CLAM钢TIG焊组织与性能的研究.pdf

江苏大学

硕士学位论文

CLAM钢TIG焊组织与性能的研究

姓名：顾康家

申请学位级别：硕士

专业：材料加工工程

指导教师：雷玉成

20090605
摘要和比母材略高的硬度，但是碳化物的析出造成晶格畸变，使得焊缝并没由于低活化铁素体／马氏体钢(RAFM)具有较低的辐照肿胀和热膨胀系数、较高的热导率等优良的热物理性能和力学性能，以及相对较为成熟的技术基础，因此被普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料。中国低活化马氏体钢(CI。AM)是具有中国自主知识产权的、成分及性能优化的RAFM钢。CLAM钢被定为中国设计研究的ITER试验包层模块的首选结构材料。由于低活化的要求，CLAM钢和其他低活化钢一样，采用W、Ta和V等合金元素来取代常规铁素体／马氏体钢中的Mo、Nb和Ni等。焊接技术和工艺是CLAM钢走向工程应用的关键技术之一。本文参考了国际上其他RAFM钢和普通马氏体钢的研究方法制定了实验研究方案。对4mm的CLAM钢板，使用TIG焊接方法对进行了焊前预热和未进行焊前预热的两种试样进行了焊接和焊后热处理处理。利用金相显微镜和扫描电镜观察了CLAM钢焊接接头微观组织、碳化物分布；利用硬度试验和拉伸试验对焊接接头的硬度及力学性能进行了研究。根据观察和测试结果，利用冶金学原理和相关理论对焊接热循环、金相组织、碳化物的析出、焊接接头的力学性能和硬度以及它们间的相互关系进行了研究分析。研究结果可以看出，受焊接热循环和焊后高温回火处理的影响，焊缝区和近缝区的热影响区形成了晶粒粗大的板条马氏体，晶内分布着密度极高的位错，并且在晶界和马氏体板条界处析出大量的细小短条形碳化物。较高密度的位错有利于改善焊缝力学性能，细小的碳化物起到弥散强化作用，且对位错运动起到阻碍作用。这使得焊缝具有较高的强度大学硕士学位论文江苏T
有出现明显硬化现象；冲击断口大部分为纤维区，韧窝明显。而在靠近母材的热影响区的金相组织为晶粒细小的回火马氏体。在焊接热循环过程中，该区相当于经历了一次回火过程，出现了马氏体的分解和碳化物的聚集球化现象，该区尺寸较大的颗粒状碳化物失去对位错运动的阻碍作用，使强度降低，拉伸试样在拉伸过程中断裂在此处，并且硬度低于母材，出现较窄的软化区。关键词：低活化钢；CLAM；核聚变；TIG；金相组织；碳化物江苏大学硕士学位论文
steels(RAF昀module．Asthermalchemicaltechnologycommonlyandcoefficient，highproperties．CLAMconsideredRAFMs，W，TaCLAMconlmonWeldingprojcommonjointobservedjoints．coarsening大学硕士学位论丈ABSTRACTDEMOMartensiticsteel(CLAM)isRAFMMo，NbRAFMstreated．MicrostructureSEM．Hardnessgrain江苏Asferritic／martensiticprimarymaterialsfusionthermophysicalmechanicalmaturefoundation．，forexampletheActivationpropertyChineseoptimizedcompositiondesignedinweresteels，becauserequirement．forsomemethodsforeignmakeexperimentscheme．Thepreheated4mmplatesweldedheatbymetalloscopepropertiesrespectivelyhardnessexperiments．Accordingtested，metallurgicalusedcycle，microstructure，shownmartensitehigh—densityseamsHAZseam，numberoffinerod—likeiswell—known，reducedactivationstructuralplantfirstpowerreactorsbecausetheirexcellentrelativetechnicallowirradiationswellingexpansionconductivityetc．．ChinaLowwhichhaveindependentintellectualrightswithChinaITERblanketothersVreplaceNietc．inlOWprocesskeytechnologiesusingect．Inthispaper，wereferencedresearchsteelsTIG，thentheypost