具体描述
《钢铁材料手册(上)》讲述了：《钢铁材料手册》是集实用性与先进性于一体的钢铁材料工程工具书。首先介绍了钢铁材料的地位作用、分类、固态相变与微观组织、主要性能以及牌号的表示方法等基础性内容，之后分篇介绍了铁、铸铁与铸钢、非合金钢、低合金钢、超细晶钢、镍基和铁镍基耐蚀合金、电热合金、高温合金、金属功能材料、钢铁焊接材料以及合金钢等钢铁材料的成分、性能、应用特点等等。《钢铁材料手册(上)》以数据全、标准新、查阅方便为特点，力图将先进的钢铁材料及其加工工艺成形的技术参数、图表及科研成果、实践经验呈献给读者，为广大工程技术人员正确选材，合理用材提供技术依据。《钢铁材料手册(上)》是制造业、钢铁材料工程的科技人员，材料科学科研人员、管理人员以及高等院校相关专业师生的“良师益友”。
钢铁材料手册（上）：工业基石的探索之旅 这是一本关于钢铁材料的深度剖析，聚焦于其核心特质、制造工艺、结构性能以及应用基础。它并非一本单纯的物理化学属性堆砌，而是一次对人类文明赖以生存的“工业血液”——钢铁——的全面解读。本书的上卷，旨在为读者勾勒出钢铁材料的宏观图景，从最基础的构成单元出发，逐步深入到其复杂的世界，为后续更精细化的应用研究打下坚实根基。 第一章：钢铁的起源与演进——从炼铁的火光到现代工业的脉搏 本章将带领读者穿越历史的长河，追溯钢铁的起源。从远古时期人类偶然发现并利用铁矿石的历程，到早期炼铁技术的萌芽与发展。我们将探讨早期炼铁过程中的关键技术突破，例如鼓风炼铁、渗碳等，以及这些技术如何推动了人类社会的发展，从石器时代迈入铁器时代。 随后，本章将聚焦于近代钢铁工业的崛起。工业革命的浪潮如何驱动了钢铁产量的飞跃，贝塞麦炼钢法、平炉炼钢法等革命性工艺的发明，如何彻底改变了钢铁的生产效率和质量，为蒸汽机、铁路、桥梁等一系列工业奇迹的诞生提供了物质基础。我们将审视这一时期钢铁工业的全球分布，以及它如何成为国家工业实力和军事力量的重要标志。 最后，本章将简要提及现代钢铁工业的发展趋势，包括环保炼钢、特种钢的开发以及智能化生产等，为读者建立一个关于钢铁材料从古至今、从粗放到精密的完整认识框架。我们将看到，钢铁材料的发展史，与人类文明进步的轨迹紧密相连，其演进过程本身就是一部浓缩的科技史、经济史和社会史。 第二章：钢铁的微观世界——晶体结构、相变与合金元素的影响 本章将深入钢铁的微观层面，揭示其令人着迷的内在结构。我们将详细阐述钢铁中最基本的组成部分——铁的晶体结构，包括体心立方（BCC）和面心立方（FCC）结构，以及它们在不同温度下的转变。这是理解钢铁性能的基础。 接着，本章将重点介绍钢铁中的重要相——铁素体（Ferrite）、奥氏体（Austenite）、渗碳体（Cementite）和珠光体（Pearlite）。我们将深入解析这些相的晶体结构、化学成分、物理性质以及它们在钢铁性能中所扮演的角色。例如，铁素体作为固溶体，赋予钢材一定的塑性和韧性；渗碳体作为硬质相，显著提高了钢材的硬度和强度。 碳元素在钢铁中的作用将被置于核心位置。我们将详细讨论碳含量如何影响钢铁的硬度、强度、塑性和韧性，以及不同碳含量范围的钢材（如低碳钢、中碳钢、高碳钢）的典型性能和用途。 此外，本章还将介绍各种合金元素（如锰、硅、铬、镍、钼、钒等）对钢铁性能的影响。每一种合金元素都有其独特的“魔法”，能够显著改善钢材的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性或低温韧性。我们将逐一分析这些合金元素的加入如何改变钢铁的微观结构，并进而影响宏观性能，为后续章节中各种特种钢的介绍铺垫。 第三章：钢铁的制造之路——从铁矿石到成品钢材的蜕变 本章将带领读者亲历钢铁材料的“诞生”过程，从最初的原材料提炼到最终的成品加工。我们将详细介绍现代钢铁工业的主要生产流程。 首先，我们将聚焦于铁矿石的冶炼。高炉炼铁是钢铁生产的起点，我们将解析高炉的工作原理，包括原料准备（矿石、焦炭、熔剂）、还原反应、造渣过程以及生铁的生成。我们将探讨不同类型的铁矿石以及它们对冶炼过程和最终产品的影响。 接下来，我们将深入炼钢过程。将生铁转化为钢材是关键一步。本章将详细介绍氧气顶吹转炉炼钢法（LD法）和电弧炉炼钢法（EAF）。我们将解析这两种方法的工艺流程、反应机理、能源消耗以及它们在生产不同类型钢材中的优势和局限性。 然后，我们将讨论钢水精炼技术。为了获得更高纯度和更精确成分的钢材，钢水精炼是必不可少的。