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低活化铁素体/马氏体钢(RAFM)是被各国普遍认同的首选聚变反应堆第一壁及聚变反应堆包层的结构用材料。CLAM钢是中国在其它国家RAFM的研究基础上,开发出的具有我国自主知识产权的RAFM钢。同其他RAFM钢一样,CLAM钢所采用的合金元素都符合低活化的要求,相比较其他RAFM钢,成分及性能更加优良。 δ铁素体在CLAM钢熔敷组织中是有害相,应努力避免。文中对CLAM钢TIG熔敷焊过程中熔敷区域δ铁素体的形成机理进行研究。对CLAM钢熔敷组织金相的观察中,却发现了δ铁素体的存在。对5mm厚CLAM钢板采取了相同预热温度不同的热输入参数和相同热输入不同预热温度的TIG熔敷。对熔敷组织δ铁素体的含量进行计算。结果表明,热输入从1kJ/mm增大到2.16kJ/mm,δ铁素体在熔敷组织中心处含量从1.8%增至3.7%,熔合线处从3.1%增至4.3。而提高预热温度至200℃时,熔敷组织中心处和熔合线处δ含量分别从3.7%和4.7%提升至4.4%和5.5%。 文中发现,CLAM钢凝固时,熔敷组织内部冷却时由于元素的偏聚,而使部分区域液相凝固方式发生转变,从原本的L→F变为L→F+A。无论加大热输入还是采取更高的预热温度,均会增加熔敷区域停留在L→L+δ→δ温度区间内的时间,增大δ铁素体尺寸,造成更多的残留。而在熔合线处的δ铁素体不仅来自于熔融金属快速冷却自然形成,更是有来自于粗大δ铁素体的残留,所以此处观察到的δ铁素体多于熔池中心处。同时,δ铁素体不但自身硬度较小,而且析出时伴随的元素偏聚会降低周围最终形成的马氏体的硬度。 文中研制1#和2#两种不同成分焊丝,采用不同热输入参数对3mm厚CLAM钢板进行TIG焊,对焊后组织采用光镜、SEM和能谱等分析手段进行分析。同时,对焊接接头进行拉伸、冲击和硬度测试。通过以上研究发现,采用1#和2#两组焊丝均能得到理想的微观组织和接近母材的抗拉强度;较小的焊接线能量可以得到具有更好冲击韧性的焊缝组织。1#焊丝由于较低的C和Cr含量,对线能量的增大具有较小敏感性,适用于需要大线能量焊接的场合。2#由于较高的强化元素含量,将具有更好的高温力学性能。CLAM焊接过程中,较大的焊接热输入会使焊接接头热影响区晶粒粗大,硬度下降。而且,2#焊丝焊缝组织中过高的Cr当量决定了其δ铁素体含量对热输入十分敏感,应尽量采用小的线能量和较低预热温度。焊缝中δ铁素体残留量也会因为热输入变大而增加,降低焊缝力学性能。