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褚武扬，乔利杰等 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030388674

商品编码：1257231225

包装：平装

出版时间：2014-08-01

页数：516

字数：650000

正文语种：中文

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氢脆和应力腐蚀：典型体系
	定价	188.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2013年11月
	开本	16开
	作者	褚武扬，乔利杰，李金许 等 著
	装帧	精装
	页数	572
	字数	650
	ISBN编码	9787030388674

内容介绍
《氢脆和应力腐蚀：基础部分》专门论述氢脆和应力腐蚀的基本概念和规律、特点和表征参量以及各种影响因素。详细介绍和阐述各种氢脆和应力腐蚀机理。全书分两卷共11章。第*卷为基础部分：第1章氢在材料中的行为，第2章氢损伤和氢致开裂，第3章氢致开裂理论，第4章应力腐蚀，第5章表面能降低引起的滞后断裂。第二卷为典型体系：第6章至第10章阐述各种材料（铁素体钢、奥氏体不锈钢、铝合金、钛合金、镍合金、镁合金、锆合金、铜合金、金属间化合物、非晶合金）的氢脆和应力腐蚀。第11章是滞后断裂力学参量测试方法。


目录
前言
基础部分
第1章 氢在材料中的行为
1.1 材料中氢的来源
1.1.1 制备和加工时氢的进入
1.1.2 服役环境中氢的进入
1.1.3 充氢技术
1.2 氢的溶解度
1.2.1 氢浓度的表征与测量
1.2.2 氢在金属中的溶解度
1.3 氢引起的晶体变化
1.3.1 氢致晶格畸变
1.3.2 氢致空位浓度升高
1.3.3 氢致非晶和氢致晶化
1.4 氢的扩散
1.4.1 浓度梯度扩散
1.4.2 扩散系数测量
1.4.3 扩散系数及其影响因素
1.4.4 应力诱导扩散和氢富集
1.4.5 氢迁移
1.5 氢陷阱
1.5.1 氢陷阱概述
1.5.2 氢陷阱的直接观察
1.5.3 陷阱参数测量
参考文献
第2章 氢损伤和氢致开裂
2.1 氢压裂纹
2.1.1 氢鼓泡和氢压裂纹
2.1.2 钢中白点
2.1.3 管线钢的H2S诱发裂纹
2.1.4 其他类型的氢压裂纹
2.2 高温氢蚀
2.2.1 高温氢蚀概述
2.2.2 氢蚀机理
2.2.3 氢蚀的影响因素及对策
2.3 氢化物
2.3.1 氢化物及其特征
2.3.2 氢化物引起的损伤
2.3.3 氢化物的应用
2.4 氢致马氏体相变
2.4.1 奥氏体不锈钢的氢致马氏体相变
2.4.2 其他合金中的氢致马氏体相变
2.4.3 氢致马氏体损伤
2.4.4 氢致马氏体相变机理
2.5 氢对材料性能的影响
2.5.1 氢的有益作用
2.5.2 氢对物理性能的影响
2.5.3 氢对力学性能的影响
2.6 原子氢引起的塑性损失和滞后开裂
2.6.1 氢致塑性损失
2.6.2 氢致滞后开裂
2.6.3 影响氢致滞后开裂的因素
参考文献
第3章 氢致开裂理论
3.1 不涉及塑性变形的氢致开裂机理
