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12NiCrMo压力容器钢的高温力学性能

2017-12-08 11:31 来源:中联钢
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经过多年探索研究,国际上普遍认为SA508-3钢是最适于制造核用压力容器锻件的材料。但随着反应堆压力容器趋向大型化和一体化,SA508-3钢对特厚截面上组织均匀性和稳定性难以保证。同时根据我国复杂的地理环境,具有更高强塑性和淬透性的承压材料12NiCrMo钢逐步替代SA508-3钢。 12NiCrMo钢渗碳体中Cr含量较高,增大了基体的形变抗力,同时提高了钢淬透性及服役期间的稳定性。科研人员针对承压材料12NiCrMo钢,在Gleeble-1500D热模拟机上采用凝固法在800~1250℃范围内进行高温拉伸试验,通过对抗拉强度、断面收缩率、断口形貌等分析,掌握该材料在高温使用情况下的组织性能变化规律。试验材料为12NiCrMo钢,各种元素成分均在ASMESA-508/SA-508M标准范围内,主要化学成分见表1。轧制后显微组织主要为大量板条状马氏体及贝氏体的混合组织,板条状马氏体沿奥氏体晶界产生,同时由于12NiCrMo钢含有Cr较高,形成细小的Cr-C化合物,形成细小复杂的贝氏体组织,与文献所述基本吻合,测定其硬度为412HV。表1试验用钢的化学成分(质量分数,%) 元素CMnPSCrNiMo 实测0.120.360.00540.00342.403.640.60 ASMESA-508≤0.230.2~0.4≤0.02≤0.0151.5~2.92.8~3.90.4~0.6 根据国标GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》将12NiCrMo钢加工成Φ10mm×120mm的圆棒试样,轴向垂直于轧制方向进行取样,采用Gleeble-1500D模拟试验机对试样进行试验。将试样水平放置在试验台上,抽真空后进行试验。以10℃/s的速度加热至1250℃并保温3min,使各元素均匀化,之后以3℃/s的冷却速度降到拉伸测试温度(800、900、1000、1100、1150、1180、1200、1220、1230、1250℃),保温3min后,以ε=0.001s-1的形变速率进行拉伸至断裂为止。待拉伸结束后立刻喷水冷却试样,保留断口高温组织状态。在计算断面收缩率及抗拉强度后,对不同温度下水冷断口的硬度进行测定。 试验结果表明:(1)试验温度显著影响12NiCrMo钢的高温力学性能,在800~1200℃范围内,抗拉强度随温度的升高而降低,温度高于1100℃进行拉伸时,出现不同程度的动态回复及再结晶现象。(2)12NiCrMo钢的整体热塑性较好,断面收缩率在各温度区间下均大于40%,但存在偏向高温侧的第Ⅱ脆性区(1209~1230℃),该温度区间发生脆性断裂几率较大,断面收缩率最低时仅为50%。(3)12NiCrMo钢在1100℃、1250℃拉伸时,发生韧性断裂,形成断口主要为等轴韧窝,含有一定穿晶延性断裂。而1230℃拉伸断口形成明显的沿晶脆性断裂,裂纹起源于试样心部,并可看到二次裂纹形貌,脆性断裂主要与氧化物沿晶界析出有关。 (来源:钢铁产业)

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