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1导论1

1.1高强低合金钢1

1.1.1铁素体向魏德曼（Widmanstatten）奥氏体转变动力学1

1.1.2拉伸行为随回火温度的变化2

1.1.3与回火有关的层状断裂4

1.2耐火结构钢4

1.3耐热钢6

1.4氮化物强化铁素体/马氏体钢7

1.4.1低活化铁素体/马氏体钢和降碳的影响7

1.4.2冲击韧性9

1.5低镍马氏体时效钢10

1.6冷成形钢制龙门架12

1.7消防工程14

参考文献15

第一篇 合金钢的材料科学研究25

2高强低合金钢25

2.1扩散控制铁素体向魏德曼奥氏体转变动力学25

2.1.1生长理论25

2.1.2参数确定和计算27

2.1.3小结31

2.2用基辛格方法确定再结晶激活能32

2.3拉伸行为随回火温度的变化33

2.3.1微观组织和拉伸性能33

2.3.2上屈服点36

2.3.3应变硬化指数37

2.3.4小结38

2.4回火有关的分层断裂39

2.4.1微观组织39

2.4.2拉伸和冲击断口表面的分层40

2.4.3等轴晶样品的断口形貌和韧性44

2.4.4回火钢的裂口尖端金相组织及XRD44

2.4.5分层与各向异性微观组织46

2.4.6分层与应力条件以及分层对韧性的影响47

2.4.7小结49

参考文献49

3耐火钢51

3.1耐火设计51

3.2钢的设计要素52

3.2.1控制晶粒尺寸52

3.2.2置换元素的特性53

3.2.3加工、钢的成分和生产54

3.3显微组织55

3.3.1晶粒结构55

3.3.2铁素体-奥氏体相变和析出56

3.3.3新日铁耐火钢58

3.3.4试验耐火钢60

3.4力学性能63

3.4.1强度63

3.4.2伸长率和断口64

3.4.3硬度和蠕变65

3.4.4原子探针数据与力学性能变化之间的联系65

3.4.5高温瞬时拉伸性能66

3.4.6高温瞬时拉伸试验67

3.5小结67

参考文献69

4耐热钢70

4.1蠕变前的显微组织和蠕变断裂强度70

4.2显微组织演变对蠕变断裂强度的影响71

4.2.1马氏体板条结构71

4.2.2 Laves相71

4.2.3应力对显微组织演变的影响74

4.3热力学计算75

4.4原始显微组织和Laves相在蠕变中的长大76

4.5 Laves相尺寸对蠕变行为的影响和钴对Laves相尺寸的影响77

4.6短期热暴露钢的显微组织和力学性能79

4.7热暴露对力学性能的影响80

4.8热暴露对断裂特征的影响81

4.9热暴露对显微组织的影响83

4.10显微组织演变对力学性能的影响86

参考文献88

5氮化物强化的铁素体/马氏体钢90

5.1显微组织、氮化物析出相、硬度及回火温度的影响90

5.2冲击韧性及其与回火和相变的关系94

5.3拉伸性能及化学成分和回火温度的影响97

5.4夹杂物102

5.5原奥氏体晶粒尺寸与正火温度的关系104

5.6引发解理断裂的夹杂物106

5.7传统的氮化物强化耐热钢109

5.7.1显微组织及氮化物析出相109

5.7.2力学性能、韧-脆转变温度及断口形貌111

5.7.3氮化物析出相对屈服强度的影响113

5.7.4 DBTT与回火温度的关系113

参考文献114

6超高强马氏体时效钢118

6.1最先进的超高强钢118

6.2马氏体时效钢的种类120

6.3马氏体时效钢中的显微组织和析出相123

6.3.1 PH13-8Mo马氏体时效钢123

6.3.2析出相124

6.4逆转变奥氏体和力学性能125

6.4.1逆转变奥氏体125

6.4.2力学性能128

6.5析出相的演变和全过程129

6.5.1粒子间距的计算129

6.5.2析出物演变全过程130

6.6研究趋势131

6.6.1超细晶粒Fe-Ni-Mn钢、新型马氏体时效钢和原子探针断层扫描131

6.6.2新钢种成分的计算机辅助合金设计方法132

参考文献133

7低镍马氏体时效钢137

7.1 Fe-12Ni-6Mn钢中的析出动力学理论137

7.1.1早期时效过程的理论分析137

7.1.2整体时效过程139

7.2参数确定140

7.2.1强化、激活能和Avrami指数140

7.2.2 Johnson-Mehl-Avrami公式中的反应速率常数140

7.2.3长大和扩散常数141

7.2.4在峰值硬度的临界晶核尺寸和析出相分数142

7.3基本测量143

7.3.1相变测定143

7.3.2硬度145

7.4显微组织147

7.4.1显微术147

7.4.2 X射线衍射分析151

7.4.3热力学计算152

7.5力学性能154

7.5.1拉伸和冲击性能、断口形貌154

7.5.2临界区退火和双相结构156

7.5.3韧性157

7.5.4总结157

参考文献158

第二篇 结构工程用钢163

8混凝土结构163

8.1不锈钢钢筋是一种可行的选择吗？163

8.2矿渣粉末164

8.3水化磨细高炉矿渣166

参考文献167

9冷成形钢制龙门架168

9.1基于遗传算法的龙门架优化设计168

9.2实数编码遗传算法及其应用169

9.2.1选择与精英策略169

9.2.2实数编码交叉和变异算子170

9.3示范框架172

9.3.1框架几何结构，框架载荷和构件检查172

9.3.2倾角的影响173

9.4拓扑结构优化173

9.5参数研究和设计建议175

9.5.1参数研究175

9.5.2最优拓扑结构的设计建议175

9.6更复杂的框架176

9.6.1框架参数和几何形状176

9.6.2框架载荷分析177

9.6.3构件检测180

9.7优化构思181

9.8设计实例182

9.8.1具有固定拓扑结构的框架A182

9.8.2具有不同倾角的框架A183

9.8.3具有固定倾角和固定框架间距的框架B186

9.8.4具有可变倾角和可变框架间距的框架B186

9.9设计优化的高效遗传算法187

9.9.1优化公式和选择算子中的小生境策略188

9.9.2基准实例189

9.9.3小结190

9.10冷成形钢制龙门架建筑的原尺度消防测试191

9.10.1研究目的191

9.10.2对结构工程的益处及对工业的影响191

参考文献192

10消防工程193

10.1消防安全设计193

10.1.1研究方法和设计理念193

10.1.2超薄楼板结构和耐火钢194

10.1.3软件195

10.1.4无消防措施的超薄楼板的抗弯矩能力196

10.2钢结构中的热传递及其耐火性198

10.2.1跨墙的浅楼层结构在火中的热传递198

10.2.2未填充空隙的复合梁的耐火性201

10.2.3消防流量数据的温度模拟202

10.2.4膨胀涂层203

10.3用于浅楼板梁的膨胀消防涂层厚度205

参考文献210

11有保护超薄楼板的耐火性211

11.1消防试验212

11.2数据处理与数值模型214

11.2.1 Nullifire数据的温度修正215

11.2.2温度分布随着涂层厚度的变化情况216

11.3用于60min、 90min和120min耐火性的设计表217

11.4较大的梁218

11.5服务孔的影响及黏着性219

11.6使用膨胀涂层保护的超薄楼板总结220

11.7不对称超薄楼板梁221

11.7.1测试221

11.7.2数值模拟与负载率计算222

11.7.3耐火120min所需要的涂层厚度223

11.7.4服务孔的影响223

11.7.5小结225

参考文献225

中英文索引226

中文索引241