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时效温度和合金成分对Ni-Cr-Fe合金恒温时效过程中有序化转变的影响

2021-03-17茹祥坤吕战鹏杨乘东马佳荣唐伟宝

发电设备 2021年1期

茹祥坤, 吕战鹏, 杨乘东, 马佳荣, 袁 骞, 唐伟宝

(1. 上海电气核电集团有限公司, 上海 201306; 2. 上海核电装备焊接及检测工程技术研究中心,上海 201306; 3. 上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200072)

镍基合金(如690合金和600合金等)及焊接金属(如52合金、152合金和182合金等)已经广泛应用于压水堆核电站一回路中。这些镍基合金和焊接金属长期服役于一回路高温高压的水环境中。在300~590 ℃下的长期服役过程中,名义成分为Ni30Cr的镍基合金中会析出体心斜方的有序相Ni2Cr[1]。有序相的析出会引起二次强化析出,从而导致材料产生不均匀的内应力[2-4],并最终降低材料的力学性能[5-6]。有序化转变过程受多种因素的影响,如时效温度、合金成分、加工状态、热处理和辐照等。在所有影响因素中,时效温度和合金成分起到了关键作用。

有序化转变过程包括形核和长大[1]。Ni33Cr合金的有序化转变等温转变(TTT)曲线中,C形曲线的“鼻尖”温度接近500 ℃。当有序化转变温度高于“鼻尖”温度时,有序化转变过程主要受形核过程影响;当有序化转变温度低于“鼻尖”温度时,有序化转变过程主要受长大过程影响。

根据有关文献,增加Ni-Cr-Fe合金中的Fe含量会减缓有序化转变过程[1-2,7]。MARUCCO A[1]的研究表明,增加Ni-Cr-Fe合金中的Fe原子数分数至5%,能显著降低有序化转变速率。YOUNG G A等[2]的研究发现,Ni-Cr-Fe合金中的Fe会降低有序化转变TTT曲线的“鼻尖”温度。关于其他元素(如Cr[7]、Mo[8-9]和P[10-11]等)对有序化转变过程的影响,也有相应的研究,其中关于Fe和Cr对有序化转变不同阶段的影响仍需要进一步进行研究。……

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