車用馬氏體先進高強度鋼中的氫陷阱研究

先進高強度鋼（AHSS）被用于制造輕型耐撞車輛。馬氏體先進高強度鋼（MS?AHSS）被認為是這類鋼中強度性能最為優異的鋼。MS?AHSS的良好強度性能允許在降低強度的情況下制造更薄的汽車部件，從而減輕汽車重量，提高燃油效率并減少排放的二氧化碳。雖然MS?AHSS表現出有限的延展性和可成形性，但是MS?AHSS的制造成本相對低廉。

雖然MS?AHSS性能優異，但是氫脆現象會導致其失效。氫脆（HE）是指溶于鋼中的氫，聚合為氫分子，造成應力集中，超過鋼的強度極限，在鋼內部形成細小的裂紋。本文主要研究氫對MS?AHSS力學性能的影響，使用線性增加的壓力測試（LIST）來檢測其力學性能（見文中Figure 1.）。通過氫滲透實驗來捕獲車用MS?AHSS中的氫，具體來說通過在0.1M NaOH溶液中的電化學滲透實驗來研究不同等級的MS?AHSS鋼中的氫擴散性和氫陷阱特性，使用Oriani?Dong和滲透曲線模型評估可逆氫陷阱密度的值。測得的氫陷阱密度值在1017?1018/立方厘米之間。根據氫增強宏觀塑性（HEMP）和氫輔助微裂紋（HAM）討論MS?AHSS的捕獲特征與HE易感性之間的關系。

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

實驗結果表明，氫擴散系數隨MS?AHSS力學強度的增加而降低，較高的合金含量和馬氏體含量會降低氫擴散系數（見文中Figure 2.）；隨著MS?AHSS強度的增加，可逆氫陷阱的密度也隨之增加，氫陷阱密度的增加可能是由于馬氏體量的增加和與碳的合金化有關；MS?AHSS的機械強度和氫陷阱濃度之間沒有相關性，這歸因于不同鋼材析氫反應的差異；通過位錯可逆捕獲氫的概念可以解釋在MS?AHSS中觀察到的氫陷阱密度影響其性能。