中国低活化马氏体钢tig焊微观组织与力学性能的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要低活化铁素体／马氏体钢具有优良的力学性能和热物理性能(较低的辐照肿胀与热膨胀系数、较高的热导率)，以及相对成熟的技术基础，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(C㈨钢)是具有中国自主知识产权的、成分及性能优化的低活化铁素体／马氏体钢。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。本文针对5mm的CLAM钢板，采用TIG焊接方法，进行平板对接焊和T型焊实验，焊接完

2、成后对焊件进行不同温度的焊后热处理。使用金相显微镜和扫描电镜观察CLAM钢焊接接头微观组织；使用维氏硬度计、拉伸试验机和冲击试验仪对焊接接头进行硬度及力学性能测试。根据观察和测试结果，运用冶金学原理和相关理论，对焊接热循环、金相组织、焊接接头的力学性能和硬度以及它们之间的相互关系进行研究分析。研究结果表明，5mm厚平板对接实验中，单层焊和双层焊焊接接头中晶粒尺寸存在不同，但微观组织都为回火马氏体。随着焊后热处理温度的升高，焊缝中马氏体板条束分布逐渐均匀，同时焊缝中板条束也存在增大的趋势。两种焊接接头中都有微量M23C6碳化物析出。焊后热处理使双层焊焊接接头各区域

3、硬度明显下降，并随热处理温度的升高而降低，实验表明810℃时焊缝金属的硬度下降幅度最大，降至与母材硬度相当。焊接接头抗拉强度也随焊后热处理温度的升高而降低，经760℃保温30min热处理的焊接接头抗拉强度为740MPa。经810℃热处理的接头抗拉强度降到700MPa以下。810℃的单层焊接头断裂在焊缝上，其余试样都断裂在远离焊缝与热影响区的母材上。热处理使接头冲击性能得到大幅提升，接头由脆性断裂转变成韧性断裂，未热处理的接头焊缝冲击功为9J，经760℃保温30min热处理的接头焊缝冲击功达108J，断口以韧窝为主。CLAM钢T型焊接头焊缝成型良好，但接头翼板存在

4、明显的角变形。半V型坡口的T型接头中，由于翼板与腹板的散热环境不同，翼板热影响区晶粒比腹板区精细。江苏大学硕士学位论文对比不同接头形式的三板T型焊接头，w型的三板T型焊接头具有填充金属少，晶粒尺寸小、腹板热影响区窄等优点。关键词：CLAM；TIG；微观组织；力学性能Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTAsiswell—known，reducedactivationferritic／martensiticsteels(RAFM)arecommonlyconsideredastheprimarystructuralmaterialsfortheDEMOfusion

5、plantandthefirstfusionpowerreactorsbecauseoftheirexcellentthermophysicalpropertiesandmechanicalproperties，forexamplethelowirradiationswellingandthermalexpansioncoefficient，highthermalconductivityetc．，andtheirrelativematuretechnicalfoundation．ChinaLowActivationMartensiticsteel(CLAM)is

6、theRAFMwhichhaveindependentintellectualpropertyrightswithChineseandoptimizedchemicalcompositionandproperties．CLAMisconsideredastheprimarystructuralmaterialsfortheChinadesignedITERtestblanketmodule．AsothersRAFMs，W，TaandVetcinCLAMreplacedMo，NbandNietc．incommonferritic／martensiticsteels

7、，becauseofthelowactivationrequirement．WeldingtechnologyandprocessisoneofthekeytechnologiesforCLAMusinginproject．Inthispaper，5mmCLAMplateswereweldedbyFlatbuttweldingandT-weldingusingTIGweldingmethod，andthentheywerepost-weldheattreatedatdifferenttemperatures．Microstructureandcarbidedis

8、tributionofw