微量錫和鈰對SA508CL-3鋼大線能量焊接熱影響區(qū)性能的影響.pdf

1、SA508CL-3是典型的低合金核壓力容器鋼，其具有中等的強(qiáng)度、良好的高溫性能、良好的抗中子輻照性、優(yōu)良的可鍛性和焊接性能，廣泛的應(yīng)用于電廠、核電站等重要設(shè)備的壓力容器。
　　由于工程結(jié)構(gòu)的大型化，導(dǎo)致更厚的鋼板應(yīng)用于工程中。一方面為了焊透這些厚鋼板，另一方面也為了減少焊接的道次，眾多的大線能量焊接方法應(yīng)用于其中。焊接時(shí)高的熱輸入直接帶來的后果就是熱影響區(qū)晶粒粗化，使得熱影響區(qū)的性能惡化，尤其是韌性。同時(shí)，在鋼材的冶煉中，越來越多

2、的廢鋼作為原料，而廢鋼會帶入一些微量雜質(zhì)元素，例如：Sn、Sb和As等。而這些微量雜質(zhì)對焊接組織性能也具有明顯的影響。
　　本文以SA508CL-3為研究對象，利用Gleeble熱模擬技術(shù)得到均一的，放大的熱影響區(qū)。分析材料在不同大線能量下的微觀組織變化、微量元素行為及其對熱影響區(qū)脆性的影響機(jī)理。
　　實(shí)驗(yàn)采用Gleeble-1500D熱模擬試驗(yàn)機(jī)，對純試樣、含Sn試樣和含Ce試樣進(jìn)行峰值溫度1320℃、線能量分別為30 k

3、J/cm、50 kJ/cm、70 kJ/cm、100 kJ/cm的熱模擬實(shí)驗(yàn)。然后對熱影響區(qū)進(jìn)行性能測試、組織觀察和機(jī)理分析。研究發(fā)現(xiàn)，對于純試樣，線能量從30 kJ/cm增至100 kJ/cm時(shí)，試樣的韌脆轉(zhuǎn)變溫度從-23℃增至-7℃，含Sn試樣的韌脆轉(zhuǎn)變溫度從-13℃增至-1℃，含Ce試樣的韌脆轉(zhuǎn)變溫度從-80℃增至-15℃，同時(shí)各線能量下均是含Ce試樣的韌脆轉(zhuǎn)變溫度最低，含Sn的最高，純試樣居中。經(jīng)過光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察分析

4、，確認(rèn)這種變化是由于微觀組織變化造成的。各成分試樣，高線能量下為粒狀貝氏體而低線能量下為板條貝氏體，中間線能量為混合組織。結(jié)果還發(fā)現(xiàn)添加 Ce的試樣，組織明顯細(xì)化。而且出現(xiàn)了貝氏體轉(zhuǎn)變延后的現(xiàn)象，說明稀土Ce對奧氏體的相變熱力學(xué)或動(dòng)力學(xué)有一定的影響。而添加Sn元素的試樣組織和純試樣沒有明顯的區(qū)別。實(shí)驗(yàn)中含Ce試樣30 kJ/cm時(shí)，具有極佳的韌性，其原因是晶粒細(xì)小、組織均勻、貝氏體板條細(xì)小、納米級的碳化物高度彌散分布。研究還發(fā)現(xiàn)了Ce在