收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

核反应堆用17-4PH不锈钢的性能研究

王均  
【摘要】: 17-4PH沉淀硬化不锈钢作为反应堆用结构材料,被西方大国如美国和法国广泛应用于PWR等核电站的阀杆等部件。这主要是由于其具有良好的机械性能、杰出的高温性能,简单的热处理工艺和对一回路高温水的良好耐腐蚀性。但是随着服役时间的延长,高强度的17-4PH不锈钢将可能产生热时效脆化。稳压器顶部的安全阀阀杆因处于较高的工作温度区(350℃左右),17-4PH不锈钢阀杆热时效脆化损伤就更加严重。所以,研究17-4PH不锈钢的热时效脆化是必要的。 基于17-4PH不锈钢在核反应堆中的服役条件,本文采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)、差热分析(DTA)等测试分析手段,借助固态金属中的扩散与相变,热力学等理论对17-4PH不锈钢回火处理、时效处理过程中的固态相变、硬化行为及其对耐磨性的影响进行了系统深入的研究。 对17-4PH不锈钢在1040℃固溶处理后进行了350-595℃的回火处理,该钢在一定的温度和时间会达到不锈钢的峰值硬度,在随后的保温过程中,不锈钢的硬度下降。通过XRD和TEM观测分析了17-4PH不锈钢在595℃保温过程中的相变,在保温过程中,板条状马氏体基体变化不大,但在马氏体内部析出大量的和基体有取向关系的ε-Cu颗粒,其取向关系为:(101)_M∥(111)_(Cu),[111]_M∥[110]_(Cu).并且由马氏体基体内部析出和马氏体有(101)_M∥(511)_c,[111]_M∥[149]_C.取向的纤维状的二次碳化物M_(23)C_6。由热力学计算出17-4PH不锈钢中ε-Cu形核驱动力△G_m=-13226.2J/mol。并求出不锈钢在中温回火处理过程中ε-Cu颗粒析出的激活能为137.8KJ/mol。细小共格的ε-Cu相的弥散析出和少量和基体有取向关系的M_(23)C_6在马氏体内析出,使其达到峰值硬度。在随后的保温过程中,主要的硬化相ε-Cu相发生Ostwald熟化,颗粒体积长大,由于碳化物的析出,马氏体基体的含碳量下降,导致了马氏体基体的硬度的下降。 17-4PH不锈钢在350℃时效6个月后,spinodal分解开始沿晶界进行,其形貌为黑白相间的层片状组织,其方向为平行于晶界的法线方向还有少量的逆变奥氏体产生。在350℃时效15个月后,spinodal分解进行较充分,逐渐由晶界发生转向晶内;基体中析出有严格取向的细小的G相,它和ε-Cu的取向关系为:(111)_G∥(111)_(ε-Cu),[011]_G∥[011]_(ε-Cu),,此外基体中还析出层片状的σ相并有17%的逆变奥氏体产生。 17-4PH不锈钢在中温长期时效过程中,其机械性能会随着时效时间的延长会发生变化:不锈钢的动态断裂韧性随时效时间的延长呈指数衰减形式下降,产生时效脆化;其拉伸强度随时效时间的延长而增加,时效温度越高,强度增量越大;同时,该钢的延伸率和断面收缩率降低。 17-4PH不锈钢在中温长期时效过程中,其耐蚀性随时效时间的延长而降低。其主要原因是不锈钢在长期时效过程中析出了大量的第二相,这些第二相与基体之间存在电位差,降低了不锈钢的耐蚀性。 盐浴渗氮处理后,17-4PH不锈钢渗层中主要物相为含扩展(含氮)马氏体、CrN,Fe_4N,以及Fe_3O_4。并且处理温度越高,不锈钢渗氮层中形成的Fe_3O_4以及CrN含量越多。含氮马氏体的晶格常数随氮化处理温度的提高而上升,该钢在盐浴渗氮中的激活能为190.9kJ/mol。 17-4PH不锈钢进行盐浴渗氮处理后,能得到较厚的渗氮层,处理温度越高,渗氮层越厚。其滑动磨损量大大下降,即由H1100状态时的21.1mg降低到580℃盐浴渗氮处理后的1.0mg,但是试样在0.5MH_2SO_4+1%NaCl介质中的耐蚀性能降低。 17-4PH不锈钢在350℃和400℃进行离子渗氮处理后,能得到10微米左右的渗氮层,这一渗氮层的硬度较高,可以大大改善耐磨性,其耐磨性和盐浴渗氮后的耐磨性相当。该不锈钢在高于400℃进行离子渗氮处理时会产生CrN。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;瑞典开发出超轻不锈钢[J];钢铁研究;2003年05期
2 许仲秦;氧砂切割不锈钢[J];机床;1983年07期
3 高应岑;应用耐低温胶粘接不锈钢[J];机械工艺师;1996年06期
4 ;新日铁开发成功新型不锈钢板[J];鞍钢技术;2003年06期
5 陈付时;不锈钢的历史、分类和规格[J];上海钢研;2003年04期
6 ;新日铁开发成功新型不锈钢板[J];特钢技术;2003年04期
7 福田;;涂陶瓷的着色不锈钢板[J];航空材料;1986年01期
8 王振海;不锈钢的三大新用途[J];金属世界;1994年03期
9 汪学瑶;世界不锈钢工艺技术和市场的现状和发展[J];特殊钢;1996年05期
10 耿炳玺;中国不锈钢的现状和发展[J];特殊钢;1999年01期
11 陈瑛;建筑装饰用不锈钢[J];金属世界;1999年06期
