提供坚实的理论基础。 本书结构严谨，理论阐述翔实，并辅以大量的工程图示、真实断口照片和详细的工艺参数表格，确保了从基础机理到现场应用的无缝衔接。

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