当前世界范围内的能源紧缺问题引起了各国的高度重视，核聚变能源以其原料丰富、无污染的优势被公认为是人类今后发展的主要能源。目前国际上通过合作以对核聚变能源使用展开了长足的研究并研制了聚变实验反应堆。用于制造热核聚变实验堆第一固态包层的结构材料结构巨大，内部冷却气体流道复杂，需要接受常年中子辐照，高温液态锂铅腐蚀，以及各种应力等作用等，决定了其制造结构材料必须具备优良的物理、化学性能。目前低活化马氏体铁素体钢(RAFM钢)被公认为是最为合适的第一包壁的结构材料。作为中国国产化RAFM钢(CLAM钢)，国内对CLAM钢开展了材料制备、辐照性能、高温液态锂铅相容性和焊接性能等研究。第一壁结构的复杂性决定了焊接是其制造成型的必需技术。
目前，RAFM钢的焊接方式主要有扩散焊接和熔化焊接两大类。扩散焊接可用于复杂形状的大面积焊接，无热影响区存在，不需相关的性能恢复工序，但是其接头冲击性能不理想。RAFM钢的熔化焊所选用的焊接方法有钨级氩弧焊、激光焊、等离子焊和电弧超声TIG焊等。焊接过程是一个受热的过程，焊接接头处尤其是焊接接头粗晶区(CGHAZ)晶粒长大严重，力学性能差，是焊接接头的力学性能改善研究的主要区域。本文结合焊接热模拟技术，利用焊接热模拟试验机，对焊接接头综合性能较差的粗晶区进行了模拟研究。分析了不同热循环条件下，CLAM钢焊接过热区(CGHAZ)热处理后的组织与性能。
本实验选CLAM钢铸件，去除表面氧化层，在1200℃热轧加工至15mm厚，进行980℃×30min奥氏体化处理后水淬，后经760℃×90min回火处理。其化学成分为（质量分数，%）：8.72Cr，1.55W，0.20V，0.23Ta，0.67Mn，0.14C，余量Fe。实验利用热模拟试验机模拟焊接条件下CGHAZ的焊接热循环。模拟参数为:峰值温度1320℃，峰值停留时间1s，回火温度在710~810℃。试样模拟5mm厚CLAM钢TIG对接焊，TIG焊开60°V型坡口，焊接电压10V，焊接速度3cm/min。焊接接头系数选择为1，焊接热效率选择为0.7。
CLAM钢热模拟试样经回火处理，碳化物弥散析出，在相同的热循环条件下，较高的回火温度会引起晶粒的显著长大。随回火温度的继续升高，试样硬度值随之降低至200HV左右，硬度趋于稳定，热模拟试样在较高的温度下回火，可以更为有效地改善CGHAZ区域硬度；同样的回火工艺条件下，CLAM钢显微组织差异不明显，回火前较高的热量输入在回火后可以获得更低的硬度值。综合考虑回火工艺对CALM钢硬度值以及晶粒度的影响，推荐回火温度为760～810℃。