中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

核電具有清潔、持續(xù)供電能力強(qiáng)、受地理位置限制相對(duì)較少等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)能源發(fā)展的重要方向。三代壓水堆核電站核島主設(shè)備(如反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器等)是關(guān)鍵設(shè)備，需要在高溫、高壓及輻照條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，設(shè)計(jì)壽期內(nèi)要求其內(nèi)壁的腐蝕速率低于10mg/(cm2·month)。核島主設(shè)備的封頭、筒體和接管等部件采用SA508.Gr3低合金鋼大型鍛件，為了提高抗腐蝕能力，內(nèi)壁堆焊超低碳不銹鋼。帶極埋弧堆焊由于具有熔敷速度快、生產(chǎn)效率高、成形美觀、尺寸穩(wěn)定、無(wú)弧光輻射等優(yōu)點(diǎn)，在進(jìn)行不銹鋼耐蝕層大面積堆焊時(shí)，國(guó)內(nèi)外大量采用了帶極埋弧堆焊技術(shù)。堆焊前，通常對(duì)母材鍛件進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)存在少量直徑在50~200μm的夾雜物，以及一定數(shù)量的細(xì)小彌散夾雜物。鍛件母材驗(yàn)收時(shí)，這些夾雜物歸類為母材的微小冶金缺欠，原材料供應(yīng)商及設(shè)計(jì)方通常認(rèn)為這些微小冶金缺欠不會(huì)影響鍛件的整體性能。在鍛件內(nèi)壁不銹鋼堆焊過(guò)程中，在焊接熱循環(huán)作用下會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力，關(guān)于在焊接應(yīng)力作用下這些微小冶金缺陷是否會(huì)作為裂紋源，甚至擴(kuò)展為裂紋方面的研究較少。因此，對(duì)大型SA508.Gr3低合金鋼鍛件夾雜物斷裂行為進(jìn)行分析，研究鍛件母材中不同長(zhǎng)度和形狀的夾雜物在應(yīng)力作用下的斷裂行為，對(duì)于減少和防止由鍛件微小缺欠引起的質(zhì)量問(wèn)題，具有重要的工程意義。

 

1.試驗(yàn)方法

 

某反應(yīng)堆壓力容器接管母材為SA508.Gr3低合金鋼鍛件，接管內(nèi)壁堆焊采用帶極埋弧堆焊工藝，焊材規(guī)格為60mm×0.5mm的不銹鋼焊帶EQ309L/EQ308L，堆焊工藝如表1所示。

 

堆焊完成后進(jìn)行后熱處理，即工件被加熱到250~293℃，保溫4h。之后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，再執(zhí)行焊后消應(yīng)力熱處理，焊后熱處理工藝參數(shù)如表2所示。

 

接管內(nèi)壁不銹鋼堆焊完成后，超聲波檢測(cè)時(shí)共發(fā)現(xiàn)40處堆焊層下缺陷顯示，缺陷信號(hào)幅度相對(duì)較大，缺陷長(zhǎng)度方向?yàn)榻庸茌S向，最長(zhǎng)缺陷顯示長(zhǎng)度約為105mm，缺陷顯示呈線性，深度約8~15mm(堆焊層厚度約7.5mm)，缺陷宏觀形貌如圖1所示。

 

初步分析冷裂紋和再熱裂紋可能性比較小，從缺陷的分布方向分析，接管內(nèi)壁的堆焊方向?yàn)橹芟?，一般焊接冷裂紋沿周向分布的可能性較大，與產(chǎn)品上發(fā)現(xiàn)的缺陷的軸向分布特征不一致。

 

為了分析鍛件母材裂紋類缺陷的形成機(jī)理，選用SA508.Gr3低合金鋼小鍛件作為試驗(yàn)材料，預(yù)制的缺口與觀察到的最大夾雜物尺寸相當(dāng)，夾雜1呈月牙形，長(zhǎng)度約200μm，夾雜2呈圓形，直徑約50μm。測(cè)試溫度為650℃，試驗(yàn)設(shè)備為Zwick高溫拉伸機(jī).首先測(cè)試材料在650℃的拉伸性能，獲得該溫度下屈服強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率。對(duì)表面可以觀察到夾雜的試樣，在夾雜位置附近開(kāi)缺口，拉伸試樣及缺口示意圖如圖2a和圖2b所示，帶缺口拉伸試樣如圖2c所示。對(duì)試樣表面進(jìn)行精磨和拋光，拉伸逐步加載，記錄夾雜物和基體界面的變化情況。

 

采用光學(xué)顯微鏡觀察夾雜物的變化過(guò)程，用電子背散射(EBSD)分析，對(duì)試樣表面進(jìn)行衍射花樣采集，統(tǒng)計(jì)試樣的初始晶粒尺寸、微觀組織，以及初始變形分布，用共聚焦顯微鏡觀察變形后試樣表面的三維形貌，測(cè)量孔洞深度、裂紋深度以及塑性區(qū)形貌。

