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美国材料4340H合金钢作为核结构材料,被西方大国如法国和美国等广泛应用于核电站主泵承压边界紧固件材料。这主要是由于其具有良好的机械性能、杰出的断裂韧性、简单的热处理工艺等。在上世纪80-90年代,主泵均是国外进口,我国各个制造厂家对于该材料的制造处于研制状态。在引进美国核三代主泵技术时,4340H材料才真正开始进行深入研制。所以,研究国内制造厂家生产的材料能否在性能指标上完全取代进口材料是必要的。基于4340H合金钢材料在核电站中的服役条件,本文采用化学分析、氢脆敏感性、常规力学性能、光学及电子显微分析和断裂韧性等测试分析手段,借助热力学理论、断裂韧性模型等理论,通过对进口和国产材料在不同取样位置的机械性能和断裂韧性进行了深入的对比分析研究。国外进口材料不同位置的机械性能均匀一致,硬度在HB325-340,屈强比约在0.89,断裂韧性136.8MN·m3/2。国产材料不同位置的机械性能均匀一致,硬度在HB329-341,屈强比约在0.89,断裂韧性150MN·m3/2。通过对比分析,国产材料在机械性能和断裂韧性等方面完全达到国外进口材料的性能指标,国产材料可以完全替代进口材料作为核三代主泵承压边界螺栓材料。国产材料通过控制其熔炼、锻造、热处理等制造过程,在化学成分、力学性能、显微组织及断裂韧性等各个方面完全达到国外进口材料的性能指标。该钢采用电炉冶炼加电渣重熔双联冶炼工艺,保证其杂质含量低,氢含量低,从化学成分上保证不易产生氢致氢脆。锻造采用2000吨压机,控制终锻温度大于750℃,锻造比在3-10,保证锻透。锻后进行正火处理,保证锻件组织均匀。热处理采用830-870℃水冷,在570-600℃区间进行回火处理,获得较高的综合力学性能。该钢易锻轧,具有良好的淬透性、良好的切削加工性能,具有较高的断裂韧性和较低的回火脆性倾向,是核三代主泵承压螺栓最佳的材料。