3.1.1 氢压理论
3.1.2 弱键理论
3.1.3 氢吸附降低表面能理论
3.1.4 应力诱导氢化物滞后开裂机理
3.2 氢促进局部塑性变形
3.2.1 氢促进位错的发射和运动
3.2.2 氢促进局部塑性变形
3.2.3 氢促进局部塑性变形的原因
3.3 氢促进塑性变形导致滞后开裂的机理
3.3.1 塑性变形导致裂纹形核
3.3.2 氢促进塑性变形导致裂纹形核
3.3.3 氢促进塑性变形导致滞后开裂的机理
参考文献
第4章 应力腐蚀
4.1 应力腐蚀概论
4.1.1 腐蚀分类
4.1.2 应力腐蚀体系
4.1.3 应力腐蚀的表征参量
4.1.4 影响应力腐蚀的因素
4.1.5 区分应力腐蚀类型的方法
4.2 应力和应变在应力腐蚀中的作用
4.2.1 压应力对应力腐蚀的影响
4.2.2 剪应力引起的应力腐蚀
4.2.3 预应变对应力腐蚀的影响
4.2.4 腐蚀疲劳
4.3 氢在阳极溶解型应力腐蚀中的作用
4.3.1 应力腐蚀时氢的进入
4.3.2 氢对腐蚀产物膜的影响
4.3.3 氢促进均匀腐蚀
4.3.4 氢促进阳极溶解型应力腐蚀
4.4 腐蚀促进局部塑性变形
4.4.1 腐蚀产物膜引起的拉应力
4.4.2 膜致应力促进局部塑性变形
4.5 阳极溶解型应力腐蚀机理
4.5.1 膜致脆断机理
4.5.2 氧化膜开裂机理
4.5.3 滑移溶解机理
4.5.4 择优溶解机理
4.5.5 腐蚀促进塑性变形导致应力腐蚀的机理
4.5.6 膜致应力促进塑性变形导致应力腐蚀
参考文献
第5章 表面能降低引起的滞后断裂
5.1 液体金属脆
5.1.1 液体金属脆和滞后断裂
5.1.2 液体金属脆的影响因素
5.1.3 液体金属脆机理
5.2 玻璃中裂纹亚临界扩展
5.2.1 玻璃中裂纹亚临界扩展特征
5.2.2 影响玻璃亚临界裂纹扩展的因素
5.2.3 玻璃亚临界裂纹扩展机理
5.3 陶瓷的滞后开裂
5.3.1 陶瓷的亚临界裂纹扩展
5.3.2 影响陶瓷亚临界裂纹扩展的因素
5.3.3 铁电陶瓷在恒电场下的亚临界裂纹扩展
5.3.4 陶瓷的氢致开裂
5.3.5 陶瓷亚临界裂纹扩展机理
参考文献
典型体系
第6章 铁素体钢的氢脆和应力腐蚀
6.1 铁素体钢的氢脆
6.1.1 铁素体钢氢脆概述
6.1.2 高强度钢的可逆氢脆和滞后开裂
6.1.3 低强度钢的可逆氢脆和滞后断裂
6.2 高强度钢在水介质中的应力腐蚀
6.2.1 高强度钢在含水介质中的应力腐蚀规律
6.2.2 高强钢水中应力腐蚀的影响因素
6.3 中低强度钢在特殊介质中的应力腐蚀
6.3.1 油管钢H2S应力腐蚀
6.3.2 埋地管线的土壤应力腐蚀
6.3.3 低强度钢在热碱中的应力腐蚀
6.3.4 低强度钢在硝酸盐中的应力腐蚀
6.3.5 低强度钢在其他介质中的应力腐蚀
参考文献
第7章 奥氏体不锈钢的氢脆和应力腐蚀
7.1 奥氏体不锈钢的氢脆
7.1.1 奥氏体不锈钢的氢致塑性损失
7.1.2 奥氏体不锈钢的氢致滞后断裂
7.2 奥氏体不锈钢的应力腐蚀
……
第8章 铝合金的氢脆和应力腐蚀
第9章 钛合金的氢脆和应力腐蚀
第10章 镍、镁、锆、铜合金以及金属间化合物和非晶合金的氢脆和应力腐蚀
第11章 滞后断裂力学参量测试方法
附录本书所用单位的换算

