核电SA508-3钢奥氏体晶粒长大规律的研究
发布时间:2017-10-20 06:30
作者:互联网
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核反应堆压力容器作为压水堆
核电站中的关键设备,承担着固定和包容堆芯及堆内构建的作用。SA508-3
钢属于Mn-Mo-Ni型
低碳低
合金钢,因其具有高
强度、高
韧性以及较低的辐照脆化敏感性,在核
反应堆压力容器的壳体材料中得到了广泛应用。晶粒尺寸作为衡量微观组织与材料性能的重要
指标,一直受到国内外学者的高度关注。有研究者利用高温
热压缩试验及其后的保温实验,对该材料晶粒尺寸随变形量及加
热时间的变化情况进行了一定程度的探究。也有学者在现有
锻造工艺的
基础上,对SA508-3钢的化学成分、
金相组织及力学性能等进行了分析,探索出了该钢合理的
热处理工艺。更有学者利用
热塑性变形和定量金相分析法,探究了SA508-3钢经高温
热变形后的晶粒尺寸变化情况,并建立了动态
再结晶晶粒长大数学模型。目前,对于SA508-3钢在锻造前的加热保温过程中晶粒长大规律的研究相对较少,因此对该钢种
晶粒度的研究及晶粒长大模型的建立变得十分重要。太原科技大学材料科学与工程学院的研究者们利用箱式
电阻炉对SA508-3钢进行了不同条件下的加热保温实验,分别讨论了加热温度及保温时间对
奥氏体晶粒长大的影响。实验材料为经过锻造的SA508-3钢,该材料含有Mo、V等高
熔点合金元素,且C含量及合金元素含量均很低,属于低
碳低合金钢。试样采用10mm×10mm×15mm方形试块,所用设备为KBF1400箱式
电阻炉。为了得到奥氏体晶粒在不同条件下的变化规律,共设计了6组不同的加热温度,分别为950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃和1200℃,每组温度下,分别保温60min、180min、300min和600min。
冷却方式采用水淬,以便保留原奥氏体晶粒经保温长大后的形貌。将
研磨、
抛光后的试样放入配制好的
腐蚀液中,温度
控制在55℃左右,腐蚀时间为2min左右。后续利用ZaissImager显微镜拍取金相照片,并按照ASTM
标准测得该材料初始状态平均晶粒尺寸约为17.24μm。实验结果表明:(1)SA508-3钢MC型化合物的溶解温度大约处于1050~1100℃之间,温度低于1050℃时,晶粒生长缓慢,随温度的升高,生长速率增大。恒定保温时间,奥氏体晶粒平均直径与保温温度之间符合y=ax(a>1)型指数函数关系。(2)当保温温度一定时,在保温初期晶粒急剧长大,随时间的延长,晶粒长大趋势趋于平缓。奥氏体晶粒长大规律整体符合y=xn幂函数模型(n属于0至1之间)。(3)通过多元非线性回归,得到了不同保温温度和保温时间下的SA508-3钢奥氏体晶粒长大数学模型。(余冶)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。