目前,我国正大力发展核电事业,深入研究核电压力容器用钢在制造和服役过程中的显微组织与力学性能演变规律显得格外重要。本文研究了核电压力容器用SA508 Gr.3钢过冷奥氏体转变动力学,采用示波冲击实验和高温蠕变实验方法研究了材料在复杂环境下的组织演变规律及其与力学性能之间的关系,为理解大型锻件的热处理工艺及其与组织性能间的关系提供参考。首先,采用热膨胀法研究SA508 Gr.3钢的过冷奥氏体转变动力学,获得了包含相变开始/结束温度、转变量和转变时间等相变基础数据的TTT和CCT曲线;并结合光学显微镜,扫描电子显微镜和硬度仪等手段研究了过冷奥氏体分解过程的组织演变规律,研究发现:随等温温度降低,SA508 Gr.3钢依次形成先共析铁素体、针状铁素体、贝氏体铁素体、上贝氏体和下贝氏体;连续冷却转变组织随冷速加快依次为先共析铁素体+贝氏体+马氏体、粒状贝氏体、贝氏体+马氏体、板条马氏体。其次,对炉冷态试样、空冷态试样和油冷态试样进行不同温度下的示波冲击实验,得到了不同试样的韧脆转变曲线,结果显示:随着冷却速度的提高,材料的上、下平台冲击功逐渐增大,韧脆转变温度降低。通过力-位移曲线、宏微观断口形貌和二次裂纹特征研究了不同显微组织的冲击断裂机制,研究发现束区尺寸和大角晶界密度是影响微裂纹萌生与扩展的关键因素,它决定了材料的冲击性能。最后,研究了贝氏体组织在不同温度和应力条件下的高温蠕变性能,结果表明,低温时蠕变难以发生,材料表现出较好的蠕变抗力;随着温度升高或应力增大,蠕变现象愈发明显。SEM和EBSD分析显示蠕变后的组织产生细化,晶粒内部出现了大量的亚结构,说明蠕变变形机制主要为位错运动机制,而在高温下点缺陷扩散和晶界滑动也是蠕变变形的主要原因。