《氢脆与应力腐蚀：典型体系》 引言：材料失效的隐形杀手 金属材料在现代工业中扮演着至关重要的角色，从航空航天到石油化工，从桥梁建筑到日常消费品，它们无处不在。然而，这些强大的材料并非坚不可摧。在特定的环境下，微小的裂纹可以迅速蔓延，导致灾难性的结构失效。氢脆和应力腐蚀正是金属材料面临的两种最普遍且危险的失效机制。它们如同隐形的杀手，悄无声息地侵蚀着材料的完整性，给工程安全和经济发展带来巨大的挑战。 本书的出版，旨在深入剖析氢脆和应力腐蚀这两种复杂现象，聚焦于它们在典型金属体系中的表现，为材料科学家、工程师以及相关领域的研究人员提供一份全面、系统的参考。我们期望通过对这些关键问题的深入探讨，能够提升公众对材料失效机理的认知，并为开发更具抗性、更可靠的金属材料提供理论指导和实践依据。 第一章：氢脆——氢元素对金属的“背叛” 氢，作为宇宙中最轻盈、最丰富的元素，在许多工业过程中扮演着不可或缺的角色。例如，在炼油、焊接、酸洗等环节，氢气的使用几乎是必然的。然而，当这些氢原子以原子态渗入金属晶格时，它们就可能成为材料的“叛徒”。 本章将首先介绍氢脆的基本概念，阐述氢原子如何在金属内部聚集，并对金属的力学性能产生负面影响。我们将详细探讨氢致裂纹的萌生和扩展机制，分析氢原子对位错运动的阻碍作用，以及它们如何降低材料的韧性和延展性。 随后，我们将聚焦于几种典型金属体系中氢脆的表现。这包括： 钢铁材料： 钢铁是应用最广泛的金属材料之一。本章将重点分析高强度钢、奥氏体不锈钢等在不同含氢环境下可能发生的氢脆现象，探讨其失效特征和影响因素，例如屈服强度、马氏体含量、晶界特性等。 铝合金： 铝合金因其轻质高强的特性，在航空航天和汽车工业中备受青睐。我们将讨论铝合金中氢脆的诱因，如加工过程中的氢吸收，以及氢对铝合金疲劳性能的恶化作用。 钛合金： 钛合金以其优异的比强度和耐腐蚀性而闻名，但其对氢的敏感性也使其在特定环境下容易发生氢脆。本章将分析钛合金中氢的固溶强化机制，以及氢在钛合金中的扩散行为和对断裂韧性的影响。 此外，本章还将讨论影响氢脆的各种因素，如应力状态、温度、氢分压、材料微观结构以及表面处理工艺等，并初步介绍一些抑制氢脆的常用方法。 第二章：应力腐蚀——拉应力和腐蚀环境的“双重打击” 如果说氢脆是氢元素单方面的“背叛”，那么应力腐蚀则是应力和腐蚀环境“合谋”下的失效。在持续的拉应力和特定腐蚀介质的双重作用下，金属材料会发生选择性溶解或形成脆性相，导致裂纹的萌生和扩展，最终发生脆性断裂。应力腐蚀的破坏力极强，往往发生在材料的承载过程中，其失效过程难以预测且后果严重。 本章将深入探讨应力腐蚀的基本原理，包括其断裂的宏观和微观特征。我们将详细阐述几种主要的应力腐蚀断裂机制： 阳极溶解控制机制： 解释在腐蚀介质中，金属表面发生阳极溶解，裂纹尖端在高应力下加速溶解，从而导致裂纹扩展。 钝化膜破裂-重钝化机制： 分析在腐蚀性介质中，金属表面形成的钝化膜在应力作用下破裂，随后在裂纹尖端重新钝化，形成周期性的破裂和重钝化过程，驱动裂纹扩展。 氢致断裂机制： 尽管与第一章的氢脆有所侧重，但本章将进一步探讨在应力腐蚀过程中，腐蚀介质产生的氢原子如何与应力协同作用，加速材料的断裂。 随后，我们将重点分析应力腐蚀在典型金属体系中的表现，以及不同介质下的失效特征： 碳钢与低合金钢： 在氯化物、硫化物等介质中的应力腐蚀开裂（SCC）是工程中常见的问题。本章将分析其断裂模式、影响因素（如氯离子浓度、pH值、应力水平）以及疲劳寿命的降低。 不锈钢： 奥氏体不锈钢在许多应用中表现出优异的耐腐蚀性，但其在氯化物等介质中对SCC尤为敏感。我们将深入研究其SCC的诱因，包括材料成分、晶间腐蚀、敏化处理等，以及防护措施。 铝合金： 铝合金在海洋环境、航空结构中也面临着SCC的风险。本章将分析其在氯化物、水蒸气等介质中的SCC行为，以及合金元素对SCC敏感性的影响。 镍基合金： 镍基合金在高温、高压、腐蚀性环境中广泛应用，如核电站和航空发动机。本章将讨论其在特定介质（如高温水、蒸汽）下的SCC行为，以及影响因素。 最后，本章将总结影响应力腐蚀的各种因素，包括腐蚀介质的成分与浓度、温度、应力类型与水平、材料的微观结构与表面状态等，并介绍用于评估和预测SCC风险的方法。 第三章：典型体系的协同作用与失效模式 在实际工程应用中，氢脆和应力腐蚀并非孤立存在，它们常常相互关联，协同作用，使得材料失效的机理更加复杂。例如，在某些腐蚀环境中，氢的产生和吸收是应力腐蚀的重要驱动力之一。 本章将进一步深入探讨氢脆和应力腐蚀在特定典型体系中的协同作用。我们将分析： 含氢腐蚀环境下的应力腐蚀： 聚焦于一些特定的腐蚀环境，如酸性介质、含硫环境，这些环境既可能导致氢的产生，又会引发应力腐蚀。我们将研究氢在这些体系中如何加速SCC的发生和发展。 不同材料组合下的失效分析： 在复杂的工程结构中，常常会遇到不同金属材料的连接与使用。本章将讨论在含有氢源或腐蚀性介质的特定工作条件下，不同金属组合可能出现的联合失效模式。 疲劳与氢脆/应力腐蚀的相互影响： 疲劳是另一种常见的材料失效模式。本章将探讨疲劳载荷与氢脆和应力腐蚀的耦合作用，以及如何预测和控制在这种复杂载荷条件下的材料寿命。 结论：走向更可靠的材料未来 本书的最后一章将对前述内容进行总结，并展望未来研究方向。我们将强调： 失效机理的深度理解： 强调对氢脆和应力腐蚀的微观机制进行更深入的研究，利用先进的表征技术揭示其在原子、分子层面的行为。 预测与评估方法的进步： 探讨开发更精确、更可靠的材料寿命预测模型，以应对复杂工程环境下的失效风险。 新型防护技术的研发： 鼓励发展新型的防腐蚀涂层、表面处理技术，以及合金设计策略，以提高材料的抗氢脆和抗应力腐蚀性能。 跨学科合作的重要性： 强调材料科学、化学、力学等领域之间的紧密合作，共同攻克材料失效的难题。 《按需印刷] 氢脆和应力腐蚀：典型体系》旨在为读者提供一个关于金属材料失效机制的全面视角。我们希望通过对这些重要问题的深入探讨，能够激发更多的研究和创新，为建设更安全、更可靠的工程结构贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

