钢铁显微断口速查手册
前言
概述1
第1篇 理论篇——微观断裂机制
第1章 韧性断裂模式、韧窝形貌与微孔聚集断裂机制7
1.1 微孔聚集断裂8
1.1.1 韧窝底部有第二相质点的韧窝9
1.1.2 韧窝底部无第二相质点的韧窝15
1.2 剪切韧窝17
1.3 撕裂韧窝19
1.4 显微气孔韧窝21
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概述1
第1篇 理论篇——微观断裂机制
第1章 韧性断裂模式、韧窝形貌与微孔聚集断裂机制7
1.1 微孔聚集断裂8
1.1.1 韧窝底部有第二相质点的韧窝9
1.1.2 韧窝底部无第二相质点的韧窝15
1.2 剪切韧窝17
1.3 撕裂韧窝19
1.4 显微气孔韧窝21
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姜锡山，1942年1月15日生，长春人，1966年毕业于吉林大学物理学院金属物理专业，现为研究员级高级工程师。30多年来，一直在北满特殊钢股份有限公司从事特殊钢质量检验与科研工作，并对特殊钢的金相组织、热处理工艺和断裂行为的规律进行研究，主要业绩如下：
1、发表两部个人技术专著：《特殊钢金相图谱》，机械工业出版社出版；《特殊钢缺陷分析与对策》，化学工业出版社出版。
2、在国际学术会议发表学术论文7篇，其中《钢中硫化锰铁单晶体发现与研究》在第四届国际电子显微镜会议发表后受到与会专家的高度评价，被中国金属学会评为优秀论文，被黑龙江省评为科技进步一等奖。
3、在国内一级和二级科技刊物发表特殊钢学术论文近百篇。
4、在《知识就是力量》、《金属世界》等科普刊物发表科普作品50多篇。1…
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1、发表两部个人技术专著：《特殊钢金相图谱》，机械工业出版社出版；《特殊钢缺陷分析与对策》，化学工业出版社出版。
2、在国际学术会议发表学术论文7篇，其中《钢中硫化锰铁单晶体发现与研究》在第四届国际电子显微镜会议发表后受到与会专家的高度评价，被中国金属学会评为优秀论文，被黑龙江省评为科技进步一等奖。
3、在国内一级和二级科技刊物发表特殊钢学术论文近百篇。
4、在《知识就是力量》、《金属世界》等科普刊物发表科普作品50多篇。1…
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《钢铁显微断口速查手册》共分为理论篇和应用篇，第1篇为理论篇——微观断裂机制，以图文并茂的形式汇集了韧性断裂、解理和准解理断裂、沿晶断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂等典型断裂行为的扫描电镜图片，通过对材料断裂的微观或亚微观内在因素、断裂过程与滑移带、显微组织、裂纹萌生、位错机制之间关系等的分析，进行了微观断裂机制解释。第2篇为应用篇——典型断口组织与缺陷，是微观断裂机制的应用，较全面地汇集了我国一些钢铁和机械企业生产和使用的钢材与钢构件公认的典型断口组织与缺陷；并结合相应钢种物理和力学冶金行为对图片中的宏观和微观特征进行了描述和说明。
本手册可供从事冶金、机械的科研、工程技术人员以及有关高等院校师生参考。
本手册可供从事冶金、机械的科研、工程技术人员以及有关高等院校师生参考。
前言
概述1
第1篇 理论篇——微观断裂机制
第1章 韧性断裂模式、韧窝形貌与微孔聚集断裂机制7
1.1 微孔聚集断裂8
1.1.1 韧窝底部有第二相质点的韧窝9
1.1.2 韧窝底部无第二相质点的韧窝15
1.2 剪切韧窝17
