叶高奇

（商丘职业技术学院机电工程系,河南 商丘 476000）

0 引言

氢燃料是一种清洁的能源，被广泛应用于汽车工业中，从而导致钢结构暴露于氢环境中[1−3]。氢原子进入钢基体后，会使材料的力学性能发生显著恶化，产生氢脆问题[2]，并且材料的氢脆敏感性随材料的强度增加而增大[3−6]，因此开发出具有抗氢脆性能的高强钢已成为汽车行业的迫切需求。马氏体钢的显微组织以马氏体为主，经过简单的热处理就可表现出高强度，因而被广泛应用于高强度结构件中[4]。然而马氏体属于脆性相，通常需要通过回火处理达到所需的力学性能，马氏体回火过程中会析出片状渗碳体，使材料的氢脆问题尤为明显[6]，因此回火马氏体钢的抗氢脆性能成为学者研究的重点领域。

研究表明，当回火热处理工艺不变时，添加碳化物形成元素（V、Mo、Ti 和Nb 等）也可有效提高抗氢脆性能[7]。该方法不仅可以通过合金碳化物的捕氢来提高合金的抗氢脆性能，而且由于析出相的硬化效应，可以获得优异的强度[8]。碳化钛和碳化铌不仅能捕捉氢，还能细化先前的奥氏体晶粒尺寸，提高抗氢脆性能[9]。在低碳Cr-Mo-V 钢中，随着回火时间的增长，钢中碳化物粗化长大，捕获氢原子的陷阱密度减少，氢扩散系数增加，抗氢脆性能增强[10]。然而，在Fe-C-V 高强钢中，当回火时间小于1 h 时，回火处理有利于材料抗氢脆性能的改善，但当回火时间增加到2 h 时，V 的碳化物变粗，失去强捕氢位点的特性，且大尺寸的V 碳化物作为裂纹萌生点，将降低其抗氢脆性能[8]。……