反应堆压力容器用低合金钢平衡相热力学计算与分析_何西扣.pdf

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1、DOI:10.13251/j.issn.0254-6051.2013.05.001第38卷第5期Vol.38No.52013年5月HEATTＲEATMENTOFMETALSMay2013反应堆压力容器用低合金钢平衡相热力学计算与分析何西扣，李昌义，刘正东，林肇杰(钢铁研究总院特殊钢研究所，北京100081)摘要:利用Thermo-calc热力学计算软件对反应堆压力容器用508-3和508-4N低合金钢的热力学平衡相进行计算和比较。结果表明:在ASME规定的回火温度范围内，508-3钢中的平衡相主要为两种M3C型碳化物(渗碳体和ξ-碳化物)，508-4N钢中的平

2、衡相为M23C6型碳化物。根据平衡相在α-铁和γ-铁中的析出驱动力讨论了两种钢中平衡相的析出行为。利用TEM观察实际508-3钢和508-4N钢调质态样品的微观组织，衍射斑标定析出相分别为M3C和M23C6，与热力学计算结果相符合。关键词:反应堆压力容器;508-3钢;508-4N钢;热力学平衡相中图分类号:TG142．41文献标志码:A文章编号:0254-6051(2013)05-0014-04Thermodynamiccalculationandanalysisonequilibriumphaseinlowalloysteelforreactorpress

3、urevesselHeXikou，LiChangyi，LiuZhengdong，LinZhaojie(InstituteforSpecialSteels，CentralIronandSteelＲesearchInstitute，Beijing100081，China)Abstract:Thermodynamicequilibriumphasein508-3steeland508-4NsteelwerecalculatedandcomparedbyusingThermo-calcthermodynamicsoftware．Theresultsshowthatth

4、ermodynamicequilibriumphasesaremainlyM3Ccarbidesincludingcementiteandξ-carbidein508-3steel，whileisM23C6carbidein508-4NsteelforthetemperingtemperatureregionrequiredbyASMEcode．TheprecipitationbehaviorofM3CandM23C6carbideswasdiscussedbyprecipitationdrivingforceoftheequilibriumphasesinα

5、-Feandγ-Fe．Microstructureof508-3and508-4NsteelswasobservedbyTEM，andfoundthattheprecipitationisM3CandM23C6respectively，whichareaccordedwiththethermodynamiccalculationresults．Keywords:reactorpressurevessel;508-3steel;508-4Nsteel;thermodynamicequilibriumphase目前，反应堆压力容器用508-3钢广泛应用于压1热力学

6、计算模型与参数水堆电站反应堆压力容器中，但随着反应堆大型化的Thermo-calc软件是一种基于热力学基本原理，是需求，508-3钢已经达到其应用极限，需要开发更高强目前应用最多的专业热力学计算软件。它对于各种合［1-2］度的钢种来代替。508-4N钢属于Ni-Cr-Mo系低合金系的平衡相图、各种温度下相的种类及相对量等均金钢，是ASME规范508系列钢中高强度级别的反应可进行定量分析计算［8］。堆压力容器用钢，与Mn-Mo-Ni系508-3钢的合金元素根据Andersson和Thomas关于Thermo-Calc热力含量差异较大。508-4N钢目前正处于开发

7、阶段，韩国学模型的阐述［9］，反应堆压力容器用低合金钢中的［3-4］研究人员对508-4N钢有较多研究，而在新钢种的FCC相、BCC相及HCP相吉布斯自由能采用两个亚点［5］开发过程中热力学计算是一个行之有效的方法。阵模型，即金属亚点阵和间隙亚点阵。金属亚点阵取［6-7］陈红宇等曾对508-3钢中的热力学稳定相进行过三组元，间隙亚点阵取二组元。金属元素在金属亚点相关计算，而对于508-4N钢尚未见有相关研究，因此阵的节点上可彼此替代，C及空位(Va)在间隙亚点阵本文主要是运用热力学软件计算反应堆压力容器用上可以彼此替代，析出相与此类似。计算时钢中508-3钢和

8、508-4N钢中的稳定相，并与实际试验