核反應堆用大尺寸直角彎管鍛件的性能熱處理工藝路線研究

◎李少飛 任利國

使用大尺寸直角彎管鍛件粗加工余料開展了熱處理參數試驗，分析研究了不同淬火方案對試驗用16MND5材料力學性能及金相組織的影響。結果表明在常規的淬火和回火之間增加一次亞溫淬火，可進一步優化試驗材料的組織形態，有效提高材料的沖擊韌性，進而確定了直角彎鍛件的性能熱處理工藝路線。

我公司承制了國內某型號反應堆RPV產品，采用一體化緊湊式設計，該堆型RPV包含一種直角彎管鍛件，其熱處理厚度超過270mm，且輪廓尺寸復雜，屬于厚截面異形鍛件。該項目要求對首件產品進行解剖評定，鍛件水、冒口側及內外拐角處均需內外1/4壁厚和壁厚中心位置全部取樣檢驗，性能合格難度較大。

核反應堆RPV作為核一級設備，為保證其在長時間的中子輻照情況下仍能正常服役，對其性能提出了非常嚴格的要求。為了獲得鍛件優異的綜合性能，前人做了大量的研究工作，涌現出關于化學元素、冷速、淬透性等影響因素的大量研究成果。隨著鍛件壁厚的增加，由于材料自身的導熱限制，導致無論如何提升淬火設備的冷卻能力，鍛件的性能取樣位置處的冷卻速度都無法實現明顯提升，采用常規的熱處理工藝方案保證力學性能合格難度極大。

亞溫淬火，又稱臨界區淬火或者兩相區淬火，是指將具有平衡態或非平衡態原始組織的亞共析鋼加熱到鐵素體與奧氏體雙相區的一定溫度區間（AC1~AC3）保溫一定時間后淬火的熱處理工藝。……