[发明专利]一种纳米析出相强化的抗辐照低活化钢的制备方法

摘要

本发明涉及一种纳米析出相强化的抗辐照低活化钢制备方法，属于核电用钢技术领域。所述方法首先制备FeTaC中间合金，然后再依次经过熔炼工艺、锻造工艺、轧制工艺和热处理工艺后制备得到所述钢。本发明通过制备FeTaC中间合金代替纯金属Ta，避免该钢在熔炼过程中由于Ta金属氧化活性较高造成的烧损，并在熔炼过程中通过高温碳脱氧技术抑制Ta元素烧损，Ta收得率可以达到90％以上；通过优化轧制工艺促进纳米析出相TaC的高密度均匀弥散析出产生强化和细化晶粒作用，获得具有优异高温蠕变性能和抗中子辐照性能的超细晶马氏体钢。所述抗辐照低活化钢在550℃、195MPa加载条件下的蠕变持久时间超过5000h。

主权项

1.一种纳米析出相强化的抗辐照低活化钢的制备方法，所述钢的组成成分为Fe、Cr、W、Ta、V、Mn和C，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)FeTaC中间合金制备：反应器中加入Fe，抽真空至0.01～0.1Pa后，充入氩气至0.05～0.08MPa，升温至1550～1600℃熔化Fe，然后加入C进行真空碳脱氧至O含量低于5ppm时，加入Ta，保温1～2h，得到FeTaC中间合金，所述FeTaC中间合金的组成成分及其质量百分数为：Ta 1～21.7％，C 0.5～2％，余量为铁；(2)熔炼工艺：在真空感应炉中加入Fe，抽真空至0.1～1Pa后，充氩气至0.005～0.01MPa，升温至1550～1650℃，熔化Fe，并加入C进行真空碳脱氧至O含量为5～50ppm；然后依次加入Cr、W、V和步骤(1)制备的FeTaC中间合金，熔化后，抽真空至1Pa以下并保持3～10min；然后充氩气至0.05～0.08MPa后加入Mn，电磁搅拌40～60min，得到钢液；通过监测钢液中的成分含量增补金属元素、FeTaC中间合金和C的量，待钢液中O含量低于5ppm且各成分满足要求后，在1550～1610℃下出钢并进行真空浇铸得到铸锭，铸锭精整后进行真空自耗熔炼，然后再进行退火处理，得到钢锭；(3)锻造工艺：将步骤(2)得到的钢锭在1100～1200℃下，保温5～8h，然后进行锻造开坯，锻造温度为850～1050℃，锻造比＞4:1，然后装入退火炉中随炉冷却，冷却后进行退火处理，然后空冷至室温，得到板坯。(4)轧制工艺：将步骤(3)得到的板坯加热到1200～1250℃，保温1～3h，随后在1000～1100℃下进行5～10道次粗轧，得到30～80mm厚的板坯，随后进行4～6道次连轧，初轧温度950～1000℃，终轧温度为750～850℃；轧制后空冷，总变形量大于等于60％，得到含有纳米析出相的抗辐照低活化钢；(5)热处理工艺：将步骤(4)得到的含有纳米析出相的抗辐照低活化钢进行淬火和回火处理后，冷却至室温，得到一种纳米析出相强化的抗辐照低活化钢。