Vol.22 No.5 肖纪美：材料物理教学体会 ·391· (4)第四象限的耐热钢却与第二象限的不锈 3《高速钢的金属学问题》四 钢相似：一般使用≤02%的低碳钢：至于使用温 度不高、或者使用时间不长、或者需要耐磨性， 70年代初，我从事含铝高速钢的研究，结合 则使用含碳量在02%0.4%范围内的中碳钢. 过去在美国从事这方面工作的体会，分“组织结 为了提高淬透性、耐磨性、耐蚀性、耐热性 构”、“力学性能“、“界面现象”3章，总结人们对 等，在这四大类钢中，常常加入合金元素，构成 高速钢的认识，在“结语“中所提出的21个论 合金钢.当钢不能满足性能的要求时，则需选用 点，是后来我构思的《材料学的方法论》o的重 非铁金属及其合金，甚至非金属材料.上述四大 要基础.本书的结构示于图4 类材料一结构、耐蚀、耐磨、耐热材料，可分别 (1)引言 用主要的使用性能：强度、耐蚀性、硬度、耐热性 来贯穿，这些主要性能在直径方向和圆弧方向 都有一定的联系： (2) (3) (4) (1)在一般情况下，强度随着硬度的提高而 组织结构 力学性能 界面现象 增加： (2)腐蚀与氧化都是材料与介质所发生的化 (5)结语 学变化： (③)应力腐蚀、磨蚀、热硬、热强这四类问题 图4《高速钢的金属学问题》的结构 分别联系相邻材料的主要性能. 4 《金属的韧性与韧化》 因此，对于给定化学成分的金属材料，有时 便很难划分为哪一类材料.例如：1Cr13不锈钢 关于“金属的强度与强化”，国内外已有大 既是耐锈又是耐热材料：皱青铜既是弹性材料 量的综合评述和专著，但对“金属的韧性与韧 又具备很好的耐蚀性，并且可以用作不起火花 化”，尚无专著.在70年代大量断裂失效分析的 的工具材料，等等. 科研实践的基础上，我建立了如图5所示的学 术体系：第1章从断裂事故引入断裂韧性的重 2《金属材料的腐蚀问题—腐蚀金 要性：第2及第34章分别论述缺口及裂纹断 属学》山 裂力学的基本原理；第5章“断裂韧性的意义” 是力学向金属学的转移，提出四方面的韧化措 该书结构如图3所示。在概论一金属腐 施；在第6章对断裂过程进行金属物理分析之 蚀原理之后，第2至第8章分论各类金属材料 后，第7及第8章为韧化工艺，由于焊接工艺的 的腐蚀问题：第9章则总结提高金属材料耐蚀 性的途径.这是按着“提出一分析一解决问题” (1)引言 的合理逻辑思维而构思的 (2)缺口断裂力学 裂纹断裂力学 (1)概论一金属腐蚀原理 分 峡口断裂韧性 袋纹断裂韧性 热力学一动力学一影响因素一防蚀设计 (3)线弹性 (4)弹塑性 (2) (3) 4) 5) Kic Kac e COD 钢铁 不锈钢 铜 铝 性 (⑤)断裂韧性的意义 (6) (7) (8) (6)断裂过程分析 镁钛 其他 多层 韧 ()韧化工艺 (8)焊接结构的 (9)提高金属材料耐蚀性的途径 断裂力学分析 化 图3《金属材料的腐蚀问题—腐蚀金属学》的结构 图5《金属的韧性与韧化》的结构V b l . 2 2 N o 一 5 肖纪美 : 材料 物理 教 学体会 (4) 第 四象 限 的耐热 钢 却 与第 二 象 限 的不 锈 钢 相 似 : 一 般使用 ` 0. 2 % 的低碳 钢 ; 至 于 使用 温 度 不高 、 或者使用 时 间不长 、 或者 需要耐磨性 , 则 使用含碳量 在 .0 2% 司.4 % 范 围内的中碳钢 . 为 了提 高淬透性 、 耐磨 性 、 耐蚀 性 、 耐热 性 等 , 在这 四 大类钢 中 , 常常加 入合金元素 , 构成 合金钢 . 当钢 不 能满足性 能的要 求时 , 则需 选用 非铁金属 及其合金 , 甚至 非金属 材料 . 