不同温度条件下压力容器用钢的力学性能试验研究

摘要

为探究压力容器用钢在0～500℃范围内的力学性能演变规律及微观机制，选取Q345R钢、16Mn R钢和TP304奥氏体不锈钢，开展不同温度下的拉伸与冲击试验，并结合金相与扫描电镜分析组织演变。实验覆盖0～500℃共6个温度点，测定屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和冲击吸收功。结果表明，随温度升高，三种钢材强度均下降；Q345R与16Mn R钢断后伸长率在300℃前上升，随后因铁素体晶粒粗化和珠光体球化而降低；TP304不锈钢塑性持续提升至38%。冲击韧性在低温下降低，高温时低合金钢在400℃后明显下降，TP304保持稳定。微观组织显示，低温形成位错胞，0～300℃发生回复与亚晶形成，300～500℃出现再结晶、晶粒长大及晶界碳化物析出。组织演变直接影响位错运动与裂纹扩展行为，是力学性能变化的内在原因。研究揭示了温度对钢种性能的差异化影响，为高温工况下的材料选用提供依据。