利用TDS研究二次硬化鋼中氫的擴散行為

郭昀靜， 王春芳， 李建錫， 王毛球

（1.昆明理工大學材料科學與工程學院，昆明650093;2.鋼鐵研究總院 先進鋼鐵材料技術國家工程研究中心，北京 100081）

二次硬化鋼因其高強韌性廣泛應用于各種特種結構件。不過，隨著材料強度的提高，其氫脆敏感性一般也增加，高強度鋼中含有很少量的氫就可能發生氫脆。長期以來，研究高強度鋼的氫脆敏感性的一個難度在于如何準確測定鋼中的氫含量以及分析氫在鋼中的擴散行為。近年來，通過采用 TDS（Thermal Desorption Spectrometry）分析方法，可以使材料中氫含量的測量精度達到0.01×10-4%，從而使定量研究高強鋼中的氫行為成為可能［1～5］。通過TDS分析并結合慢速率拉伸試驗方法，可以對高強度鋼的氫脆敏感性進行深入研究［6～8］。本工作研究氫在一種高強度二次硬化鋼中的擴散行為及其對塑性的影響。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

實驗鋼采用真空感應爐+真空自耗爐熔煉工藝冶煉，其化學成分見表1。實驗鋼經860℃奧氏體化1h后油淬，然后經-73℃深冷1h，510℃回火5h風冷后，抗拉強度達到1740MPa。在熱處理后的試樣上取 φ5mm標準拉伸試樣、夏比 V型沖擊試樣（10mm×10mm×55mm）以及光滑圓柱TDS分析試樣（φ5mm ×25mm）。

表1 實驗鋼的化學成分（質量分數/%）Table 1 Chemical composition of the investigated steel（mass fraction/%）

1.2 實驗方法

將實驗鋼金相試樣經硝酸酒精溶液浸蝕后，在META VAL型光學顯微鏡下觀察微觀組織特征。制作實驗鋼透射電鏡試樣，減薄后用日立H-800分析型透射電子顯微鏡觀察其微觀結構。通過夏比V型沖擊試驗測定實驗鋼的沖擊吸收功;標準拉伸試樣在WE-300型試驗機上進行試驗，標距為25mm，應變速率為10-2s-1，以測定拉伸性能。……