 

2.試驗(yàn)結(jié)果與分析

 

2.1夾雜物形狀及試樣初始狀態(tài)分析

 

試樣上的夾雜形貌和缺口位置如圖3所示，夾雜呈月牙形狀，長(zhǎng)度約200μm。

 

 

對(duì)母材鍛件夾雜通過(guò)EBSD進(jìn)行分析，如圖4所示。對(duì)夾雜進(jìn)行能譜儀(EDS)成分分析，如圖4a所示，發(fā)現(xiàn)基本為Mn，Si，F(xiàn)e的氧化物。

 

 

 

為了獲取材料原始狀態(tài)晶粒尺度的統(tǒng)計(jì)，對(duì)試樣進(jìn)行了EBSD分析。該類分析是在掃描電子顯微鏡中，將電子束以70°入射到試樣表面，在晶體或晶粒內(nèi)規(guī)則排列的晶格面上產(chǎn)生衍射。通過(guò)所有原子面上產(chǎn)生的衍射組成“衍射花樣”，可以得出晶體結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)以及晶粒內(nèi)的晶格和試樣坐標(biāo)系的角度關(guān)系。對(duì)衍射花樣分析可以得到材料的組成相、晶粒形貌以及多晶之間的應(yīng)變分布情況。

 

采集點(diǎn)陣步長(zhǎng)設(shè)定為1μm。結(jié)果表明，母材主要為貝氏體組織(體心立方，body-centeredcubic，BCC)，沒(méi)有殘余奧氏體組織(面心立方，facecenteredcubic，F(xiàn)CC)，在貝氏體中存在少量Fe3C相。如圖4b所示為夾雜物附近晶粒內(nèi)晶格的晶軸在樣品坐標(biāo)系下的歐拉角度分布。通常晶粒內(nèi)部擁有相同或相近的晶格取向，而不同晶粒之間取向差通常超過(guò)10°，屬于大角度晶界，圖像處理中通常識(shí)別相鄰兩個(gè)點(diǎn)陣取向差大于10°為晶界，則可以勾畫(huà)晶界形貌。圖4c和圖4f所示為缺口和夾雜附近的晶界形貌。母材SA508.Gr3的晶粒度較小，對(duì)材料表面的晶粒度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，晶粒直徑大小主要集中在5~15μm之間，峰值出現(xiàn)在6~8μm附近。

 

對(duì)同一晶粒內(nèi)的晶格取向差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，比較每個(gè)點(diǎn)陣位置的歐拉角(反映晶粒取向)和該晶粒參考取向的差值(據(jù)研究晶粒內(nèi)平均取向近似于無(wú)應(yīng)變的原始取向)，通過(guò)圖像法做出晶粒內(nèi)的取向差云圖分布，該圖可以反映出多晶變形時(shí)的應(yīng)變集中程度，如圖5所示。對(duì)缺口邊緣和母材做應(yīng)變統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)兩者變形程度相當(dāng)，電火花加工沒(méi)有引入新的機(jī)械應(yīng)變。母材上晶粒由變形晶粒和再結(jié)晶晶粒組成(再結(jié)晶晶粒細(xì)小，且應(yīng)變小，呈藍(lán)色的取向差分布)，變形晶粒中有明顯的應(yīng)變殘留(晶粒較大，有綠色至紅色的取向差分布)，屬于母材之前的鍛造軋制等熱加工的應(yīng)變積累。

 

2.2加載過(guò)程夾雜的形貌變化

 

取樣時(shí)發(fā)現(xiàn)該夾雜頭部存在一個(gè)直徑超過(guò)50μm的孔洞。在另一塊試樣上出現(xiàn)的疑似夾雜物也觀察確認(rèn)為孔洞，孔洞邊緣殘留不規(guī)則夾雜。經(jīng)觀察及分析，夾雜物和基體的結(jié)合強(qiáng)度較低，并且本身比較脆，在加載時(shí)會(huì)出現(xiàn)脆裂并和基體分離的趨勢(shì)。對(duì)帶月牙形夾雜試樣首先進(jìn)行高溫拉伸，確定屈服強(qiáng)度約180MPa。然后對(duì)有夾雜的試樣進(jìn)行加載觀察形貌變化。在屈服強(qiáng)度以下，夾雜和基體結(jié)合良好，形貌基本沒(méi)有變化，當(dāng)加載到屈服極限后夾雜上的裂痕明顯變深，在達(dá)到0.2%塑性應(yīng)變后，月牙狀?yuàn)A雜尾部出現(xiàn)裂紋開(kāi)裂，如圖6所示。