1.3 撕裂韧窝19
1.4 显微气孔韧窝21
第2章 解理断裂模式、河流形貌与解理分离机制25
2.1 解理台阶27
2.2 河流花样33
2.3 舌状花样36
2.4 扇形花样38
2.5 青鱼骨花样41
2.6 人字条纹42
2.7 解理羽毛42
2.8 瓦纳(Wallner)线花样43
第3章 准解理断裂机制45
第4章 沿晶断裂模式、石状(冰糖状)形貌与沿晶分离机制51
4.1 脆性沿晶断口52
4.1.1 冰糖状沿晶断口52
4.1.2 特殊沿晶断口56
4.1.3 绸缎状沿晶断口57
4.1.4 沿晶析出第二相薄片断口57
4.1.5 柱状晶断口62
4.1.6 晶界低熔点有害元素断口64
4.1.7 沿晶渗碳体自身解理断裂断口66
4.1.8 焊锡沿晶粒边界浸入断口69
4.2 沿晶韧性断口70
第5章 疲劳断裂模式、条带形貌与疲劳断裂机制83
5.1 疲劳源区断口86
5.2 疲劳扩展区断口101
5.3 疲劳瞬断区断口104
5.4 轮胎状疲劳断口105
5.5 人字形疲劳断口107
5.6 脊柱状疲劳断口108
5.7 海滩状疲劳断口108
5.8 峭壁状疲劳断口109
5.9 高温合金高周疲劳断口109
第6章 应力腐蚀断裂机制111
6.1 应力腐蚀断裂112
6.2 双相不锈钢应力腐蚀断裂114
第2篇 应用篇——典型断口组织与缺陷
第7章 显微组织与断口显微特征119
7.1 显微断口分析方法120
7.2 珠光体断口特征121
7.3 片层珠光体组织的变形与断裂125
7.4 上贝氏体、下贝氏体断口特征126
7.5 魏氏组织(W)断口128
7.6 马氏体断口131
7.7 扫描电镜断口金相技术132
7.8 珠光体团与过热137
第8章 与气体有关的断口141
8.1 钢中气体元素的来源与控制142
8.2 白点断口143
8.3 钢坯白点——超级白点脆性断裂145
8.4 白点的微观特征150
8.5 棒材白点——60Si2Mn钢拉伸断口上的圆形白点154
8.6 S235JO钢板冲击断口上的白点157
8.7 DNVA钢板拉伸断口鸭嘴形白点161
8.8 X70板材拉伸断口上的鸭嘴形白点群特征163
8.9 大锻件氢致延迟裂纹断口171
8.10 几种典型的氢脆显微断口174
8.11 16MnR等压力容器用低合金钢板表面裂纹分析176
8.12 气泡的断口特征及鉴别181
8.13 S235JO钢板冲击断口上的凝固液滴——钢气球特征188
8.14 低碳高硫高铅易切削钢连铸坯气泡中的凝固液滴——泡中泡191
8.15 Q235B卷板冷弯试验裂纹分析192
8.16 S355J2W50mm厚板表面鸡爪形裂纹分析195
8.17 8622Hφ75mm棒材表面裂纹分析199
8.18 37Mn5φ75mm棒材表面裂纹分析200
8.19 S235JO冲击断口锈蚀特征202
8.20 Q690钢板冲击断口上的显微孔洞207
8.21 薄钢板——Q690D钢板拉伸断口的气泡209
8.22 GCr15钢220mm×480mm连铸坯气泡观察212
8.23 15CrMoR容器板材Z方向拉伸断口气泡观察221
8.24 12MnNiVR储罐用钢板拉伸断口上的气泡和气孔229
8.25 低碳高硫高铅易切削钢连铸坯内的气泡237
8.26 耐候钢SPA—H集装箱底侧架纵向裂纹分析249
8.27 37CrNiMo钢铸件皮下气泡的研究254
8.28 低碳钢鱼目断口及其本质257
8.29 气泡中的硫化锰铁单晶体259
8.30 50钢带材把手裂纹分析265
第9章 非金属夹杂物断口273
9.1 硫化物类(A)夹杂断口274
9.1.1 轧态变形硫化物274
