核電用不銹鋼不同溫度下加速熱老化行為研究.pdf

1、雙相不銹鋼兼具奧氏體鋼和鐵素體鋼的優(yōu)點(diǎn)，因具有良好的抗應(yīng)力腐蝕和優(yōu)異的機(jī)械性能而廣泛應(yīng)用于壓水堆核電站一回路冷卻劑管道壓力邊界。在反應(yīng)堆冷卻劑運(yùn)行溫度(288～327℃)下長(zhǎng)期服役，雙相不銹鋼會(huì)發(fā)生熱老化脆化現(xiàn)象，導(dǎo)致強(qiáng)度升高、韌性和延性降低，隨著服役時(shí)間的延長(zhǎng)，熱老化程度不斷加深，導(dǎo)致材料的臨界裂紋尺寸下降，從而影響一回路壓力邊界的完整性和核電站的安全運(yùn)行。因此，研究熱老化后雙相不銹鋼的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能有著至關(guān)重要的工程實(shí)踐意義。<

2、br>　　本文采用金相顯微鏡、透射電鏡、顯微維氏硬度測(cè)試和微型杯突試驗(yàn)對(duì)在400℃和350℃下加速熱老化不同時(shí)間后的Z3CN20-09M鑄造雙相不銹鋼的顯微組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度、微型杯突力學(xué)性能進(jìn)行了研究，采用掃描電鏡對(duì)其微型杯突試樣斷口形貌進(jìn)行了觀察，并對(duì)該鋼在對(duì)400℃和350℃下的熱老化行為進(jìn)行了對(duì)比分析，得出了如下主要結(jié)論:
　　Z3CN20-09M鑄造雙相不銹鋼的顯微組織為奧氏體基體上分布少量連續(xù)或不連續(xù)的島狀、條帶狀和花

3、邊狀的鐵素體，在400℃和350℃下短時(shí)老化后，其組織形態(tài)和鐵素體的含量基本沒(méi)有變化。熱老化后，奧氏體中位錯(cuò)密度有所降低，而鐵素體中的位錯(cuò)數(shù)量沒(méi)有明顯的變化，但位錯(cuò)線周圍有少量第二相粒子析出，且隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)析出物數(shù)量趨于減少，尺寸略有增大，400℃下位錯(cuò)線上的析出相較350℃多。
　　在350℃和400℃等效熱老化時(shí)長(zhǎng)下，鑄造Z3CN20-09M鋼中鐵素體相的維氏顯微硬度和微型杯突比強(qiáng)度Pu/t20隨著熱老化時(shí)間的延長(zhǎng)而先增大

4、后減小，在350℃和400℃分別熱老化419h和100h時(shí)出現(xiàn)小的峰值，之后隨著熱老化時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，兩者的增加幅度趨緩。在兩種溫度的等效熱老化時(shí)長(zhǎng)下，奧氏體相的顯微硬度和比屈服強(qiáng)度Py/t20變化不明顯，而微型杯突比斷裂能Ef/t則有所下降。
　　Z3CN20-09M鋼微型杯突試樣斷裂始于試樣的外表面褶皺處，且多為鐵素體和奧氏體的相界面處。斷口擴(kuò)展區(qū)上可見(jiàn)大小不一、深淺不同的韌窩，且韌窩在變形過(guò)程中被拉長(zhǎng)、拉扁。在350℃和4