磁轭铸件是核电站控制棒驱动机构中重要部件,由于控制棒驱动机构是反应堆中唯一运动的机构,因此要求整套机构具有很高的可靠性和安全性,属质量一级设备.秦山一期核电工程使用的磁轭部件是由10号锻钢加工制造而成,但在制造和使用过程中发现,该设计方案生产工艺复杂,材料利用率低,成本较高.同时,由于用量少,国内大型钢铁厂无法按照核电标准来特殊生产10号锻钢,造成材料性能不稳定,尤其是磁性能无法保证,从而影响整套控制棒驱动机构的可靠性.近年来,国外核发达国家核电站控制棒磁轭件已开始采用高导磁铸铁材料,如法国日蒙公司采用高导磁铸铁材料制造控制棒驱动机构磁轭件,但国内尚无相关的技术资料.该文以10号锻钢为对比材料,进行了具有低成本、高磁导率和良好综合性能的球墨铸铁材料研究.根据材料磁性能和力学性能的要求,设计出材料的成分和显微组织,探讨了合金元素和热处理工艺对显微组织、磁性能和力学性能的影响,测试了材料的磁性能、高温性能、电阻率、热物理性能和减震性能,并进行了生产验证.结果表明:随含硅量的增加,所研究球铁材料的饱和磁感应强度和最大磁导率增加,抗拉强度增加,断后伸长率和冲击韧性下降;随碳含量增加,铸铁中石墨数量增加、尺寸减小.磁性能在w(C)=2.9％时出现峰值,碳含量高于或低于该值,最大磁导率和饱和磁感应强度均降低.组织中存在片状石墨或球化率低是较低碳含量球铁磁性能低的主要原因;与低温退火相比,高温退火可使球铁的磁性能大幅度提高,最大可提高71.4％.铁素体晶粒长大是高温退火条件下磁性能提高的主要原因;合金成分为w(C)=2.7％~3.2％、w(Si)=2.5％~3.0％、w(Mn)≤0.4％时,经930℃×3h+760℃×3h工艺高温退火,最大磁导率可达到μ<,m>≥2.0×10<'-3>H·m<'-1>;磁性能和力学性能等均满足核电站控制棒驱动机构对磁轭的使用工况要求.与10号锻钢相比,研制出的核电站用高导磁球墨铸铁材料具有成本低、综合力学性能好和制备工艺简单等优势,采用该研究成果制造磁轭铸件已成功地应用于秦山核电站二期工程.