核電站用高導(dǎo)磁球墨鑄鐵材料研究與應(yīng)用.pdf

1、磁軛鑄件是核電站控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中重要部件,由于控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是反應(yīng)堆中唯一運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),因此要求整套機(jī)構(gòu)具有很高的可靠性和安全性,屬質(zhì)量一級(jí)設(shè)備.秦山一期核電工程使用的磁軛部件是由10號(hào)鍛鋼加工制造而成,但在制造和使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn),該設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)工藝復(fù)雜,材料利用率低,成本較高.同時(shí),由于用量少,國(guó)內(nèi)大型鋼鐵廠無(wú)法按照核電標(biāo)準(zhǔn)來(lái)特殊生產(chǎn)10號(hào)鍛鋼,造成材料性能不穩(wěn)定,尤其是磁性能無(wú)法保證,從而影響整套控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性.近年來(lái),國(guó)外核發(fā)

2、達(dá)國(guó)家核電站控制棒磁軛件已開始采用高導(dǎo)磁鑄鐵材料,如法國(guó)日蒙公司采用高導(dǎo)磁鑄鐵材料制造控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)磁軛件,但國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)的技術(shù)資料.該文以10號(hào)鍛鋼為對(duì)比材料,進(jìn)行了具有低成本、高磁導(dǎo)率和良好綜合性能的球墨鑄鐵材料研究.根據(jù)材料磁性能和力學(xué)性能的要求,設(shè)計(jì)出材料的成分和顯微組織,探討了合金元素和熱處理工藝對(duì)顯微組織、磁性能和力學(xué)性能的影響,測(cè)試了材料的磁性能、高溫性能、電阻率、熱物理性能和減震性能,并進(jìn)行了生產(chǎn)驗(yàn)證.結(jié)果表明:隨含硅量

3、的增加,所研究球鐵材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和最大磁導(dǎo)率增加,抗拉強(qiáng)度增加,斷后伸長(zhǎng)率和沖擊韌性下降;隨碳含量增加,鑄鐵中石墨數(shù)量增加、尺寸減小.磁性能在w(C)=2.9％時(shí)出現(xiàn)峰值,碳含量高于或低于該值,最大磁導(dǎo)率和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度均降低.組織中存在片狀石墨或球化率低是較低碳含量球鐵磁性能低的主要原因;與低溫退火相比,高溫退火可使球鐵的磁性能大幅度提高,最大可提高71.4％.鐵素體晶粒長(zhǎng)大是高溫退火條件下磁性能提高的主要原因;合金成分為w(C