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核反应堆压力容器运行条件极其恶劣,除承受高温、高压、流体冲刷和腐蚀外,强烈的中子辐射使材料产生脆化效应,韧性降低,如果运行温度、压力超过限制条件,很容易诱发突然断裂的危险,产生爆发性的灾难事故。所以A508-3钢的机械性能是建造时的主要设计参数。如何提高A508-3钢辐照前的室温冲击韧性,尤其是低温冲击韧性,降低A508-3的韧脆转变温度成为了许多材料研究者关注的焦点。本论文以国产A508-3钢为研究对象,以冲击韧性作为主要性能评价指标,借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能材料试验机和落锤冲击试验机等手段,开展了A508-3钢热处理-组织-性能-断裂方式之间关系的研究。A508-3钢经不同奥氏体化温度、不同保温时间、不同冷却速度热处理后,炉冷试样的显微组织为铁素体和珠光体组织,空冷和风冷试样的显微组织主要为条形粒状贝氏体、团块粒状贝氏体、上贝氏体的混合组织。350℃时等温淬火,获得团块粒状贝氏体和少量的上贝氏体组织。炉冷试样、空冷试样、风冷试样和等温淬火试样的最高冲击功分别为110.6351J、34.1198J、32.2086J和79.0217J。亚温淬火温度为740℃时,A508-3钢的室温冲击韧性最好,为241.5949J,强度较调质处理时低。通过减少回火温度和缩短回火保温时间,可以减少强度的损失。当回火工艺从660℃/4h变为620℃/2h,A508-3钢具有很好的综合力学性能:抗拉强度为712.0MPa,屈服强度为605.5MPa,收缩率为67.18%,延伸率为29.32%,室温冲击韧性为234.1437J。A508-3钢双相区热处理试样冲击断裂方式为全韧性断裂,断口形貌为韧窝。A508-3钢的热处理工艺为:880℃/1h油淬+740/1h油淬+620℃/2h空冷。经该工艺处理后,室温时,A508-3钢的抗拉强度提高了145.7MPa,屈服强度提高了190.5MPa,冲击韧性提高了69.3906J。350℃时,其抗拉强度增加了152.0MPa,屈服强度增加了114.7MPa。对于延伸率和断面收缩率,不论是室温或高温,还是热处理前或热处理后,得到的试验数据相差都较小,这说明A508-3钢具有较高而且比较稳定的塑性。夏比V型缺口试样低温冲击试验表明,未经双相区热处理,A508-3钢的转变温度T56J和T0.9mm分别是-27.3℃和-27.8℃,处理后的转变温度T56J和T0.9mm分别是-177.9℃和-180.4℃。经计算△T56J=150.6℃和△T0.9mm=152.6℃。这说明A508-3钢的韧脆转变温度急剧地降低了。未经双相区热处理前,A508-3钢原材料试样在各个冲击温度下的断裂方式为韧脆混合断裂,经双相区热处理后,-100℃～20℃时为全韧性断裂,-196℃和-120℃时为韧脆混合断裂。