最后，我想强调的是，这本书对于培养下一代材料科学家和工程师至关重要。通过系统学习这些关于材料失效的知识，未来的工程师将能够更好地理解材料的本质，更有效地设计和使用材料，从而为社会的可持续发展做出更大的贡献。本书的内容涵盖了从微观机理到宏观应用，从基础理论到工程实践，形成了一个完整的知识链条，能够帮助年轻一代建立起扎实而全面的专业基础，为他们未来的职业生涯打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

值得一提的是，本书在论述过程中，并没有回避一些争议和尚待解决的问题。作者以一种客观公正的态度，对不同观点进行了梳理和评述，并指出了当前研究的局限性。这一点非常可贵，它表明作者并没有试图将一切都“定论”，而是鼓励读者进行批判性思考。例如，在讨论某些合金体系的氢脆敏感性时，书中就列举了不同研究者提出的不同解释，并分析了各自的优缺点。这种严谨的研究态度，让我对本书的专业性和可信度有了更高的评价。

评分☆☆☆☆☆

对于研究人员而言，这本书无疑是一份宝贵的参考资料。它不仅总结了当前该领域研究的最新进展，还指出了未来可能的研究方向。书中引用了大量的文献，为读者提供了进一步深入研究的线索。特别是关于新型抗氢脆和抗应力腐蚀材料的开发，书中介绍了一些前沿的思路和方法，例如纳米结构材料、表面涂层技术以及新型合金设计等。这些内容对于那些希望在这一领域做出原创性贡献的研究者来说，具有极大的启发意义。我自己在研究中就曾遇到一些棘手的难题，通过查阅本书，我获得了新的灵感和研究思路，这极大地推动了我的课题进展。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我尤其对书中关于典型体系的案例分析印象深刻。作者选择了几个在工业界应用广泛但又饱受氢脆和应力腐蚀困扰的材料体系，比如高强度钢、铝合金以及某些钛合金。对于每一个体系，都进行了细致的研究。书中不仅描述了这些材料在特定环境下的失效表现，更重要的是，它揭示了失效的具体原因，并提供了相应的解决方案。例如，在处理高强度钢在含硫环境下的应力腐蚀开裂问题时，作者详细讲解了硫化物如何与金属发生反应，促进氢的生成和扩散，并提出了包括表面处理、合金成分优化以及环境控制等多种应对策略。这种具体而深入的分析，对于我们实际解决工程问题提供了直接的指导，避免了理论与实践的脱节。

