DP600钢的氢脆敏感性和氢渗透行为研究

摘要

先进高强度双相钢具有良好的强塑性匹配，是实现汽车轻量化的重要材料。钢铁在冶炼、酸洗、电镀、焊接以及服役过程中均存在氢原子渗入的可能，导致双相钢有发生氢脆的风险，尤其是钢强度提高，钢的氢脆敏感性也会增大，这已然成为阻碍汽车用钢向高强化发展的一个重要因素。本文以600MPa级双相钢为研究对象，利用电化学充氢、慢应变速率拉伸试验以及双电解池渗氢试验，测试了DP600钢的氢脆敏感性和氢渗透行为，并结合OM、SEM、TEM、EBSD等测试手段对相应的微观组织结构进行了表征分析，分别探讨了氢浓度与应变速率、预应变、退火温度以及过时效温度对DP600钢氢脆敏感性和氢渗透行为的影响规律与机理。结果表明:
　　(1)延长预充氢时间，试验钢吸收的扩散氢浓度先增大而后趋于饱和，试验钢的氢脆敏感性先增大后逐渐稳定，在一定预充氢时间内(30min≤t≤180min)，扩散氢原子的浓度CH与预充氢时间√t呈线性关系;降低动态充氢应变速率，试验钢的氢脆敏感性显著增大。
　　(2)在塑性预应变量为0～20％范围内，预应变量小于15％时，随预应变量的增大，试验钢的氢脆敏感性不断增大，当预应变量达到15％以后，其氢脆敏感性基本趋于稳定。预应变增大了试验钢中的位错密度，降低了氢的扩散系数，有效捕获氢的量增加，试样钢的氢脆敏感性增大;预应变继续增大，位错相互缠结减缓氢的扩散和聚集速度，试样的氢脆敏感性增加趋于平缓。
　　(3)在两相区退火温度为780～840℃范围内，退火温度升高，试验钢中马氏体岛含量增多尺寸增大，室温组织中逐渐有贝氏体或珠光体生成;退火温度升高，非马氏体组织的生成，导致氢扩散系数Deff呈现出增大趋势，试验钢的氢脆敏感性先增大而后降低。
　　(4)在过时效温度为270～350℃范围内，过时效温度升高，试样钢中位错密度降低，马氏体逐渐分解析出碳化物，小角度晶界含量减少，大角度晶界含量增多;试验钢中氢陷阱密度增大，氢有效扩散系数降低，试验钢的氢脆敏感性降低。钢中位错、小角度晶界等可逆氢陷阱减少，碳化物、大角度晶界等不可逆氢陷阱增多是试验钢氢脆敏感性降低的重要原因。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 汽车用钢的研究概况

1．2．1 先进高强钢(AHSS)的发展及应用

1．2．2 双相钢的热处理工艺、组织和性能

1．3 氢脆相关理论

1．3．1 氢的来源

1．3．2 氢的扩散

1．3．3 氢脆机理

1．3．4 氢脆的研究方法

1．4 高强钢的氢脆研究

1．4．1 高强钢氢脆的影响因素

1．4．2 钢中的氢渗透行为研究

1．5 研究内容与意义

第2章 不同充氢条件下DP600钢的氢脆敏感性

2．1 试验材料与方法

2．1．1 静态充氢试验

2．1．2 动态充氢拉伸试验

2．1．3 氢渗透试验

2．2 结果与讨论

2．2．1 扩散氢浓度与充氢时间的关系

2．2．2 静态充氢条件下DP600钢的氢脆敏感性

2．2．3 静态充氢条件下DP600钢的断裂机制

2．2．4 动态充氢条件下DP600钢的氢脆敏感性

2．2．5 动态充氢条件下DP600钢的断裂行为

2．3 本章小结

第3章 预应变对DP600钢氢脆敏感性的影响

3．1 试验材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 不同预应变量下试样的氢脆敏感性

3．2．2 不同预应变量下的氢扩散动力学行为

3．2．3 不同预应变量下试样的组织、位错组态及断口形貌

3．2．4 预应变对DP600钢力学行为的影响

3．2．5 预应变对DP600钢氢扩散及氢脆敏感性的影响

3．3 本章小结

第4章 退火温度对DP600钢氢脆敏感性及氢渗透行为的影响

4．1 试验材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 退火温度对DP600钢显微组织的影响

4．2．2 退火温度对DP600钢氢脆敏感性的影响

4．2．3 退火温度对DP600钢氢渗透行为的影响

4．3 本章小结

第5章 过时效温度对DP600钢氢脆敏感性及氢渗透行为的影响

5．1 试验材料与方法

5．1．1 试验材料

5．1．2 试验方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 不同过时效温度下试样的显微组织及微观晶界结构

5．2．2 过时效温度对DP600钢氢脆敏感性的影响

5．2．3 过时效温度对DP600钢氢渗透行为的影响

5．3 本章小结

全文总结

致谢

参考文献

附录