本章将介绍真空脱气、喂丝、炉外脱硫、脱氧等先进的精炼工艺，以及这些工艺如何去除钢中的有害杂质，提高钢的洁净度，从而改善其力学性能。 最后，本章将涵盖钢材的成型与热处理。从液态钢水到固态成品的转变，包括连铸和模铸。随后，我们将介绍各种成型工艺，如轧制（热轧、冷轧）、锻造、挤压等，以及它们如何赋予钢材特定的形状和初步的力学性能。最后，本章将简要介绍热处理的基础原理，如退火、正火、淬火、回火等，以及它们如何通过改变钢的微观结构来进一步优化其性能。 第四章：钢铁的结构与性能——力学行为的深度解析 本章将从宏观层面，深入解析钢铁材料的结构与其力学性能之间的紧密联系。这是理解钢铁在工程应用中表现的关键。 我们将详细介绍钢铁的主要力学性能指标，包括： 强度（Strength）：包括屈服强度、抗拉强度等，它们决定了材料在受力时不易发生永久变形或断裂的能力。我们将探讨影响强度的关键因素，如合金元素、热处理、晶粒尺寸和加工硬化等。 硬度（Hardness）：材料抵抗局部塑性变形的能力，通常与强度密切相关。我们将介绍常见的硬度测试方法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）及其测量原理。 塑性（Ductility）：材料在变形时不断发生塑性变形而不致断裂的能力，通常以延伸率和断面收缩率来衡量。我们将讨论塑性与材料的微观结构（如位错滑移）之间的关系。 韧性（Toughness）：材料在断裂前吸收能量的能力，是抵抗冲击载荷和脆性断裂的关键。我们将介绍韧性的重要性，特别是低温韧性，并讨论影响韧性的因素，如材料的脆性转变温度。 疲劳强度（Fatigue Strength）：材料在反复交变应力作用下抵抗断裂的能力。我们将阐述疲劳破坏的机理，以及如何通过设计和材料选择来提高材料的抗疲劳性能。 蠕变（Creep）：材料在长时间恒定载荷和高温作用下发生的缓慢塑性变形。我们将讨论蠕变对高温工程部件的重要性，以及影响蠕变的因素。 本章还将深入探讨应力-应变曲线的各个阶段，分析其在不同类型钢材中的表现差异。我们将审视断口形貌，通过观察断裂的特征来推断材料的失效模式和原因，这对于工程失效分析至关重要。同时，我们将讨论应力集中、断裂韧性等概念，以及它们在材料选择和结构设计中的意义。 第五章：应用基础——不同钢种的特性与选择 在掌握了钢铁的基础理论后，本章将聚焦于实际应用，介绍几种最常见和最重要的钢材类别，以及它们在不同领域的应用。 碳素钢（Carbon Steel）：作为应用最广泛的钢种，我们将详细区分低碳钢、中碳钢和高碳钢的性能特点和典型用途。例如，低碳钢的良好塑性和焊接性使其成为制造建筑钢材、汽车车身面板等；中碳钢的强度和硬度适中，适用于制造机械零件、轴等；高碳钢的高硬度和耐磨性则使其成为制造工具、弹簧等的首选。 合金钢（Alloy Steel）：我们将介绍一些重要的合金钢类别，例如： 结构钢（Structural Steel）：用于承受载荷的结构部件，强调强度、韧性和焊接性。 工具钢（Tool Steel）：以高硬度、高耐磨性、良好的热稳定性为特点，用于制造各种切削工具、模具等。 不锈钢（Stainless Steel）：以其优异的耐腐蚀性而闻名，我们将介绍不同牌号不锈钢（如奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢）的成分和性能差异，以及它们在化工、食品、医疗等行业的广泛应用。 耐热钢（Heat-Resistant Steel）：能够在高温环境下保持良好力学性能的钢材，广泛应用于锅炉、汽轮机等高温设备。 在介绍每种钢材时，我们将不仅仅列举其化学成分和性能参数，更会深入分析其微观结构如何赋予其特定的应用价值。例如，不锈钢中铬的加入如何在表面形成一层致密的氧化膜，从而实现抗腐蚀；马氏体不锈钢通过热处理可以获得极高的硬度，适合制造刀具。 本章的目的是为读者提供一个清晰的钢材选择指南，帮助他们根据具体的使用环境、载荷要求和经济性等因素，选择最合适的钢材。我们将强调，对不同钢种的深入理解，是高效利用钢铁材料、实现工程设计目标的关键。 《钢铁材料手册（上）》通过以上五个章节的系统阐述，旨在为读者构建一个关于钢铁材料的全面、深入且实用的知识体系。它不仅是工程师、技术人员的必备参考，也是对材料科学和工程感兴趣的任何人的理想读物。从历史的沉淀到微观的奥秘，从制造的艰辛到性能的精湛，再到应用的广阔，本书将带领读者领略钢铁这一工业基石的无穷魅力。
