寸飞婷，要玉宏，金耀华，王　毓，刘江南

(西安工业大学，陕西省光电功能材料与器件重点实验室，西安710021)



模拟工况热老化对Z3CN20-09M钢组织与性能的影响*

寸飞婷，要玉宏，金耀华，王毓，刘江南

(西安工业大学，陕西省光电功能材料与器件重点实验室，西安710021)

摘要：为探明压水堆核电站一回路管道用钢在模拟工况环境下的热老化行为，以主管道用Z3CN20-09M奥氏体不锈钢为研究对象，对其在400 ℃、16.5 MPa含硼离子水蒸气中热老化不同时长后的显微组织、纳米压入硬度和冲击吸收功的变化规律进行了研究.利用扫描电子显微镜观察了热老化不同时长后的冲击断口形貌.试验结果表明:与原始态对比，经模拟工况热老化后Z3CN20-09M钢的铁素体相尺寸、分布和形态均无明显变化，而基体中位错密度随老化时长降低，老化过程中基体和位错线上有第二相的析出，且在老化3 000 h时发生调幅分解，生成富Cr的α′相与富Fe的α相；铁素体相的纳米硬度随老化时间的增加由3.43 GPa增加至6.08 GPa，奥氏体相由3.02 GPa增加至3.49 GPa；冲击吸收功Akv随老化时间的延长由397.5 J降低至214.0 J.断裂形式由具有拉长韧窝特征的微孔聚集型韧性断裂，逐渐转变为具有解理台阶、鱼骨状花样和撕裂棱特征的准解理断裂.引起力学性能和断裂方式变化的主要原因是调幅分解生成的α′脆性相.

关键词：模拟工况；Z3CN20-09M钢；金相组织；亚结构；纳米硬度；冲击性能；调幅分解

nano hardness;impact property;spinodal decomposition

核电一回路系统的主要任务是将核反应堆产生的核能转换为热能，通过其主管道内的冷……