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(qiáng)度和良好的低溫沖擊韌性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于核電壓力容器中。核電壓力容器是核電機(jī)組的關(guān)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(zhì)量對反應(yīng)堆安全運(yùn)行起著重要的作用。隨著反應(yīng)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(dòng)的現(xiàn)象，嚴(yán)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(shí)驗(yàn)室使用不同的冷卻方式模擬實(shí)際鍛件壁厚不同位置的冷卻條件，對比分析實(shí)驗(yàn)室不同冷卻條件下得到試樣與實(shí)際鍛件不同位置試樣的顯微組織和力學(xué)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(chǔ)上設(shè)計(jì)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(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1.厚大斷面SA508-3鋼鍛件實(shí)際解剖分

3、析
　　從純凈度、顯微組織、力學(xué)性能三個(gè)方面對實(shí)際鍛件進(jìn)行了解剖分析，結(jié)果表明，在鍛件化學(xué)成分、氣體含量、夾雜物控制良好的情況下，鍛件外壁的強(qiáng)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(dòng)的主要原因。
　　2.SA508-3鋼相變特征研究
　　利用Thermo-Calc熱力學(xué)軟件計(jì)算了SA508-3鋼的平衡相圖，使用熱膨脹儀、顯微硬度計(jì)測試了SA508

4、-3鋼平衡相變點(diǎn)和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)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(jìn)行表征。結(jié)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(dāng)冷速在0.35~20℃/s時(shí)，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(shí)驗(yàn)室使用不同冷卻方式模擬實(shí)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(shí)驗(yàn)室水冷模擬實(shí)際錐形筒體

5、的表面狀態(tài)，砂冷模擬實(shí)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(xì)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(dāng)冷速在0.