厚大斷面核電壓力容器SA508-3鋼鍛件低溫沖擊韌性研究.pdf

1、SA508-3鋼作為一種低碳低合金鋼以較高的強度和良好的低溫沖擊韌性等優(yōu)點，廣泛應用于核電壓力容器中。核電壓力容器是核電機組的關鍵部件，決定了核電站的安全性和服役年限。壓力容器鍛件質量對反應堆安全運行起著重要的作用。隨著反應堆壓力容器壁厚的增加，壁厚中心部位常出現(xiàn)低溫沖擊韌性偏低且波動的現(xiàn)象，嚴重降低了核電壓力容器服役安全性。針對此問題，本研究系統(tǒng)分析了核電壓力容器鍛件沿壁厚方向的顯微組織變化規(guī)律和 SA508-3鋼連續(xù)冷卻過程的相變特

2、征，通過在實驗室使用不同的冷卻方式模擬實際鍛件壁厚不同位置的冷卻條件，對比分析實驗室不同冷卻條件下得到試樣與實際鍛件不同位置試樣的顯微組織和力學性能，提出了影響鍛件壁厚中心位置低溫沖擊韌性的原因，在此基礎上設計了在不依賴于提升淬火過程冷卻速率的前提下，優(yōu)化鍛件壁厚中心位置粒狀貝氏體中馬氏體-奧氏體島（M-A島）的熱處理新工藝，提高了材料的低溫沖擊韌性。本論文的主要研究內容和結論如下：
　　1.厚大斷面SA508-3鋼鍛件實際解剖分

3、析
　　從純凈度、顯微組織、力學性能三個方面對實際鍛件進行了解剖分析，結果表明，在鍛件化學成分、氣體含量、夾雜物控制良好的情況下，鍛件外壁的強度和沖擊韌性良好，組織為馬氏體和下貝氏體；而鍛件心部低溫沖擊韌性較差，其粒狀貝氏體組織是低溫沖擊韌性較差且出現(xiàn)波動的主要原因。
　　2.SA508-3鋼相變特征研究
　　利用Thermo-Calc熱力學軟件計算了SA508-3鋼的平衡相圖，使用熱膨脹儀、顯微硬度計測試了SA508

4、-3鋼平衡相變點和連續(xù)冷卻轉變曲線，利用金相顯微鏡、掃描電鏡對不同冷速下的 SA508-3鋼微觀組織進行表征。結果表明，SA508-3鋼平衡態(tài)析出相主要有KSI碳化物、合金滲碳體、MC_SHP、M7C3等；連續(xù)冷卻過程中，當冷速在0.35~20℃/s時，組織以貝氏體為主，并隨冷速的增加，先后出現(xiàn)粒狀貝氏體、上貝氏體和下貝氏體；在實驗室使用不同冷卻方式模擬實際鍛件壁厚不同位置的冷卻條件，通過顯微組織對比分析，選擇實驗室水冷模擬實際錐形筒體

5、的表面狀態(tài)，砂冷模擬實際錐形筒體的心部狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)砂冷試樣的平均沖擊功顯著低于水冷試樣，隨著溫度的降低，兩者的差距變大；砂冷試樣的顯微組織為粒狀貝氏體，主要由貝氏體鐵素體基體和呈不規(guī)則塊狀或細條狀的M-A島組成，水冷試樣的顯微組織為馬氏體+下貝氏體。
　　3.SA508-3鋼亞溫淬火+回火熱處理工藝研究
　　研究了亞溫淬火對SA508-3鋼相變規(guī)律的影響，與正常奧氏體化的CCT曲線相比，800℃亞溫淬火提高淬透性。當冷速在0.