热成形钢及热冲压零件的氢致延迟断裂

马鸣图 刘邦佑 陈翊昇 路洪洲

（1.中国汽车工程研究院股份有限公司，重庆401122；2.悉尼大学，悉尼2006；3.中信金属股份有限公司，北京100004）

1 前言

1874年，Johnson首先发表了钢铁产品在氢作用的环境下韧性大幅度减少的试验结果[1]。此后，关于氢致延迟断裂的研究引起了各国的相关学者和工程技术人员的广泛兴趣，迄今为止有近四万篇关于氢致断裂延迟研究论文发表[2]，近年来，每年仍有数百篇论文发表。这些数据表明，这一问题在金属材料中仍然是人们感兴趣的一个重要研究课题。而庞大的论文数量也显示了氢致延迟断裂的复杂性。氢致延迟断裂，又称氢脆，它是由于氢原子溶解于金属材料中造成性能弱化或脆化的现象[3]。氢会加速金属内部的裂纹扩展[4]，造成金属断裂面的特征由延性转变为脆性[5]。试验表明，充氢的金属会随着金属内氢含量增加而逐渐失去韧性，并且直至达到氢在金属中的饱和溶解度，这一韧性损失一直在增加，然而在金属内的氢逸散后，钢铁和金属的性能也回复为初始值[1]。此外，在金属开始塑性变形前，氢对材料韧性与强度的影响几乎是可忽略的，也就是在弹性变形时氢对于材料性能几乎没有影响[6-7]。强度不同的金属对氢脆现象有不同程度的响应：在中低强度的铁素体钢中较不明显，但在高强度马氏体钢中，尤其是高强度热成形钢，其氢脆现象颇为严重，此现象显示氢脆与金属的强度和微结构有非常大的关联[4]。研究也表明，在进行力学性能测试时应变率对氢脆敏感度有明显影响，在慢应变率拉伸时，金属会表现出较为严重的氢致延迟断裂现象[3,8-9]。……