车用马氏体先进高强度钢中的氢陷阱研究

先进高强度钢（AHSS）被用于制造轻型耐撞车辆。马氏体先进高强度钢（MS−AHSS）被认为是这类钢中强度性能最为优异的钢。MS−AHSS的良好强度性能允许在降低强度的情况下制造更薄的汽车部件，从而减轻汽车重量，提高燃油效率并减少排放的二氧化碳。虽然MS−AHSS表现出有限的延展性和可成形性，但是MS−AHSS的制造成本相对低廉。

虽然MS−AHSS性能优异，但是氢脆现象会导致其失效。氢脆（HE）是指溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹。本文主要研究氢对MS−AHSS力学性能的影响，使用线性增加的压力测试（LIST）来检测其力学性能（见文中Figure 1.）。通过氢渗透实验来捕获车用MS−AHSS中的氢，具体来说通过在0.1M NaOH溶液中的电化学渗透实验来研究不同等级的MS−AHSS钢中的氢扩散性和氢陷阱特性，使用Oriani−Dong和渗透曲线模型评估可逆氢陷阱密度的值。测得的氢陷阱密度值在1017−1018/立方厘米之间。根据氢增强宏观塑性（HEMP）和氢辅助微裂纹（HAM）讨论MS−AHSS的捕获特征与HE易感性之间的关系。

Figure 1.Schematic of the dual-chamber hydrogen permeation test apparatus.

Figure 2.a)SEM image shows the presence of martensite(M)and ferrite(F)in MS1500 MS-AHSS.The specimen was etched with 2%nital b)TEM image reveals details of the lath structure in martensite.The mottled contrast indicates a high dislocation density

实验结果表明，氢扩散系数随MS−AHSS力学强度的增加而降低，较高的合金含量和马氏体含量会降低氢扩散系数（见文中Figure 2.）；随着MS−AHSS强度的增加，可逆氢陷阱的密度也随之增加，氢陷阱密度的增加可能是由于马氏体量的增加和与碳的合金化有关；MS−AHSS的机械强度和氢陷阱浓度之间没有相关性，这归因于不同钢材析氢反应的差异；通过位错可逆捕获氢的概念可以解释在MS−AHSS中观察到的氢陷阱密度影响其性能。