澳大利亞昆士蘭大學與寶鋼CORROS.SCI.：氫對先進高強鋼的影響

【引言】

隨著汽車工業的發展，在拉動經濟發展和給人們出行帶來方便的同時，也產生了油耗、霧霾、安全等問題。為順應汽車輕量化及安全性提升的發展趨勢，先進高強度鋼(AHSS)在車身上的應用勢在必行。第3代先進高強鋼由於採用雙相(DP)、淬火配分(QP)工藝及孿晶誘導塑性(TWIP)效應，其強塑積可達到約為30000-40000 MPa%。但是氫脆敏感性也一直是限制先進高強鋼廣泛應用的一個重要因素，那麼氫又是如何影響先進高強鋼的呢？

【成果簡介】

近日，澳大利亞昆士蘭大學Andrej Atrens(通訊作者)與寶鋼周慶軍教授(通訊作者)合作利用電化學充氫試驗方法研究了氫對先進高強度鋼的影響，尤其是在陰極充氫條件下採用線性增加應力試驗來探討氫在變形斷裂過程中的作用機制。該成果以「Hydrogen influence on some advanced high-strength steels」為題發表在期刊Corrosion Science上。

【圖文導讀】

圖1：不同類型高強鋼在充氫與線性增加應力條件下的斷口表面

（a）980DP-1.1-30(1.1表示充氫電位，30表示電機轉速rph)

（b）1200DP-1.1-30

（c）980DP-650YS-1.1-30

（d）980DP-700YS-1.1-30

圖2：不同類型高強鋼在充氫與線性增加應力條件下的斷口剪切韌窩

（a, b）980DP-1.1-30

（c, d）980DP-700YS-1.1-30

圖3：不同類型高強鋼在充氫與線性增加應力條件下的斷口表面

（a）980DP-1.7-3 (1.7表示充氫電位，3表示電機轉速rph)

（b）1200DP-1.7-3

（c）980DP-650YS-1.7-3

（d）980DP-700YS-1.7-3

圖4：980QP在不同充氫與線性增加應力條件下的斷口表面

（a）980QP-1.1-30 (1.1表示充氫電位，30表示電機轉速rph)

（b）980QP-1.7-3

（c）韌窩特徵(對應圖(a))

（d, e）脆性特徵(對應圖(b))

圖5：950TW在不同充氫與線性增加應力條件下的斷口表面

（a）950TW-1.1-30 (1.1表示充氫電位，30表示電機轉速rph)

（b）950TW-1.7-3

（c）脆性特徵(對應圖(a))

（d, e）脆性特徵(對應圖(b))

圖6：空氣環境與中等應力速率條件下拉伸斷口的橫截面形貌

（a, d）980DP

（b, e）980QP

（c, f）950TW

圖7：充氫電位-1.1 VHg/HgO與中等應力速率條件下拉伸斷口的橫截面形貌

（a-c）980DP

（d-f）980QP

（g-j）950TW

圖8：不同類型高強鋼在充氫與線性增加應力條件下的拉伸斷口橫截面裂紋形貌(拋光後腐蝕)

（a, b）980DP

（c, d）1200DP

圖9：980QP在充氫與線性增加應力條件下的拉伸斷口橫截面形貌(拋光後腐蝕)

【小結】

本研究中的先進高強鋼均展現出一定的氫脆敏感性，這主要是因為氫引起的固溶軟化導致了屈服強度的降低，同時頸縮開始後氫將會促使斷裂過程進行從而造成韌性的降低。在應力低於抗拉強度時，氫不會促使亞臨界裂紋擴展。隨著強度增加或充氫電位更負或應力速率降低，氫的影響作用都會增大。

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