Fe−Mn−(Al)−C高强韧性钢氢脆微观机制的研究进展

章小峰，万亚雄，武学俊，阚中伟，黄贞益

1) 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室（安徽工业大学），马鞍山 243002 2) 安徽工业大学冶金工程学院，马鞍山 243002

随着第二代、第三代高强汽车钢的抗拉强度超过1000 MPa，随之而来的是高强钢的延性断裂问题愈发突出[1−2]. 在对高强钢延性断裂检测分析中，往往伴随着氢脆（Hydrogen embrittlement, HE）、氢蚀、氢鼓泡、白点或发纹、显微穿孔、流变性能退化和形成金属氢化物等，极大地损伤了钢基体的性能[3−4]. 钢的强度级别越高，对氢越敏感，对其服役造成了严重的制约[5].

目前，Fe−Mn−C 系、Fe−Mn−Al−C 系等含Mn 量高的汽车结构用钢正受到极大的关注，各种强韧化机制的高强韧钢层出不穷[6−10]. 早期的 Fe−Mn−C系 TWIP 钢（Twinning-induced plasticity，TWIP）借鉴了作为耐磨钢的高锰钢[11]，再通过添加Al元素进行轻量化设计成 Fe−Mn−Al−C 系 TWIP 钢或低密度钢（往往含Al质量分数>3%），往往被用在B门柱上. 通过相变、孪晶、微带、晶粒细化、第二相析出等方式实现高强韧性的同时，也给加工、服役过程中氢元素依附钢基体提供了便利的通道和陷阱，容易造成延迟断裂[12−13].

本文试图从氢与晶体缺陷微观作用机制的角度对 Fe−Mn−(Al)−C系高强钢中氢陷阱类型与特征、氢与钢中缺陷的交互作用、以及氢脆模型的表达和评价方法等方面进行综述，以期对该类高强钢的氢脆及服役性能研究更加清晰、深入.

1 Fe−Mn−(Al)−C 高强韧性钢中的氢陷阱

在服役环境中大量氢离子的作用下，氢不仅存在于基相、第二析出相和夹杂物中，也在晶体缺陷（如空位、位错、层错、晶界、相界等）中偏聚，如图1所示……