12 梁军尤;不锈钢板的保养及维修[J];机电工程技术;2002年05期
13 伍千思;美国ASTM的不锈钢标准——钢板与钢带[J];冶金标准化与质量;2003年01期
14 李成;中国不锈钢的生产现状和发展[J];特殊钢;1994年04期
15 朱敏之;日本川崎钢铁公司的不锈钢技术特点[J];特钢技术;2000年04期
16 李春甫;不锈钢板在标牌、面板及装饰品中的应用[J];网印工业;2004年01期
17 谷坤文;袁守谦;张兵;赵田丽;卢斌;余海峰;;累积复合轧制不锈钢钢板的组织和性能[J];兵器材料科学与工程;2011年02期
18 马贵兴,高秀玲,赵启全;16-5不锈钢的成分和组织性能及应用[J];大电机技术;1999年01期
19 ;抗菌预涂层不锈钢板[J];金属功能材料;1999年05期
20 朱敏之;;不锈钢在不同领域的使用及相应要求(一)[J];钢铁技术;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 袁保敬;王国栋;史国敏;刘胜龙;白晋钢;张弘;刘伟;;高速列车用不锈钢车厢板工艺技术与产品开发及应用[A];2012年全国轧钢生产技术会论文集(上)[C];2012年
2 倪伟;卜福明;季志雷;;冷轧不锈钢板卷连续生产线的发展[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(4)[C];2003年
3 孙铭山;李志斌;;消除太钢304不锈钢板坯纵向凹陷的研究[A];特钢连铸技术研讨会论文集[C];2007年
4 蔡开科;孙彦辉;倪有金;;不锈钢铸坯质量控制[A];2008年不锈钢连铸技术交流会论文集[C];2008年
5 孙建林;刘杰;康永林;肖邦国;;不锈钢轧制成形板面粗糙度与轧制油粘度关系研究[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集(一)[C];2002年
6 强文华;;研讨国内冷轧不锈钢板带的发展[A];中国金属学会冶金技术经济专业委员会第七届年会论文集[C];2001年
7 朱孔林;;不锈钢工程总体设计[A];2008年全国炼钢——连铸生产技术会议文集[C];2008年
8 焦豫琨;杜永生;贺献宝;;不锈钢的机械抛光[A];2011年河南省先进制造技术学术年会论文集[C];2011年
9 ;太钢不锈钢冶炼工艺技术的特点[A];2008年不锈钢连铸技术交流会论文集[C];2008年
10 徐军;朱朝明;顾佳卿;;SUS444不锈钢冷轧板板纹分析及工艺改进[A];2009年全国冷轧板带生产技术交流会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 袁军平;首饰用不锈钢等的镍释放及抗菌改性[D];暨南大学;2012年
2 刘旭峰;应用CSP技术生产不锈钢的基础研究[D];上海大学;2006年
3 王均;核反应堆用17-4PH不锈钢的性能研究[D];四川大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁敏;304不锈钢热轧生产工艺特性的研究[D];东北大学 ;2009年
2 刘立恒;钛合金/不锈钢真空热轧连接变形规律研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
3 吴鑫;不锈钢高温力学性能及高温物理性能研究[D];兰州理工大学;2010年
4 尹林;铝合金/不锈钢轧制复合工艺及界面反应研究[D];中南大学;2012年
5 李钧;YGA201不锈钢的合金化研究[D];上海交通大学;2009年
6 申鹏;国内304不锈钢热轧板材耐蚀性能的对比研究[D];兰州理工大学;2011年
7 居春艳;两种不锈钢的高温相变及热物理性能的研究[D];兰州理工大学;2009年
8 佴启亮;乏燃料贮存材料(含硼不锈钢)的研究[D];昆明理工大学;2013年
9 胡俊利;不锈钢通用化学发黑新工艺研究[D];中南大学;2012年
10 刘甲坤;铝合金/不锈钢CP电弧熔—钎焊工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报首席记者 包斯文;桥梁建设将为不锈钢开辟新市场[N];中国冶金报;2006年
2 阎鸣;9月份国内不锈钢板价格上涨成定局[N];中国冶金报;2006年
3 本报记者 王龙飞;太钢要当全球不锈钢老大[N];山西经济日报;2006年
4 刘军 刘俊刚;印度不锈钢自广东口岸大量涌进[N];国际商报;2002年
5 本报见习记者 王佳丽;具有国际影响力的不锈钢深加工制造基地呼之欲出[N];山西经济日报;2009年
6 本报记者 郝莹;不锈钢:开辟可持续建筑新天地[N];中国建设报;2010年
7 特约记者 田津 仲英;天津不锈钢市6月份创今年月度销量最高记录[N];现代物流报;2005年
8 特约记者 田津 仲英;天津不锈钢市四成品种行情回落[N];物资信息报;2005年
9 ;不锈钢六例新应用[N];世界金属导报;2012年
10 韩继先;不锈钢引领建材新时尚[N];中国建材报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978