12NiCrMo壓力容器鋼的高溫力學(xué)性能

 經(jīng)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(yīng)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(fù)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。科研人員針對承壓材料12NiCrMo鋼，在Gleeble-1500D熱模擬機上采用凝固法在800～1250℃范圍內(nèi)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ASME SA-508/SA-508M標準范圍內(nèi)，主要化學(xué)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(chǎn)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(fù)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(xué)成分（質(zhì)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(jié)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(jié)果表明：（1）試驗溫度顯著影響12NiCrMo鋼的高溫力學(xué)性能，在800～1200℃范圍內(nèi)，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(fù)及再結(jié)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(cè)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(guān)。（心遠）  

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。