The compatibility of reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steel with liquid Pb-17Li is a critical concern for its application as a structural material in liquid metal blankets of fusion reactors. This study investigated the stress corrosion mechanism of CLF-1 RAFM steel under a tensile stress of 250 MPa for 5000 h in flowing Pb-17Li at 450 °C. The results indicate that stress-induced strain disrupts the continuity of the protective oxide layer, shortening the incubation period and increasing corrosion initiation sites, thereby intensifying the corrosion severity and susceptibility. The corrosion morphology is jointly influenced by the flow velocity of Pb-17Li and the steel’s microstructure. At high flow velocities, the martensitic lath structure is eroded, resulting in an etched surface. Conversely, lower velocities preserve the more corrosion-resistant laths, producing lamellar corrosion structures. Furthermore, shear stress promotes microstructural coarsening, which eliminates certain grain and sub-grain boundaries. Although this locally improves corrosion resistance, the resulting long and straight grain boundaries instead facilitates the penetration of liquid metal, thereby accelerating corrosion failure. These findings clarify the stress corrosion mechanism of RAFM steel in Pb-17Li and provide new insights for the modeling of liquid Pb-17Li corrosion and design of liquid metal blankets.
低活性フェライト/マルテンサイト（RAFM）鋼と液体Pb-17Liの適合性は、核融合炉の液体金属ブランケットにおける構造材料としての応用にとって重要な課題である。本研究では、450 °Cの流動Pb-17Li中において、250 MPaの引張応力下で5000時間曝露したCLF-1 RAFM鋼の応力腐食機構を調査した。結果は、応力誘起ひずみが保護酸化層の連続性を破壊し、潜伏期間を短縮して腐食開始サイトを増加させ、それにより腐食の深刻度と感受性を増大させることを示している。腐食形態は、Pb-17Liの流速と鋼の微細組織によって共同で影響を受ける。高流速では、マルテンサイトのラス構造が侵食され、エッチングされた表面が生じる。逆に、低流速ではより耐食性の高いラスが保存され、層状の腐食構造が生成される。さらに、せん断応力は微細組織の粗大化を促進し、特定の粒界および亜粒界を消滅させる。これは局所的には耐食性を向上させるが、結果として生じる長く直線的な粒界は、むしろ液体金属の浸透を促進し、腐食破壊を加速させる。これらの知見は、Pb-17Li中におけるRAFM鋼の応力腐食機構を明確にし、液体Pb-17Li腐食のモデリングおよび液体金属ブランケットの設計に新たな洞察を提供する。