上 述 四大 类材料— 结构 、 耐蚀 、 耐磨 、 耐 热材料 , 可 分别 用 主 要 的使用 性能 : 强度 、 耐蚀性 、 硬度 、 耐热性 来贯 穿 . 这些主 要 性能 在直径 方 向和 圆 弧方 向 都有 一 定的联系 : ( l) 在 一 般情况下 , 强度 随 着硬度 的提 高而 增加 ; ( 2 )腐蚀与氧化都是 材料与介质所发生 的化 学 变化 ; (3) 应力腐蚀 、 磨 蚀 、 热硬 、 热强 这 四类 问题 分 别联 系相 邻 材料 的主 要性 能 . 因此 , 对于给 定化 学成分 的金属 材料 , 有时 便很难划分 为哪 一 类材 料 . 例 如 : I C r l3 不锈 钢 既是耐锈又 是耐热材料 ; 破青 铜既 是 弹性材 料 又具备很好 的耐蚀性 , 并且 可 以用作不 起 火花 的 工 具材料 , 等 等 . 3 《高速钢 的金属学 问题》 【21 7 0 年代初 , 我 从事含铝高速钢 的研究 , 结合 过去在美 国从事这方面工 作 的体会 , 分 “ 组织结 构 ” 、 “ 力学性 能 “ 、 “ 界面现象 ” 3 章 , 总 结人们对 高速钢 的认识 , 在 “ 结语 “ 中所提 出的 21 个 论 点 , 是 后 来我构 思 的 《材料学 的方法论 ) 【10 的重 要基础 . 本 书 的 结 构示于 图 4 . { ( 1) 弓,言 … ( 2 ) 组织结构 ( 3 ) 力学性能 ( 4 ) 界面现象 ( 5 ) 结语 图 4 《高速钢 的金属 学问题》的结构 2 《金属材料的腐蚀 问题— 腐蚀金 属 学》 川 该书结构 如图 3 所示 . 在概论— 金 属腐 蚀原 理之后 , 第 2 至 第 8 章分 论各类金属 材料 的腐蚀 问题 ; 第 9 章 则总结提 高金 属材料 耐蚀 性 的途径 . 这是按着 “ 提 出一分析一解 决问题 ” 的合理逻辑 思 维而 构 思 的 . 4 《金属 的韧性与韧化》 【31 关 于 “ 金属 的强度 与强化 ” , 国 内外 已 有 大 量 的综 合评述和 专 著 , 但对 “ 金属 的韧性与韧 化 ” , 尚无专著 . 在 70 年 代大 量断裂失效分析 的 科研实 践的基础上 , 我 建立 了如 图 5 所 示 的学 术体系 : 第 1 章 从断 裂事 故引 入断裂韧 性 的重 要性 ; 第 2 及第 3科 章分 别论述缺 口 及裂 纹断 裂 力学 的基本原理 ; 第 5 章 “ 断裂韧性 的意义 ” 是 力学 向金属 学 的转 移 , 提 出 四方面 的韧化措 施 ; 在第 6 章对 断裂过程进行 金属物理 分析之 后 , 第 7 及 第 8 章 为韧 化工 艺 , 由于焊接 工 艺 的 ( l) 概论— 金 属腐蚀原理 热力学一 动力学一影响因 素 一防蚀设计 ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) 钢 铁 不锈钢 铜 铝 ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) 镁钦 其他 多层 ( 9 ) 提高金属材料耐蚀性的途径 ( l) 引言 裂纹断裂力学 韧 裂纹断裂韧性 性 A x c v (4 ) 弹塑性 凡 c nK c (5 ) 断裂韧性 的意义 (6 ) 断裂过程分析 韧 化 (7 )韧化工 艺 (8) 焊接结构 的 断裂力学分析 图 3 《金属材料 的腐蚀 问题— 腐蚀金属学》的结构 图 5 《金属的韧性与韧 化》的结构