核电用钢淬火过程温度场-组织场数值模拟及试验研究

为获得SA508Gr.4N钢末端淬火过程中温度场及组织场的变化规律,通过对非线性有限元模拟软件进行二次开发,建立SA508Gr.4N钢末端淬火过程中的温度-组织耦合的有限元模型,并通过实验对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:所建立的温度-组织耦合模型计算结果与实验结果吻合良好,温度场的变化主要受综合换热系数影响;组织场模型适用于扩散型和非扩散型相变组织与维氏硬度的预测。随淬火端面的距离增大,试样组织呈现出由完全马氏体相到马氏体+贝氏体混合相的变化,维氏硬度逐渐降低,与温度-组织耦合模型计算得到的组织、硬度变化规律一致,因此,本文所提模型可以用于预测SA508Gr.4N钢末端淬火过程中温度场及组织场变化规律。

SA508 Gr.4N钢的贝氏体等温转变及相变动力学

采用DIL 805A动态热膨胀相变仪研究了SA508 Gr.4N钢贝氏体的TTT曲线和等温相变动力学。结果表明:试验钢的等温贝氏体相变动力学符合Johnson-Mehl型方程,最大相变速率随等温温度的升高而减小。试验钢的贝氏体转变温度区间为360~450℃,最大贝氏体转变量随等温温度的升高而降低。结合热膨胀曲线和室温下的组织分析表明,SA508 Gr.4N钢贝氏体转变不完全,等温结束后未转变的奥氏体在冷却过程中转变为M-A岛。在等温温度高于450℃保温6 h的过程中无珠光体和铁素体相变发生,当等温温度低于M_(s)点时先发生马氏体相变,随后在等温过程中发生贝氏体转变。

SA508Gr.4N钢的奥氏体化转变与晶粒长大动力学

采用物理模拟实验和理论计算研究了新一代反应堆压力容器用SA508Gr.4N钢的奥氏体化转变与晶粒长大动力学。结果表明:实验钢的奥氏体化临界温度A_(c1)和A_(c3)分别为714℃和773℃;转变速率随过热度的增大先增加后减小,具有S型动力学特性;得到了适用于SA508Gr.4N钢的奥氏体化临界温度A_(c1)和A_(c3)的预测模型。理论计算结果表明:当Ni含量超过3.5%时,在500℃及以下存在奥氏体稳定相;Cr大幅降低了钢中C的活度,抑制Fe_(3)C渗碳体的形成,SA508Gr.4N钢中碳化物主要是M_(23) C_(6)型合金碳化物;奥氏体晶粒尺寸随加热温度的升高、保温时间的延长而增大,非线性拟合得到了奥氏体晶粒长大动力学模型。