9.1.2 铸态硫化物279
9.2 氧化物类(B)夹杂断口281
9.3 硅酸盐类(C)夹杂断口283
9.4 铝酸盐类夹杂断口286
9.5 尖晶石类夹杂断口289
9.6 氮化物夹杂断口293
9.7 单颗粒球状氧化物类(Ds)296
9.8 低碳高硫高铅易切削钢铅粒断口305
9.9 稀土元素对S20A钢硫化物形状的影响306
9.10 稀土镁球墨铸铁中的牛眼石墨307
9.11 几种特殊形态的晶体309
9.12 钢包结瘤311
9.13 钢帘线钢铸态夹杂物分析311
9.14 82MnA钢连铸坯磷化物Fe3P分析319
9.15 连铸坯中心附近的铸态硫化物324
9.16 浸入钢中的Fe2O3结晶球329
第10章 非金属夹杂物与裂纹萌生断口333
10.1 非金属夹杂物与裂纹萌生334
10.2 硫化物易切削性能336
10.3 夹杂物对轴承钢接触疲劳剥落的影响336
10.4 夹杂物对钢拉伸韧性断裂裂纹萌生动态观察340
10.5 硅酸盐与裂纹萌生341
10.6 12PCrNi1Mo钢管件断口上“小裂口”的观察343
10.7 耐火材料卷入钢液产生的夹渣断口344
10.8 保护渣卷入钢液产生的夹渣355
10.9 连铸坯非金属夹杂物断口363
第11章 易切削钢断口365
11.1 低碳高硫易切削钢断口366
11.2 低碳高硫高铅切削钢断口368
11.3 低碳高硫高铋易切削钢断口378
11.4 含锡易切削钢断口379
11.5 石墨易切削钢380
第12章 层状断口(条状硫化锰、氧化物、铝酸盐)381
12.1 木纹层状断口382
12.2 偏析线断口385
12.3 35CrMoA钢带状组织与板条成分偏析断口386
12.4 轴心晶间裂纹断口395
12.5 灰条断口研究398
12.6 层状或台状断口399
12.7 层状撕裂断口401
12.8 亮线断口(质点偏析断口)——3CrNiMo电渣钢中的合金元素偏析及对钢力学性能的影响406
12.9 CrNiMo钢的白块断口及本质研究411
12.10 X65管线钢DWTT分离断口的显微分析413
第13章 异常断口417
13.1 黑脆断口418
13.2 白块断口及台阶花样419
13.3 鸟巢缺陷(内部裂纹)421
13.4 贝壳状断口425
第14章 树枝晶断口429
14.1 铸铁树枝晶断口430
14.2 易切削钢中的结晶台阶433
14.3 无电磁搅拌钢连铸坯树枝晶断口(疏松与树枝晶)435
14.4 38Si7钢电磁搅拌后的连铸坯疏松断口441
14.5 无电磁搅拌钢和电磁搅拌钢的树枝晶的特征444
第15章 典型缺陷范例分析447
15.1 连铸坯缺陷分析448
15.1.1 T23钢高压锅炉管坯低倍星状裂纹成因分析448
15.1.2 GCr15钢φ500mm连铸圆坯中心裂纹453
15.1.3 15CrMoG(300mm×320mm)连铸坯表面横向裂纹455
15.2 轧材缺陷分析458
15.2.1 12Mn2VB钢轧材裂纹分析459
15.2.2 T91轧材缩孔纵向断裂特征462
15.2.3 T23钢轧材缩孔纵向断裂特征464
15.2.4 SCM440钢轧材中心裂纹断口466
15.2.5 R55Cr3轧材回火脆性断裂特征468
15.2.6 GCr15钢棒材白点宏观特征469
15.2.7 42CrMo钢φ95mm棒材内裂分析470
15.2.8 12Cr1MoV钢φ80mm轧材表面纵裂缺陷473
15.3 钢结构件缺陷分析475
15.3.1 齿轮裂纹分析475
15.3.2 100t铁液车40Cr钢车轴断裂分析479
