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1 球墨铸铁概论 小林俊郎1

1.1 铸铁的特征1

1.2 球墨铸铁8

1.2.1 历史8

1.2.2 制造方法9

1.2.3 石墨的球化理论12

1.2.4 热处理18

1.2.4.1 基体组织的形成和热处理18

1.2.4.2 基体组织对力学性能的影响21

1.2.4.3 基于合金化和热处理的强韧化29

1.2.4.4 奥氏体等温淬火球墨铸铁(ADI)38

参考文献47

2 静态拉伸性能 野口徹51

2.1 基本性能51

2.1.1 应力——应变曲线51

2.1.2 抗拉强度和延伸率52

2.1.3 屈服强度53

2.1.4.1 弹性模量的实测值54

2.1.4 弹性模量及泊松比54

2.1.4.2 铸铁弹性模量的力学探讨55

2.1.4.3 弹性模量随加载应力水平的变化57

2.2 球墨铸铁的静态断裂行为58

2.3 影响拉伸性能的各种因素61

2.3.1 化学成分61

2.3.2 珠光体面积比率及石墨面积比率63

2.3.3 石墨球比率65

2.3.4 等温淬火球墨铸铁的拉伸性能和热处理温度66

2.4 拉伸性能和硬度67

2.5 拉伸性能的非破坏性评价70

2.6 静态缺口强度73

2.7 抗拉强度的分散性75

2.8 铸件表面及缺陷的影响78

2.9 低温与高温的拉伸性能82

参考文献84

3 断裂韧性 小林俊郎88

3.1 断裂力学的概念88

3.1.1 线弹性断裂力学88

3.1.2 关于CTOD理论与J积分90

3.1.3 断裂韧性试验方法91

3.2 球墨铸铁的断裂机理96

3.3 断裂韧性的评价100

3.3.1 断裂韧性的定义100

3.3.2 动态断裂韧性及其存在的问题106

3.3.3 缺口形状和断裂韧性109

3.3.4 断裂韧性的判定112

参考文献115

4.1 低周疲劳基础118

4 低周疲劳性能 原田昭治118

4.2 各种因素对疲劳寿命的影响120

4.2.1 基体组织的影响120

4.2.2 石墨球数(或球径)及取样位置的影响123

4.2.3 其他因素——铸件表面、试验温度、平均应变、过大应变(超低周疲劳)、载荷形式、应变速率(冲击疲劳)等的影响125

4.3 疲劳机理131

4.3.1 裂纹萌生131

4.3.2 裂纹萌生、扩展的力学评价和寿命预测132

4.3.3 裂纹扩展速率曲线及裂纹扩展曲线133

4.3.4 断口分析138

4.3.5 疲劳寿命的模拟分析142

参考文献145

5 高周疲劳性能 原田昭治150

5.1 高周疲劳基础150

5.2 以断裂力学为基础的疲劳强度评价151

5.2.1 微小缺陷评价151

5.2.2 疲劳寿命的预测·评价154

5.3.1.1 石墨特性，基体组织及取样位置157

5.3.1 组织因素及热处理条件157

5.3 各种因素对疲劳强度的影响157

5.3.1.2 奥氏体等温淬火处理161

5.3.2 力学因素163

5.3.2.1 平均应力、应力比、预应变、残余应力、缺口等163

5.3.2.2 滚动疲劳、接触载荷168

5.3.3 环境因素及其他170

5.3.3.1 腐蚀疲劳170

5.3.3.2 试验温度172

5.4 超长寿命疲劳——S-N曲线的两段曲折174

5.5.1 小裂纹萌生、扩展178

5.5 疲劳断裂机理178

5.5.2 宏观裂纹扩展180

5.5.3 断口分析184

5.6 提高和改善材质的研究及其他185

参考文献192

6 强度可靠性评价 铃木秀人200

6.1 以统计处理和预防保证物理学为基础的可靠性保证200

6.1.1 以强度可靠性为基础的机械设计的构筑201

6.1.2 强度、寿命离散的统计处理202

6.1.3 各种铸造细观结构和可靠性变动的主要原因205

6.2 基于统计处理的强度可靠性评价法208

6.2.1 基于P-S-N线图的寿命保证208

6.2.1.1 球墨铸铁的疲劳寿命分布208

6.2.1.2 基于JSME标准的P-S-N线图的作法209

6.2.1.3 依据球墨铸铁的P-S-N线图的寿命保证210

6.2.2 运用极值分布的可靠性保证212

6.2.2.1 依据威布尔分布的寿命预测212

6.2.2.2 威布尔概率纸及其应用214

6.2.2.3 推定最大缺陷尺寸的二重指数分布218

6.3 依据预防保证物理的疲劳可靠性评价222

6.3.1 依据概率模型的疲劳机理分析222

6.3.1.1 折线分布模型223

6.3.1.2 概率模型的物理条件分析226

6.3.2 基于细观断裂力学的可靠性保证230

6.3.2.1 对裂纹萌生源的“细观断裂力学”评价231

6.3.2.2 依据P-S-N球仪的疲劳可靠性评价233

参考文献237

7.1.1 球墨铸铁件的改进和用途的扩大238

7.1 球墨铸铁制强度构件概述238

7 实用构件的强度评价 矢野 满238

7.1.2 新型球墨铸铁及其实例244

7.1.2.1 铁素体基球墨铸铁244

7.1.2.2 铁素体·珠光体混合基球墨铸铁245

7.1.2.3 珠光体基球墨铸铁246

7.1.2.4 奥氏体等温淬火处理球墨铸铁(ADI)248

7.1.3 球墨铸铁和零部件的实体强度评价249

7.2 实用构件的冲击强度评价251

7.2.1 关于冲击251

7.2.2 低速冲击试验252

7.2.3 高速冲击试验253

7.3 实用构件的疲劳强度评价257

7.3.1 部件实体疲劳试验257

7.3.2 部件实体的疲劳强度259

7.3.2.1 铁素体基球墨铸铁件259

7.3.2.2 铁素体·珠光体混合基球墨铸铁件264

7.3.2.3 珠光体基球墨铸铁件266

7.3.2.4 奥氏体等温淬火处理球墨铸铁件267

7.4 运用模型的强度分析法270

参考文献275

附录 断裂力学基础 原田昭治277

A 断裂力学基础277

A.1 何谓断裂力学277

A.2 断裂力学的历史279

B 线弹性断裂力学(LEFM)基础282

B.1 应力强度因子282

B.1.1 对缺口与裂纹应力集中处理的差异和断裂力学与线弹性缺口力学的引入282

B.1.2 裂纹构件的基本变形形式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型和裂纹尖端的应力分布284

B.1.3 基本裂纹构件的应力强度因子287

B.2.2 Dugdale模型289

B.2 裂纹尖端形成的屈服区289

B.2.1 裂纹尖端部屈服区的大小289

B.2.3 屈服区的形状293

B.2.4 不同应力状态(平面应力和平面应变)引起的屈服区的差异294

C 非线性与弹塑性断裂力学及断裂韧性试验296

C.1 弹塑性断裂力学参数298

C.1.1 裂纹尖端张开位移COD或者CTOD(Crackopening displacement or Crack tip opening displacement)298

C.1.2 J积分(Path-Independent Inegral)300

C.1.3 塑性应力强度因子及塑性应变强度因子305

C.2.1 平面应变断裂韧性试验306

C.2 断裂韧性试验306

C.2.2 JIC试验307

C.2.3 R曲线法308

C.2.4 JIC试验的优越性310

参考文献310

索引313

国际(SI)单位符号例及换算表347

表示10进倍数的SI的词头349

著者简历350