[發(fā)明專利]核電壓力容器用鋼熱變形組織的顯示方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110156636.1
• 申請日: 2011-06-10
• 公開（公告）號: CN102353566A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝露菡;孫明月;李殿中
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/32
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金相樣品制備與奧氏體晶粒顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種涉及核電壓力容器用低碳低合金鋼熱變形后原始奧氏體晶粒的顯示方法，在對不同變形速率與變形溫度變形后的原始奧氏體組織評定的過程中，可獲得清晰且完整的原始奧氏體晶界，從而得到準(zhǔn)確的晶粒度統(tǒng)計結(jié)果，為研究其在熱變形過程中奧氏體的再結(jié)晶規(guī)律提供便利。

背景技術(shù)

目前，SA508-3鋼是核電反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器等大型壓力容器的主體材料，它屬于低碳低合金貝氏體鋼(成分見表1)。眾所周知，反應(yīng)堆壓力容器體積大，重量高，屬于(特)大型鍛件。隨著核電站安全性要求日益嚴(yán)峻，減少壓力容器各組成部分之間焊縫的數(shù)量成為必然趨勢。因此，壓力容器進一步向一體化和大型化的方向發(fā)展。例如：某型號壓力容器的接管段部件外徑將近5m，壁厚385～585mm，鍛件重達188t。然而，核電一體化和大型化的發(fā)展趨勢必然會對組織和性能提出更高的要求。對于常年在高溫、高壓及輻照條件下服役的大型核電部件，在服役之前就必須有足夠的強度和韌性儲備，以避免其在服役過程中失效而產(chǎn)生不可估量的損失。一般來說，當(dāng)鋼種的成分確定后，各項性能指標(biāo)的提高基本完全依賴于對其微觀組織的調(diào)整。對于大型鍛件而言，高溫鍛造的熱變形過程中對原始奧氏體晶粒尺寸的調(diào)整，決定著后續(xù)組織的粗細(xì)與均勻化程度，是晶粒細(xì)化的重要途徑之一。因此，研究核電壓力容器用SA508-3鋼在熱變形過程中原始奧氏體晶粒尺寸隨變形溫度與變形速率變化之間的關(guān)系，實現(xiàn)控制鍛造，是非常重要的。其中，如何清晰且完整的顯示熱變形后原始奧氏體晶粒是關(guān)鍵所在。

原奧氏體晶粒的顯示方法有很多，如網(wǎng)狀鐵素體/珠光體法、網(wǎng)狀滲碳體法、馬氏體腐蝕法、加熱緩冷法、氧化法、化學(xué)浸蝕法及電解腐蝕法等，其中化學(xué)浸蝕法因為簡單且易操作應(yīng)用最為廣泛。最常用的化學(xué)浸蝕劑是飽和苦味酸水溶液(C₆H₂OH(NO₂)₃)，在顯示原奧氏體晶界時通常需要加入一些表面活性劑以方便去除飽和苦味酸水溶液在鋼表面形成的鈍膜。然而，這種浸蝕劑被認(rèn)為僅對淬火后的中、高碳鋼浸蝕效果明顯，這可由發(fā)表在理化檢驗.物理分冊1999年06期《一種顯示奧氏體晶界的方法》中對五種不同成分的鋼原始奧氏體晶粒浸蝕難易程度的比較得到證實，而對于低碳鋼低合金鋼，特別是含磷量低于0.01wt％的關(guān)鍵部件用純凈鋼，具體實驗表明，通過室溫長時間浸蝕或?qū)⒔g液煮沸后多次擦拭，均不能使得原始奧氏體晶界清晰的顯現(xiàn)。人們在不斷的摸索對于低碳低合金鋼原始奧氏體晶界顯示的問題，大部分集中在對管線鋼及船板用鋼的研究上，例如《顯示X70及以上強度級別管線鋼原始奧氏體晶粒的方法》(專利號：201010131378.7)、《一種顯示高強度船板鋼原始奧氏體晶粒的方法》(專利號：200810200315.5)及王勁，肖福仁等對X70管線鋼奧氏體晶界浸蝕方法的研究等，而對于核電壓力容器用鋼的相關(guān)研究，尚未見報道。另外，針對“低碳低合金鋼”奧氏體晶粒顯示方法的專利《一種清晰顯示低碳低合金鋼奧氏體晶粒的方法》(專利號：200810079326.2)僅適合碳含量≤0.10％的微合金鋼，而且此方法浸蝕時間為40～60min，浸蝕效率較低。綜上所述，研究一種適用于核電壓力容器用低碳低合金鋼的原始奧氏體晶粒顯示方法很必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種簡單且高效的用于清晰顯示核電壓力容器用鋼熱變形后原始奧氏體晶粒的顯示方法，解決此類低碳低合金鋼原始奧氏體晶粒較難顯示的問題，為研究其在熱變形過程中奧氏體再結(jié)晶規(guī)律及優(yōu)化高溫鍛造時的熱加工參數(shù)提供理論依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種核電壓力容器用鋼熱變形組織的顯示方法，包括：熱變形樣品的制備，金相樣品的磨制和拋光，樣品的化學(xué)浸蝕，以及選擇性的機械拋光。其詳細(xì)步驟如下：

1.熱變形樣品的制備：

a)樣品的機加工：將核電壓力容器用鋼機加工成直徑6～8mm，高10～15mm的小圓柱，表面磨光，且表面光潔度在以上。b)熱變形過程：在熱模擬實驗機上對圓柱樣品進行熱壓縮變形，變形溫度為800～1200℃，應(yīng)變速率為0.001～10/s，應(yīng)變量為20～80％(對應(yīng)的真應(yīng)變范圍為0.2～1.6)，變形結(jié)束后立即取出樣品并淬入水中。c)金相樣品的切取和鑲制：使用電火花線切割或精密切割鋸將熱變形淬火后的餅狀樣品沿中心軸線方向一分為二，取熱變形樣品的中心縱截面為金相觀察面進行鑲制，為后續(xù)金相樣品的制備做準(zhǔn)備。

2.金相樣品的磨制和拋光：