微量锡和铈对核电压力容器用钢SA508CL.3热塑性的影响

发布时间：2020-03-29 13:09

【摘要】：SA508CL.3是典型的核电压力容器用钢,为更好地采用连铸工艺生产此种核电压力容器用钢,本文主要研究了该钢的热塑性以及微量元素Ce和Sn对其热塑性的影响。采用热模拟拉伸试验,得到材料的断面收缩率和应力应变曲线两方面的数据。然后采用扫描电子显微镜(SEM)分析材料的断裂机制,采用金相显微镜(OM)分析先共析铁素体对材料热塑性的影响,最后采用场发射扫描透射电子显微镜(FEGSTEM)分析析出物和微量元素晶界偏聚对材料热塑性的影响。未掺杂钢,Sn掺杂钢和Sn+Ce掺杂钢均在1300oC保温3分钟后以每秒5 oC的速率冷至不同的试验温度进行热拉伸试验。结果发现,在650-1050 oC温度范围内三种实验用钢存在热塑性低谷,其宽度分别675-870 oC,670-945 oC和690-875 oC温度范围,三种实验用钢的断面收缩率最低值分别出现在675 oC,700 oC和700 oC。Sn使此种核电压力容器用钢的热塑性低谷区宽化且加深,而Ce可抑制Sn的有害作用。Sn和Ce均发生明显的晶界偏聚。Sn偏聚使此钢的断裂机制倾向于沿晶断裂,从而降低钢的热塑性。Ce偏聚可在一定程度上抑制Sn的偏聚并有强化晶界的作用,从而提高钢的热塑性。除Sn和Ce的作用外,未掺杂钢在675 oC和Sn掺杂钢在675-700 oC的低塑性主要是由于原奥氏体晶界先共析铁素体薄膜析出,变形过程中应变集中于铁素体薄膜而导致材料断裂。未掺杂钢在700-950 oC,Sn掺杂钢在750-1000 oC以及Sn+Ce掺杂钢在700-950 oC温度范围内的低塑性主要是由于变形过程中的奥氏体晶界滑移引起的。未掺杂钢在950-1050 oC,Sn掺杂钢在1000-1050 oC和Sn+Ce掺杂钢在950-1050 oC温度范围内的高塑性主要是由变形过程中的动态再结晶引起的。
【图文】：

铁素体

其厚度大概为 5-20 μm，如图 1-2 所示。相对于奥氏体来说，铁动态回复比较容易，因此有较低的流动应力，，这就导致了应力会在铁素上集中，这些薄膜状的铁素体通常是变形的过程中的应力促进其形成。因此塑性变形应力集中会导致孔洞的形成，孔洞形成的位置通常是在晶界的 MnS 夹杂物。Dong 等人[18]从热力学和动力学两个角度研究了低相变机制，温度，化学组分等 6 个方面的因素对变形促进铁素体形成的时，Eghbali 等人[20]从应变量和应变速率的角度系统地研究了低碳 Nb 金钢的形变诱导铁素体的形成机制和影响因素。此外，Wang 等人[19]对进形成铁素体的过程进行了系统的模拟，并且分析了其机制。

示意图,热模拟,拉伸试样,长方体

2.2 试样加工采用线切割机将未掺杂钢，Sn 掺杂钢和 Sn+Ce 掺杂钢三种实验用钢的钢板着轧制方向切割成 97*12*12mm3的长方体，然后在车床上对上述长方体试样行车削加工，图 2-1 给出了车削加工的各个尺寸参数要求。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL351.6;TG142.1

【参考文献】