评分☆☆☆☆☆

一本关于材料科学的著作，深入探讨了两种极具破坏性的失效机制：氢脆和应力腐蚀。从我个人作为一名材料工程师的角度来看，这本书无疑是一座宝藏。首先，它非常系统地介绍了这两种现象的微观机理。作者并没有停留在宏观现象的描述，而是深入到原子层面的相互作用。例如，在讨论氢脆时，书中详尽地阐述了氢原子如何在金属晶格中扩散，如何在位错、晶界等缺陷处富集，以及它们如何降低金属的内聚力，最终导致脆性断裂。这一点非常重要，因为只有理解了微观机理，我们才能更有效地采取预防和控制措施。书中还引用了大量的实验数据和模拟结果来支撑这些理论，这使得内容既有严谨的科学依据，又具有很强的说服力。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于理解材料的长期服役性能至关重要。在许多关键工程领域，如航空航天、石油化工、海洋工程等，材料往往需要在苛刻的环境下承受长期的载荷和腐蚀。氢脆和应力腐蚀是导致这些结构失效的常见原因，一旦发生，后果往往是灾难性的。本书恰恰填补了这方面的知识空白，它提供的知识体系能够帮助工程师们在设计阶段就充分考虑这些潜在的风险，从而选择更合适的材料，设计更可靠的结构。书中对失效过程的细致刻画，让我能够更清晰地预见材料在不同工况下的行为，从而做出更明智的决策，最大程度地降低事故发生的概率。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书提供了一个非常全面的视角来审视氢脆和应力腐蚀这两个重要的材料失效问题。它不仅在理论上深入浅出，在实践层面也提供了宝贵的指导。作为一名长期从事材料研发和应用的工程师，我深知掌握这些知识的重要性。这本书的出版，无疑为整个材料科学和工程领域的研究人员和从业者提供了一个宝贵的学习和交流平台，对于提升材料的可靠性和安全性具有不可估量的意义。

评分☆☆☆☆☆

从经济效益的角度来看，这本书的价值也体现在它能够帮助企业避免因材料失效而造成的巨大损失。想象一下，一个关键的工业设备因为氢脆或应力腐蚀而突然发生故障，可能导致生产停滞、设备损坏，甚至引发安全事故。这些经济损失往往是天文数字。通过学习本书的知识，工程师们能够采取预防措施，延长设备的使用寿命，降低维修成本，从而创造更大的经济效益。这不仅仅是一本技术书籍，更是一本能够带来实际经济回报的投资指南。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏这本书的结构和逻辑。从基础理论到应用实例，再到测试评价，层层递进，非常清晰。作者的叙述语言也比较流畅，虽然是学术著作，但并不显得枯燥。即使是对于初学者，只要具备一定的材料科学基础，也能较好地理解书中的内容。例如，书中在介绍复杂概念时，常常会辅以图表和示意图，这极大地降低了理解的难度。这种良好的组织结构，使得本书不仅适合有经验的专家，也对初学者和学生具有很高的学习价值，能够帮助他们快速建立起对氢脆和应力腐蚀的全面认识。

评分☆☆☆☆☆

书中关于测试方法和评价标准的章节同样值得称赞。氢脆和应力腐蚀的测试往往具有一定的复杂性，需要特殊的设备和精密的程序。本书对常用的测试方法，如慢应变速率拉伸试验、静态断裂韧性试验、疲劳试验等，进行了详细的介绍，并解释了这些方法的原理和适用范围。此外，书中还总结了不同国家和行业在评价氢脆和应力腐蚀性能时所采用的标准，这对于保证测试结果的可比性和可靠性至关重要。作为一名需要进行材料性能评估的工程师，这部分内容为我提供了一套系统的方法论，让我能够更规范、更有效地开展相关工作。