 

帶圓形夾雜試樣(圓形夾雜的直徑大約為50μm)，該材料的屈服強(qiáng)度約200MPa。在屈服強(qiáng)度以下加載，夾雜形貌沒(méi)有變化。當(dāng)加載到0.2%塑性應(yīng)變時(shí)，夾雜物裂成兩半，隨后加載到0.3%應(yīng)變時(shí)，兩片夾雜之間的位移增加，形成明顯的孔洞，但是沒(méi)有裂紋在夾雜和基體的界面產(chǎn)生，如圖7所示。另外對(duì)沒(méi)有夾雜的材料所制備的試樣加工圓形缺口，在650℃下和950℃下拉伸，發(fā)現(xiàn)在該溫度區(qū)間，母材SA508.Gr3具有較好的塑性變形能力，即使預(yù)制了圓形缺口，斷后伸長(zhǎng)率仍達(dá)到20%~30%。

 

2.3變形后的缺陷形貌

 

對(duì)帶月牙形夾雜拉伸變形后出現(xiàn)裂紋的試樣，采用共聚焦顯微鏡觀察變形后試樣表面的形貌，如圖8所示。夾雜尾部的裂紋深度約30μm。由于夾雜和基體的結(jié)合強(qiáng)度較低，在變形中不能傳遞應(yīng)變，所以如圖9所示，在夾雜的兩側(cè)，變形程度不一致，夾雜內(nèi)側(cè)試樣高度高于外側(cè)(起伏是由于變形區(qū)減薄造成)。夾雜內(nèi)側(cè)的區(qū)域在拉伸后，厚度幾乎沒(méi)有減薄，和夾雜外側(cè)相比只發(fā)生了較小的變形量。

 

 

 

圖10中所示的缺口附近的試樣厚度減薄(100X下觀察)，反映了拉伸后的塑性變形區(qū)，圖中云圖的綠色區(qū)域表明該區(qū)域材料在拉伸變形下出現(xiàn)了減薄。

 

對(duì)夾雜頭部的孔洞進(jìn)行測(cè)量，其深度約為40~50μm，最深處約為60μm，如圖9所示?？疾斓脑卵佬螤?yuàn)A雜物成份主要是Mn，S，F(xiàn)e的氧化物，屬于氧化物類夾雜。母材鍛件為貝氏體組織，晶粒度約5~15μm，由再結(jié)晶晶粒和變形晶粒組成，變形晶粒上有一定的應(yīng)變積累。當(dāng)夾雜物存在尖銳角度時(shí)(如月牙形的夾雜)，在銳角處容易誘發(fā)裂紋，長(zhǎng)度約200μm。夾雜物銳角處在650℃施加0.2%塑性變形時(shí)出現(xiàn)裂紋。實(shí)際堆焊層下母材在熱循環(huán)下會(huì)產(chǎn)生0.2%以上的應(yīng)變損失。當(dāng)存在尖銳角度的夾雜時(shí)，存在引起裂紋的可能。當(dāng)夾雜物為近似圓形時(shí)，高溫拉伸中不易產(chǎn)生裂紋。直徑約50μm的近似圓形夾雜650℃拉伸時(shí)雖然夾雜破裂，但在施加0.3%塑性變形時(shí)仍未出現(xiàn)裂紋?？锥春蛨A形夾雜物類似，在高溫拉伸時(shí)，不易誘發(fā)裂紋。試樣上的孔洞在變形時(shí)，都沒(méi)有引起裂紋鍛件母材在存在有圓形缺口的條件下，仍有較好的塑性變形能力，斷后伸長(zhǎng)率可以達(dá)到20%以上。

 

3.結(jié)論

 

(1)夾雜物成份主要是Mn，Si，F(xiàn)e的氧化物夾雜.鍛件母材為貝氏體組織，晶粒尺寸約5~15μm，由再結(jié)晶晶粒和變形晶粒組成。

 

(2)長(zhǎng)度約200μm夾雜物銳角處在650℃施加0.2%塑性變形(約200MPa)時(shí)出現(xiàn)裂紋。當(dāng)夾雜存在尖銳角度時(shí)，在銳角處容易誘發(fā)裂紋。

 

(3)直徑約50μm的近似圓形夾雜650℃拉伸時(shí)雖然夾雜破裂，但在施加0.3%塑性變形(約220MPa)時(shí)仍未出現(xiàn)裂紋，當(dāng)夾雜物為近似圓形時(shí)，高溫拉伸中不易產(chǎn)生裂紋。

 

(4)孔洞和圓形夾雜物類似，在高溫拉伸時(shí)，不易誘發(fā)裂紋.母材在存在有圓形缺口的條件下，仍有較好的塑性變形能力，斷后伸長(zhǎng)率達(dá)到20%以上。