微量锡和铈对核电压力容器用钢sa508cl.3热塑性的影响-effect of trace tin and cerium on thermoplastic properties of steel sa 508 cl.3 for nuclear power pressure vessels.docx

ClassifiedIndex:TG113.25U.D.C:669DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTSOFTRACETINANDCERIUMONTHEHOTDUCTILITYOFNUCLEARPRESSUREVESSELSTEELSA508CL.3Candidate：SunShufuSupervisor：Prof.SongShenhuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology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5oC的速率冷至不同的试验温度进行热拉伸试验。结果发现，在650-1050oC温度范围内三种实验用钢存在热塑性低谷，其宽度分别675-870oC，670-945oC和690-875oC温度范围，三种实验用钢的断面收缩率最低值分别出现在675oC，700oC和700oC。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675oC和Sn掺杂钢在675-700oC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700-950oC，Sn掺杂钢在750-1000oC以及Sn+Ce掺杂钢在700-950oC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950-1050oC，Sn掺杂钢在1000-1050oC和Sn+Ce掺杂钢在950-1050oC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。关键词：SA508CL.3核压力容器钢；热塑性；先共析铁素体；晶界偏聚；晶界滑移；动态再结晶AbstractSA508CL.3isatypicalnuclearpressurevesselsteel.Forthebetteruseofcontinuouscastingprocesstoproducesuchanuclearpressurevesselsteel,thispapermainlystudiestheeffectofthetraceelementsCeandSnonthehotductilityofthissteel.Usingthehottensiontests,hereductionofarea(RA)andthetruestress-staincurveofthespecimensareobtained.Thenscanningelectronmicroscopy(SEM)isappliedtoanalyzethefracturemechanismofthematerial;opticalmicroscopy(OM)isusedtoanalyzetheeffectofproeutectoidferriteonthesteelhotdutilityandfieldemissionscanningtransmissionelectronmicroscopy(FEGSTEM)isadopedtoanalysetheeffectsofprecipitationonthegrainboudaryandgrainboundarysegregationonthematerialhotductility.Thesteelsamplesundoped,dopedwithSnanddopedwithSn+Ceareheatedat1300oCfor3minutes,andthencooledatarateof5oC/stodifferentte