15.3.3 23MnNiMoCr54钢φ26mm热轧棒材链条脆断482
15.3.4 22CrMoH钢φ75mm后桥主动齿轮淬火裂纹483
15.3.5 35SiMnVB弹条延迟断裂分析487
参考文献494
^ 收 起
概述1
第1篇 理论篇——微观断裂机制
第1章 韧性断裂模式、韧窝形貌与微孔聚集断裂机制7
1.1 微孔聚集断裂8
1.1.1 韧窝底部有第二相质点的韧窝9
1.1.2 韧窝底部无第二相质点的韧窝15
1.2 剪切韧窝17
1.3 撕裂韧窝19
1.4 显微气孔韧窝21
第2章 解理断裂模式、河流形貌与解理分离机制25
2.1 解理台阶27
2.2 河流花样33
2.3 舌状花样36
2.4 扇形花样38
2.5 青鱼骨花样41
2.6 人字条纹42
2.7 解理羽毛42
2.8 瓦纳(Wallner)线花样43
第3章 准解理断裂机制45
第4章 沿晶断裂模式、石状(冰糖状)形貌与沿晶分离机制51
4.1 脆性沿晶断口52
4.1.1 冰糖状沿晶断口52
4.1.2 特殊沿晶断口56
4.1.3 绸缎状沿晶断口57
4.1.4 沿晶析出第二相薄片断口57
4.1.5 柱状晶断口62
4.1.6 晶界低熔点有害元素断口64
4.1.7 沿晶渗碳体自身解理断裂断口66
4.1.8 焊锡沿晶粒边界浸入断口69
4.2 沿晶韧性断口70
第5章 疲劳断裂模式、条带形貌与疲劳断裂机制83
5.1 疲劳源区断口86
5.2 疲劳扩展区断口101
5.3 疲劳瞬断区断口104
5.4 轮胎状疲劳断口105
5.5 人字形疲劳断口107
5.6 脊柱状疲劳断口108
5.7 海滩状疲劳断口108
5.8 峭壁状疲劳断口109
5.9 高温合金高周疲劳断口109
第6章 应力腐蚀断裂机制111
6.1 应力腐蚀断裂112
6.2 双相不锈钢应力腐蚀断裂114
第2篇 应用篇——典型断口组织与缺陷
第7章 显微组织与断口显微特征119
7.1 显微断口分析方法120
7.2 珠光体断口特征121
7.3 片层珠光体组织的变形与断裂125
7.4 上贝氏体、下贝氏体断口特征126
7.5 魏氏组织(W)断口128
7.6 马氏体断口131
7.7 扫描电镜断口金相技术132
7.8 珠光体团与过热137
第8章 与气体有关的断口141
8.1 钢中气体元素的来源与控制142
8.2 白点断口143
8.3 钢坯白点——超级白点脆性断裂145
8.4 白点的微观特征150
8.5 棒材白点——60Si2Mn钢拉伸断口上的圆形白点154
8.6 S235JO钢板冲击断口上的白点157
8.7 DNVA钢板拉伸断口鸭嘴形白点161
8.8 X70板材拉伸断口上的鸭嘴形白点群特征163
8.9 大锻件氢致延迟裂纹断口171
8.10 几种典型的氢脆显微断口174
8.11 16MnR等压力容器用低合金钢板表面裂纹分析176
8.12 气泡的断口特征及鉴别181
8.13 S235JO钢板冲击断口上的凝固液滴——钢气球特征188
8.14 低碳高硫高铅易切削钢连铸坯气泡中的凝固液滴——泡中泡191
8.15 Q235B卷板冷弯试验裂纹分析192
8.16 S355J2W50mm厚板表面鸡爪形裂纹分析195
8.17 8622Hφ75mm棒材表面裂纹分析199
8.18 37Mn5φ75mm棒材表面裂纹分析200
8.19 S235JO冲击断口锈蚀特征202
8.20 Q690钢板冲击断口上的显微孔洞207
8.21 薄钢板——Q690D钢板拉伸断口的气泡209
8.22 GCr15钢220mm×480mm连铸坯气泡观察212
8.23 15CrMoR容器板材Z方向拉伸断口气泡观察221
