隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展,輕量化汽車用鋼的研發(fā)和應(yīng)用越來(lái)越廣泛.抗拉強(qiáng)度超過1000 MPa的第二、三代汽車用鋼往往是復(fù)相組織,通過固溶、析出、變形、細(xì)晶強(qiáng)化等各種強(qiáng)化方式,在基體中形成大量缺陷,導(dǎo)致鋼材服役過程中對(duì)氫更加敏感,容易在很小的氫溶解條件下發(fā)生氫脆.Fe-Mn-C系、Fe-Mn-Al-C系等含Mn量高的汽車結(jié)構(gòu)用鋼因?qū)渝e(cuò)能較高,不僅直接決定了其強(qiáng)韌性機(jī)制,還對(duì)其服役性能有重要影響.在Fe-Mn-C系TWIP鋼的成分基礎(chǔ)上,添加少量Al元素,形成Fe-Mn-（Al）-C鋼,不僅能降低鋼材密度,提高鋼材的強(qiáng)韌性,也因Al元素改變了鋼材的微觀組織構(gòu)成,一定程度上令氫脆得到緩解.但當(dāng)Al含量較高時(shí),形成低密度鋼,其組織構(gòu)成更加復(fù)雜,析出物更多,導(dǎo)致氫脆敏感性更顯著.本文從Fe-Mn-（Al）-C高強(qiáng)韌性鋼的組織構(gòu)成、第二相、晶體缺陷等特征出發(fā),綜述了H在Fe-Mn-（Al）-C鋼中的滲透、溶解和擴(kuò)散行為,H與基體組織、析出相、晶格缺陷的交互作用,H在鋼中的作用模型、氫脆機(jī)制、氫脆評(píng)價(jià)手段和方法等.并評(píng)述了Fe-Mn-（Al）-C高強(qiáng)韌性鋼氫脆問題開展的相關(guān)研究工作和最新發(fā)展動(dòng)態(tài),指出... 

【文章來(lái)源】：工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,42(08)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

晶體缺陷中氫脆現(xiàn)象及示意圖[14]

就晶體結(jié)構(gòu)而言，F(xiàn)CC、BCC、HCP晶體中均存在四面體（Tetrahedral site,T位）和八面體（Octahedral site,O位）兩種類型的間隙，如圖2所示[25].只不過各晶體結(jié)構(gòu)中的T位、O位間隙大小不一樣，氫原子遷移其間的難易程度不一.因氫原子半徑為0.037 nm，故FCC、BCC、HCP晶格間隙中比較適合氫原子的位置分別是O位、T位、O位.就抗氫能力而言，通常HCP結(jié)構(gòu)>FCC結(jié)構(gòu)>BCC結(jié)構(gòu).在BCC晶體中，氫原子穩(wěn)定擴(kuò)散路徑是從四面體間隙遷移到最近的四面體位置（T—T）；在FCC、FCT晶體中，氫原子穩(wěn)定擴(kuò)散路徑沿O位—T位—O位；在HCP鐵晶體中，氫原子穩(wěn)定擴(kuò)散路徑是從O位—O位，氫擴(kuò)散的遷移能比在FCC晶格中高，這導(dǎo)致了H在HCP晶格中的低擴(kuò)散率，且氫在HCP晶格中擴(kuò)散具有依賴于c/a比的各向異性[23].鑒于鋼的晶體結(jié)構(gòu)與成分、溫度密切相關(guān)，氫原子在不同狀態(tài)鋼中的溶解度、擴(kuò)散也隨之變化，影響到氫原子在BCC、FCC、HCP各晶體結(jié)構(gòu)中位置及遷移所需能量[16-17].圖3描述了氫原子在各晶格中不同位點(diǎn)及遷移路徑，其能量消耗與氫的遷移路徑有關(guān)[23,28]，表2描述了H在各晶體中擴(kuò)散的遷移能[23,25].

在Fe-Mn-(Al)-C系高強(qiáng)韌鋼中，當(dāng)Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%時(shí)，主要是存在大量孿晶的奧氏體鋼.當(dāng)Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)（3%～13%），往往在奧氏體或鐵素體基體中析出κappa碳化物、金屬間化合物（B2、DO3型Fe-Al相）、β-Mn等第二相[29].κappa碳化物是一種鈣鈦礦立方晶體結(jié)構(gòu)，由Al原子占據(jù)立方體的八個(gè)頂角，F(xiàn)e原子占據(jù)六個(gè)面心位置，C原子處于立方晶胞的中心位置，分子式為Fe3AlC;Fe-Al型B2、DO3相是一類易從α鐵素體中析出的BCC晶格點(diǎn)陣，分子式分別為FeAl、Fe3Al；β-Mn是一種立方結(jié)構(gòu)的錳元素異構(gòu)體，β-Mn每個(gè)晶胞中有20個(gè)原子，Wyckoff晶體學(xué)位點(diǎn)為8c和12d，容易與γ-Fe共存[30].在服役過程中，此類析出相與氫作用密切，對(duì)鋼材塑韌性有極大的損傷[31].1.2 晶格缺陷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低密度鋼中有序析出相的研究進(jìn)展[J]. 章小峰,李家星,萬(wàn)亞雄,武學(xué)俊,黃貞益.  材料導(dǎo)報(bào). 2019(23)
[2]Fe-Al金屬間化合物氫脆效應(yīng)研究現(xiàn)狀[J]. 黃廣棋,張桂凱,羅朝以,唐濤.  材料導(dǎo)報(bào). 2018(11)
[3]氫與金屬的微觀交互作用研究進(jìn)展[J]. 解德剛,李蒙,單智偉.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2018(03)
[4]Vacancies and Antisites in B2 FeAl and DO3 Fe3Al with a Modified Analytic EAM Model[J]. Xiaolin SHU, Wan gyu HU, Hanning XIAO and Huiqiu DENG College of Materials Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China Ban gwei ZHANG International Centre of Materials Physics, Chinese Academy of Sciences, S.  Journal of Materials Science & Technology. 2001(06)

博士論文
[1]奧氏體鋼中氫的擴(kuò)散與聚集行為的計(jì)算研究[D]. 何洋.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 2017



本文編號(hào)：3382512