2月1日12NiCrMo壓力容器鋼的高溫力學性能
發(fā)布時間:2018-06-21 09:00
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經過多年探索研究,國際上普遍認為SA508-3鋼是最適于制造核用壓力容器鍛件的材料。但隨著反應堆壓力容器趨向大型化和一體化,SA508-3鋼對特厚截面上組織均勻性和穩(wěn)定性難以保證。同時根據(jù)我國復雜的地理環(huán)境,具有更高強塑性和淬透性的承壓材料12NiCrMo鋼逐步替代SA508-3鋼。
12NiCrMo鋼滲碳體中Cr含量較高,增大了基體的形變抗力,同時提高了鋼淬透性及服役期間的穩(wěn)定性??蒲腥藛T針對承壓材料12NiCrMo鋼,在Gleeble-1500D熱模擬機上采用凝固法在800~1250℃范圍內進行高溫拉伸試驗,通過對抗拉強度、斷面收縮率、斷口形貌等分析,掌握該材料在高溫使用情況下的組織性能變化規(guī)律。試驗材料為12NiCrMo鋼,各種元素成分均在ASMESA-508/SA-508M標準范圍內,主要化學成分見表1。軋制后顯微組織主要為大量板條狀馬氏體及貝氏體的混合組織,板條狀馬氏體沿奧氏體晶界產生,同時由于12NiCrMo鋼含有Cr較高,形成細小的Cr-C化合物,形成細小復雜的貝氏體組織,與文獻所述基本吻合,測定其硬度為412HV。表1試驗用鋼的化學成分(質量分數(shù),%)
| 元素 | C | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
| 實測 | 0.12 | 0.36 | 0.0054 | 0.0034 | 2.40 | 3.64 | 0.60 |
| ASME SA-508 | ≤0.23 | 0.2~0.4 | ≤0.02 | ≤0.015 | 1.5~2.9 | 2.8~3.9 | 0.4~0.6 |
根據(jù)國標GB/T4338-2006《金屬材料高溫拉伸試驗方法》將12NiCrMo鋼加工成Φ10mm×120mm的圓棒試樣,軸向垂直于軋制方向進行取樣,采用Gleeble-1500D模擬試驗機對試樣進行試驗。將試樣水平放置在試驗臺上,抽真空后進行試驗。以10℃/s的速度加熱至1250℃并保溫3min,使各元素均勻化,之后以3℃/s的冷卻速度降到拉伸測試溫度(800、900、1000、1100、1150、1180、1200、1220、1230、1250℃),保溫3min后,以ε=0.001s-1的形變速率進行拉伸至斷裂為止。待拉伸結束后立刻噴水冷卻試樣,保留斷口高溫組織狀態(tài)。在計算斷面收縮率及抗拉強度后,對不同溫度下水冷斷口的硬度進行測定。試驗結果表明:(1)試驗溫度顯著影響12NiCrMo鋼的高溫力學性能,在800~1200℃范圍內,抗拉強度隨溫度的升高而降低,溫度高于1100℃進行拉伸時,出現(xiàn)不同程度的動態(tài)回復及再結晶現(xiàn)象。(2)12NiCrMo鋼的整體熱塑性較好,斷面收縮率在各溫度區(qū)間下均大于40%,但存在偏向高溫側的第Ⅱ脆性區(qū)(1209~1230℃),該溫度區(qū)間發(fā)生脆性斷裂幾率較大,斷面收縮率最低時僅為50%。(3)12NiCrMo鋼在1100℃、1250℃拉伸時,發(fā)生韌性斷裂,形成斷口主要為等軸韌窩,含有一定穿晶延性斷裂。而1230℃拉伸斷口形成明顯的沿晶脆性斷裂,裂紋起源于試樣心部,并可看到二次裂紋形貌,脆性斷裂主要與氧化物沿晶界析出有關。(心遠)
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