8.24 12MnNiVR储罐用钢板拉伸断口上的气泡和气孔229
8.25 低碳高硫高铅易切削钢连铸坯内的气泡237
8.26 耐候钢SPA—H集装箱底侧架纵向裂纹分析249
8.27 37CrNiMo钢铸件皮下气泡的研究254
8.28 低碳钢鱼目断口及其本质257
8.29 气泡中的硫化锰铁单晶体259
8.30 50钢带材把手裂纹分析265
第9章 非金属夹杂物断口273
9.1 硫化物类(A)夹杂断口274
9.1.1 轧态变形硫化物274
9.1.2 铸态硫化物279
9.2 氧化物类(B)夹杂断口281
9.3 硅酸盐类(C)夹杂断口283
9.4 铝酸盐类夹杂断口286
9.5 尖晶石类夹杂断口289
9.6 氮化物夹杂断口293
9.7 单颗粒球状氧化物类(Ds)296
9.8 低碳高硫高铅易切削钢铅粒断口305
9.9 稀土元素对S20A钢硫化物形状的影响306
9.10 稀土镁球墨铸铁中的牛眼石墨307
9.11 几种特殊形态的晶体309
9.12 钢包结瘤311
9.13 钢帘线钢铸态夹杂物分析311
9.14 82MnA钢连铸坯磷化物Fe3P分析319
9.15 连铸坯中心附近的铸态硫化物324
9.16 浸入钢中的Fe2O3结晶球329
第10章 非金属夹杂物与裂纹萌生断口333
10.1 非金属夹杂物与裂纹萌生334
10.2 硫化物易切削性能336
10.3 夹杂物对轴承钢接触疲劳剥落的影响336
10.4 夹杂物对钢拉伸韧性断裂裂纹萌生动态观察340
10.5 硅酸盐与裂纹萌生341
10.6 12PCrNi1Mo钢管件断口上“小裂口”的观察343
10.7 耐火材料卷入钢液产生的夹渣断口344
10.8 保护渣卷入钢液产生的夹渣355
10.9 连铸坯非金属夹杂物断口363
第11章 易切削钢断口365
11.1 低碳高硫易切削钢断口366
11.2 低碳高硫高铅切削钢断口368
11.3 低碳高硫高铋易切削钢断口378
11.4 含锡易切削钢断口379
11.5 石墨易切削钢380
第12章 层状断口(条状硫化锰、氧化物、铝酸盐)381
12.1 木纹层状断口382
12.2 偏析线断口385
12.3 35CrMoA钢带状组织与板条成分偏析断口386
12.4 轴心晶间裂纹断口395
12.5 灰条断口研究398
12.6 层状或台状断口399
12.7 层状撕裂断口401
12.8 亮线断口(质点偏析断口)——3CrNiMo电渣钢中的合金元素偏析及对钢力学性能的影响406
12.9 CrNiMo钢的白块断口及本质研究411
12.10 X65管线钢DWTT分离断口的显微分析413
第13章 异常断口417
13.1 黑脆断口418
13.2 白块断口及台阶花样419
13.3 鸟巢缺陷(内部裂纹)421
13.4 贝壳状断口425
第14章 树枝晶断口429
14.1 铸铁树枝晶断口430
14.2 易切削钢中的结晶台阶433
14.3 无电磁搅拌钢连铸坯树枝晶断口(疏松与树枝晶)435
14.4 38Si7钢电磁搅拌后的连铸坯疏松断口441
14.5 无电磁搅拌钢和电磁搅拌钢的树枝晶的特征444
第15章 典型缺陷范例分析447
15.1 连铸坯缺陷分析448
15.1.1 T23钢高压锅炉管坯低倍星状裂纹成因分析448
15.1.2 GCr15钢φ500mm连铸圆坯中心裂纹453
15.1.3 15CrMoG(300mm×320mm)连铸坯表面横向裂纹455
15.2 轧材缺陷分析458
15.2.1 12Mn2VB钢轧材裂纹分析459
15.2.2 T91轧材缩孔纵向断裂特征462
15.2.3 T23钢轧材缩孔纵向断裂特征464
