核电SA508-3钢奥氏体晶粒长大规律的

核反应堆压力容器作为压水堆核电站中的关键设备，承担着固定和包容堆芯及堆内构建的作用。SA508-3钢属于Mn-Mo-Ni型低碳低合金钢，因其具有高强度、高韧性以及较低的辐照脆化敏感性，在核反应堆压力容器的壳体材料中得到了广泛应用。晶粒尺寸作为衡量微观组织与材料性能的重要指标，一直受到国内外学者的高度关注。 有研究者利用高温热压缩试验及其后的保温实验，对该材料晶粒尺寸随变形量及加热时间的变化情况进行了一定程度的探究。也有学者在现有锻造工艺的基础上，对SA508-3钢的化学成分、金相组织及力学性能等进行了分析，探索出了该钢合理的热处理工艺。更有学者利用热塑性变形和定量金相分析法，探究了SA508-3钢经高温热变形后的晶粒尺寸变化情况，并建立了动态再结晶晶粒长大数学模型。目前，对于SA508-3钢在锻造前的加热保温过程中晶粒长大规律的研究相对较少，因此对该钢种晶粒度的研究及晶粒长大模型的建立变得十分重要。 太原科技大学材料科学与工程学院的研究者们利用箱式电阻炉对SA508-3钢进行了不同条件下的加热保温实验，分别讨论了加热温度及保温时间对奥氏体晶粒长大的影响。实验材料为经过锻造的SA508-3钢，该材料含有Mo、V等高熔点合金元素，且C含量及合金元素含量均很低，属于低碳低合金钢。 试样采用10mm×10mm×15mm方形试块，所用设备为KBF1400箱式电阻炉。为了得到奥氏体晶粒在不同条件下的变化规律，共设计了6组不同的加热温度，分别为950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃和1200℃，每组温度下，分别保温60min、180min、300min和600min。冷却方式采用水淬，以便保留原奥氏体晶粒经保温长大后的形貌。将研磨、抛光后的试样放入配制好的腐蚀液中，温度控制在55℃左右，腐蚀时间为2min左右。后续利用ZaissImager显微镜拍取金相照片，并按照ASTM标准测得该材料初始状态平均晶粒尺寸约为17.24μm。 实验结果表明： （1）SA508-3钢MC型化合物的溶解温度大约处于1050～1100℃之间，温度低于1050℃时，晶粒生长缓慢，随温度的升高，生长速率增大。恒定保温时间，奥氏体晶粒平均直径与保温温度之间符合y=ax(a＞1)型指数函数关系。 （2）当保温温度一定时，在保温初期晶粒急剧长大，随时间的延长，晶粒长大趋势趋于平缓。奥氏体晶粒长大规律整体符合y=xn幂函数模型（n属于0至1之间）。 （3）通过多元非线性回归，得到了不同保温温度和保温时间下的SA508-3钢奥氏体晶粒长大数学模型。