作者简介
干勇，中国工程院院士、钢铁研究总院院长、中国金属学会副理事长。
田志凌，教授。钢铁研究总院副院长，中国材料研究学会常务理事，国家科技进步一等奖获得者。
董瀚，教授。钢铁研究总院结构所所长，中国金属学会理事。国家科技进步一等奖获得者。
冯涤，教授。钢铁研究总院副总工程师，中国金属学会高温合金学会委员会主任。
王新林，教授。钢铁研究总院副总工程师，中国稀土学会秘书长。国家863新材料领域专家委员会委员。
目录信息
第1篇 概论第1章 钢铁材料的地位和作用 1 在结构材料领域20世纪是钢铁材料的世纪 2 钢铁材料的优势 3 市场需求 4 21世纪钢铁仍是占主导地位的结构材料第2章 钢铁材料和冶金工艺的进展 1 钢铁材料的发展由凭经验到靠科学 2 冶金工艺从手工技艺到工程科学 3 钢的强韧化 3.1 固溶强化 3.2 沉淀强化 3.3 形变强化 3.4 晶粒细化强化 3.5 韧化 4 高洁净钢与炉外精炼 4.1 炉外精炼迅速发展的背景 4.2 炉外精炼技术的主要功能 5 钢质的均匀性与连续铸钢 6 组织细化与控轧控冷第3章 21世纪钢铁材料的发展展望 1 21世纪国外钢铁材料的发展展望 1.1 钢铁材料性能的超级化 1.2 钢铁均质材料的复合化 1.3 钢铁结构材料的功能化 1.4 钢铁材料的智能化 1.5 钢铁材料的环境协调化 1.6 钢铁材料的计算机设计 1.7 钢铁材料“绿色”生产新工艺、新技术和新装备的逐步实用化 2 21世纪国内钢铁材料的发展展望 2.1 我国钢铁材料的现状与差距 2.2 到2020年我国钢铁材料的发展目标 2.3 到2020年我国钢铁材料的发展方向 2.4 到2020年急待开发的先进钢铁材料第4章 钢铁材料的分类. 1 钢的分类 1.1 按化学成分分类 1.2 按主要质量等级和主要性能及使用特性分类 1.3 按冶炼方法分类 1.4 按脱氧程度分类 1.5 按碳含量高低分类 1.6 按金相组织分类 2 铁的分类 2.1 生铁 2.2 直接还原铁(DRI) 2.3 纯铁 2.4 铸铁第5章 合金元素在钢铁材料中的作用 1 钢中的合金元素 1.1 非合金钢中的其他元素 1.2 合金钢中的合金元素 ……第6章 钢的固态相变与微观组织第7章 钢的基础热处理第8章 钢铁材料的主要性能第2篇 钢铁牌号表示方法第1章 我国钢铁产品牌号的表示方法第2章 我国钢铁及合金牌号统一数字代号的表示方法第3章 我国钢材规格的票房方法与钢材理论重量计算第3篇 铁第1章 概述第2章 纯铁第3章 生铁第4篇 铸铁与铸钢第1章 铸铁第2章 铸钢第5篇 非合金钢第1章 概述第2章 普通质量非合金结构钢第3章 优质非合金结构钢第4章 碳素工具钢第5章 焊接用非合金钢第6章 专业用非合金钢第6篇 低合金钢第1章 概述第2章 焊接高强度钢第3章 低合金冲压钢第4章 耐候钢第5章 低合金耐磨钢第6章 低合金钢筋第7章 低合金钢轨钢第8章 微合金钢第7篇 超细晶钢第1章 概述第2章 铁素体/珠光体钢第3章 超细组织低(超低)碳贝氏体钢第4章 无碳化物贝氏体/马氏体复相钢第5章 耐延迟断裂高强度马氏体钢第8篇 镍基和铁镍基耐蚀合金第1章 概述第2章 纯镍第3章 杜拉镍301第4章 镍铜耐蚀合金第5章 镍铬耐蚀合金第6章 镍钼耐蚀合金第7章 镍铬钼耐蚀合金第8章 镍铬钼铜耐蚀合金第9章 铁镍基耐蚀合金第9篇 电热合金第1章 概述第2章 镍基电热合金第3章 镍基电热合金的成型与加工第4章 Fe-Cr-Al铁基电热合金第5章 Fe-Cr-Al电热合金成形与加工第6章 电热合金常用牌号化学成分、性能及选用第10篇 高温合金第1章 概述第2章 变形高温合金第3章 铸造高温合金第4章 粉末高温合金和氧化物弥散强化(ODS)高温合金第5章 金属间化合物高温结构材料第6章 发散冷却高温结构材料第7章 民用高温合金第11篇 金属功能材料第1章 概述第2章 软磁合金第3章 电工钢第4章 金属永磁材料第5章 弹性合金第6章 膨胀合金第7章 热双金属第8章 电性合金第9章 形状记忆合金第10章 非晶态合金第11章 纲米晶合金第12章 减振合金第13章 储氢合金第12篇 钢铁焊接材料第1章 概述第2章 焊条第3章 焊丝和焊带第4章 焊剂第5章 钎料第6章 钎剂参考文献
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