15.2.4 SCM440钢轧材中心裂纹断口466
15.2.5 R55Cr3轧材回火脆性断裂特征468
15.2.6 GCr15钢棒材白点宏观特征469
15.2.7 42CrMo钢φ95mm棒材内裂分析470
15.2.8 12Cr1MoV钢φ80mm轧材表面纵裂缺陷473
15.3 钢结构件缺陷分析475
15.3.1 齿轮裂纹分析475
15.3.2 100t铁液车40Cr钢车轴断裂分析479
15.3.3 23MnNiMoCr54钢φ26mm热轧棒材链条脆断482
15.3.4 22CrMoH钢φ75mm后桥主动齿轮淬火裂纹483
15.3.5 35SiMnVB弹条延迟断裂分析487
参考文献494
^ 收 起
姜锡山，1942年1月15日生，长春人，1966年毕业于吉林大学物理学院金属物理专业，现为研究员级高级工程师。30多年来，一直在北满特殊钢股份有限公司从事特殊钢质量检验与科研工作，并对特殊钢的金相组织、热处理工艺和断裂行为的规律进行研究，主要业绩如下：
1、发表两部个人技术专著：《特殊钢金相图谱》，机械工业出版社出版；《特殊钢缺陷分析与对策》，化学工业出版社出版。
2、在国际学术会议发表学术论文7篇，其中《钢中硫化锰铁单晶体发现与研究》在第四届国际电子显微镜会议发表后受到与会专家的高度评价，被中国金属学会评为优秀论文，被黑龙江省评为科技进步一等奖。
3、在国内一级和二级科技刊物发表特殊钢学术论文近百篇。
4、在《知识就是力量》、《金属世界》等科普刊物发表科普作品50多篇。1998年任北满科学技术协会秘书长。1991年至2001年任黑龙江省七届、八届政协委员。
2002年至2007年10月在中国信息协会任信息化研究部副主任。2007年10月至2008年10月，南钢集团特聘扫描电镜技术专家。
^ 收 起
1、发表两部个人技术专著：《特殊钢金相图谱》，机械工业出版社出版；《特殊钢缺陷分析与对策》，化学工业出版社出版。
2、在国际学术会议发表学术论文7篇，其中《钢中硫化锰铁单晶体发现与研究》在第四届国际电子显微镜会议发表后受到与会专家的高度评价，被中国金属学会评为优秀论文，被黑龙江省评为科技进步一等奖。
3、在国内一级和二级科技刊物发表特殊钢学术论文近百篇。
4、在《知识就是力量》、《金属世界》等科普刊物发表科普作品50多篇。1998年任北满科学技术协会秘书长。1991年至2001年任黑龙江省七届、八届政协委员。
2002年至2007年10月在中国信息协会任信息化研究部副主任。2007年10月至2008年10月，南钢集团特聘扫描电镜技术专家。
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《钢铁显微断口速查手册》共分为理论篇和应用篇，第1篇为理论篇——微观断裂机制，以图文并茂的形式汇集了韧性断裂、解理和准解理断裂、沿晶断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂等典型断裂行为的扫描电镜图片，通过对材料断裂的微观或亚微观内在因素、断裂过程与滑移带、显微组织、裂纹萌生、位错机制之间关系等的分析，进行了微观断裂机制解释。第2篇为应用篇——典型断口组织与缺陷，是微观断裂机制的应用，较全面地汇集了我国一些钢铁和机械企业生产和使用的钢材与钢构件公认的典型断口组织与缺陷；并结合相应钢种物理和力学冶金行为对图片中的宏观和微观特征进行了描述和说明。
本手册可供从事冶金、机械的科研、工程技术人员以及有关高等院校师生参考。
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