核三代主泵用螺栓材料综合性能研究

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1、专业学位硕士学位论文核三代主泵用螺栓材料综合性能研究TheResearchoftheboltingmaterialcombinationpropertyapply一一一一tothethirdnuclearpowerpump学号：40910017完成日期：2013．4大连理工大学DaliaIlUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的

2、研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：挞三垡圭丞周坚拴挝粒绫佥性能盟窥作者鳓：—丑缘÷～吼丝年上月卜日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要美国材料4340H合金钢作为核结构材料，被西方大国如法国和美国等广泛应用于核电站主泵承压边界紧固件材料。这主要是由于其具有良好的机械性能、杰出的断裂韧性、简单的热处理工艺等。在上世纪80—90年代，主泵均是国外进口，我国各个制造厂家对于该材料

3、的制造处于研制状态。在引进美国核三代主泵技术时，4340H材料才真正开始进行深入研制。所以，研究国内制造厂家生产的材料能否在性能指标上完全取代进口材料是必要的。基于4340H合金钢材料在核电站中的服役条件，本文采用化学分析、氢脆敏感性、常规力学性能、光学及电子显微分析和断裂韧性等测试分析手段，借助热力学理论、断裂韧性模型等理论，通过对进口和国产材料在不同取样位置的机械性能和断裂韧性进行了深入的对比分析研究。国外进口材料不同位置的机械性能均匀一致，硬度在HB325—340，屈强比约在0．89，断裂韧性136．8MN·m吖2。

4、国产材料不同位置的机械性能均匀一致，硬度在HB329-341，屈强比约在0．89，断裂韧性150MN·m3您。通过对比分析，国产材料在机械性能和断裂韧性等方面完全达到国外进口材料的性能指标，国产材料可以完全替代进口材料作为核三代主泵承压边界螺栓材料。国产材料通过控制其熔炼、锻造、热处理等制造过程，在化学成分、力学性能、显微组织及断裂韧性等各个方面完全达到国外进口材料的性能指标。该钢采用电炉冶炼加电渣重熔双联冶炼工艺，保证其杂质含量低，氢含量低，从化学成分上保证不易产生氢致氢脆。锻造采用2000吨压机，控制终锻温度大于750

5、。C，锻造比在3—10，保证锻透。锻后进行正火处理，保证锻件组织均匀。热处理采用830-870℃水冷，在570—600℃区间进行回火处理，获得较高的综合力学性能。该钢易锻轧，具有良好的淬透性、良好的切削加工性能，具有较高的断裂韧性和较低的回火脆性倾向，是核三代主泵承压螺栓最佳的材料。关键词：核三代主泵；螺栓材料；综合性能大连理上大学专业学位硕士学位论文1绪论紧固件是用于机械联接、定位和密封的一种通用零部件，因其施工简单、互换性能好、种类繁多、形状尺寸复杂、选用材质丰富等特点，被广泛地使用在机械、汽车、航空、航天、建筑、交通

6、、通讯、电子等众多行业，其中螺栓的用量最大。各行各业对紧固件有着各种各样不同的要求，随着重大技术装备的大型化、参数的极限化，更多具有耐高温、高压及、腐蚀等性能要求的新品种紧固件的需求更加迫切。国家工业和信息化部的最新文件显示，高可靠性核电专用紧固件在未来将得到重点扶持。1．1合金钢材料表1．1合金化发展历程及其性能特点Tab1．1Alloyingdevelopmentcourseandperformancecharacterisfics日8。0一so⋯o—s。『_。石石__卜900一70m2阻45．80热脆转折温度Tc≈一

7、600C特点：淬透陛低，热处理变形大40Cr80旺600—20—5阻80Tc≈．1000C特点淬透性适中，应用较广泛叶

8、兰型r_特点：价格昂贵，己少使用40CrMo100—950—12—45—112Tc≈．1200C特点：淬透性高，综台机械瞄＆好，回火脆性不敏感。40CrNi卜_—一40CrNiM01000—850—20．5旺96Tc≈．1000C特点．淬透性高，综合机械性能好。1000．90阻20．60、96-i-c≈．120。C特点：淬透性高无回火脆性，价格高。表1．1列出了常用调质钢的合金化发展进程及其机械性能的某些

9、特点。由表可知，碳素钢(如40、60钢)在完全淬透情况下，调质后具有约800～900MPa左右的抗拉强度，可以满足机械制造的一般需要。但由于淬透性低，热处理变形大等缺点，需要通过加入合金元素来解决这些矛盾。合金元素的加入，则是由单一元素到复合元素的发展历程。反映在淬透性上，截面从小到大；反映在性能上，由