當(dāng)前世界范圍內(nèi)的能源緊缺問題引起了各國(guó)的高度重視，核聚變能源以其原料豐富、無污染的優(yōu)勢(shì)被公認(rèn)為是人類今后發(fā)展的主要能源。目前國(guó)際上通過合作以對(duì)核聚變能源使用展開了長(zhǎng)足的研究并研制了聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆。用于制造熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆第一固態(tài)包層的結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)巨大，內(nèi)部冷卻氣體流道復(fù)雜，需要接受常年中子輻照，高溫液態(tài)鋰鉛腐蝕，以及各種應(yīng)力等作用等，決定了其制造結(jié)構(gòu)材料必須具備優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。目前低活化馬氏體鐵素體鋼(RAFM鋼)被公認(rèn)為是最為合適的第一包壁的結(jié)構(gòu)材料。作為中國(guó)國(guó)產(chǎn)化RAFM鋼(CLAM鋼)，國(guó)內(nèi)對(duì)CLAM鋼開展了材料制備、輻照性能、高溫液態(tài)鋰鉛相容性和焊接性能等研究。第一壁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性決定了焊接是其制造成型的必需技術(shù)。

　　目前，RAFM鋼的焊接方式主要有擴(kuò)散焊接和熔化焊接兩大類。擴(kuò)散焊接可用于復(fù)雜形狀的大面積焊接，無熱影響區(qū)存在，不需相關(guān)的性能恢復(fù)工序，但是其接頭沖擊性能不理想。RAFM鋼的熔化焊所選用的焊接方法有鎢級(jí)氬弧焊、激光焊、等離子焊和電弧超聲TIG焊等。焊接過程是一個(gè)受熱的過程，焊接接頭處尤其是焊接接頭粗晶區(qū)(CGHAZ)晶粒長(zhǎng)大嚴(yán)重，力學(xué)性能差，是焊接接頭的力學(xué)性能改善研究的主要區(qū)域。本文結(jié)合焊接熱模擬技術(shù)，利用焊接熱模擬試驗(yàn)機(jī)，對(duì)焊接接頭綜合性能較差的粗晶區(qū)進(jìn)行了模擬研究。分析了不同熱循環(huán)條件下，CLAM鋼焊接過熱區(qū)(CGHAZ)熱處理后的組織與性能。

　　本實(shí)驗(yàn)選CLAM鋼鑄件，去除表面氧化層，在1200℃熱軋加工至15mm厚，進(jìn)行980℃×30min奧氏體化處理后水淬，后經(jīng)760℃×90min回火處理。其化學(xué)成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：8.72Cr，1.55W，0.20V，0.23Ta，0.67Mn，0.14C，余量Fe。實(shí)驗(yàn)利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)模擬焊接條件下CGHAZ的焊接熱循環(huán)。模擬參數(shù)為:峰值溫度1320℃，峰值停留時(shí)間1s，回火溫度在710~810℃。試樣模擬5mm厚CLAM鋼TIG對(duì)接焊，TIG焊開60°V型坡口，焊接電壓10V，焊接速度3cm/min。焊接接頭系數(shù)選擇為1，焊接熱效率選擇為0.7。

　　CLAM鋼熱模擬試樣經(jīng)回火處理，碳化物彌散析出，在相同的熱循環(huán)條件下，較高的回火溫度會(huì)引起晶粒的顯著長(zhǎng)大。隨回火溫度的繼續(xù)升高，試樣硬度值隨之降低至200HV左右，硬度趨于穩(wěn)定，熱模擬試樣在較高的溫度下回火，可以更為有效地改善CGHAZ區(qū)域硬度；同樣的回火工藝條件下，CLAM鋼顯微組織差異不明顯，回火前較高的熱量輸入在回火后可以獲得更低的硬度值。綜合考慮回火工藝對(duì)CALM鋼硬度值以及晶粒度的影響，推薦回火溫度為760～810℃。