Effects of neutron-irradiation-induced intergranular phosphorus segregation and hardening on embrittlement in reactor pressure vessel steels

原子炉圧力容器鋼における中性子照射誘起によるリンの粒界偏析と照射硬化が脆化に及ぼす影響

西山 裕孝 ; 鬼沢 邦雄 ; 鈴木 雅秀; Anderegg, J. W.*; 永井 康介*; 外山 健*; 長谷川 雅幸*; 亀田 純*

Nishiyama, Yutaka; Onizawa, Kunio; Suzuki, Masahide; Anderegg, J. W.*; Nagai, Yasuyoshi*; Toyama, Takeshi*; Hasegawa, Masayuki*; Kameda, Jun*

中性子照射した原子炉圧力容器鋼で、粒界のリン偏析と照射硬化が延性脆性遷移温度(DBTT)に及ぼす影響を、オージェ電子分光分析,局所電極型アトムプローブ、及び陽電子消滅法による組織分析を用いながら検討した。中性子照射により粒界のリン偏析が誘起されることを示した。また、材料中のリン含有率が高くなると照射硬化が大きくなることを示した。これは、照射によって生成した空孔によって安定化されたリン集合体によるものであることを明らかにした。粒界のリン濃度及び照射硬化とDBTTの関係、並びに破面観察から、中性子照射によって粒界におけるリンの脆化能が小さくなる現象を見いだし、脆化の主要因は照射硬化によることを示した。

The effects of intergranular P segregation and hardening on the ductile-to-brittle transition temperature (DBTT) in several neutron-irradiated reactor pressure vessel steels with different bulk contents of P and Cu have been investigated using a scanning Auger microbe, a local electrode atom probe and positron annihilation spectroscopy. Increasing the neutron fluence at 563 K promotes intergranular P segregation. The content of P more significantly affects irradiation hardening than that of Cu due to distinct formation of P-rich precipitates arising from the stabilization of vacancies. Analyzing the correlations between the P segregation, hardening, fraction of intergranular fracture and DBTT, it is found neutron irradiation mitigates an embrittling effect of segregated P, and therefore the hardening more strongly affects the DBTT shift than the P segregation.