【摘 要】
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控制棒驱动机构是核电站的重要设备,关系着核反应堆的正常运行和安全生产。提升磁极和提升衔铁作为驱动机构中磁路的关键传动零件,力学性能和磁性能是保证其安全操作的直接影响因素。为了使材料同时具有良好的力学和磁性能,本文对0Cr13不锈钢进行热处理工艺优化,以获得良好的力学性能和磁性能匹配。0Cr13不锈钢材料属于铁素体和马氏体双相不锈钢,具有一定的磁特性和强度值。通过对0Cr13不锈钢热处理工艺进行调整
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控制棒驱动机构是核电站的重要设备,关系着核反应堆的正常运行和安全生产。提升磁极和提升衔铁作为驱动机构中磁路的关键传动零件,力学性能和磁性能是保证其安全操作的直接影响因素。为了使材料同时具有良好的力学和磁性能,本文对0Cr13不锈钢进行热处理工艺优化,以获得良好的力学性能和磁性能匹配。0Cr13不锈钢材料属于铁素体和马氏体双相不锈钢,具有一定的磁特性和强度值。通过对0Cr13不锈钢热处理工艺进行调整,研究了不同调质和退火工艺对0Cr13不锈钢的综合力学性能、磁性能和显微组织的影响,并挑选力学和磁性较好的试样开展350℃高温性能测试,对材料的高温力学性能和磁性能的匹配进行研究。试验结果表明,在调质工艺中,淬火温度升高时,强度和硬度值增加,最大磁感应强度降低;回火时间延长时,强度硬度降低,对最大磁感应强度影响不大。890℃淬火并回火后,屈服强度达到252MPa,1010℃淬火并回火后,屈服强度达到330MPa;最大磁感应强度的变化趋势和力学性能相反,890℃淬火并回火后的试样钢最大磁感应强度最高,在8000A/m外磁场作用下,Bs=1.57T,1010℃淬火并回火后试样钢最大磁感应强度降低,8000A/m外磁场作用下,Bs=1.48T。此外,回火状态对磁性影响也很大,980℃未回火的试样,最大磁感应强度仅为1.24T,而回火后的试样最大磁感应强度都在1.54T左右,因此,淬火后的试样一定要经过回火处理,才能使材料具有优异的磁性参数。在退火工艺中,材料的强度和硬度值随退火温度或时间的增加而下降,温度对强硬度影响更明显。3h相同退火时间下,740℃退火后,屈服强度为341MPa,820℃退火后,屈服强度下降到214MPa,强度下降100MPa左右,下降幅度较大;820℃相同退火条件下,1h屈服强度为214MPa,3h屈服强度为190MPa,强度下降不明显。最大磁感应强度受退火温度和时长的影响不大,一般最大磁感应强度均保持在1.54T左右。350℃高温试验条件下,对力学性能的影响为,材料的强度显著下降,抗拉强度均下降100MPa左右,屈服强度均下降50MPa左右,对塑性影响不明显;350℃对磁性能的影响为,最大磁感应强度下降,磁导率增加,矫顽力减小,350℃最大磁感应强度普遍在1.52T左右。两种工艺相比较,调质工艺:890℃×1h淬火+725℃×2h回火的试样,在350℃高温下,兼具较好的综合力学性能和磁性能。
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