鐵素體-馬氏體雙相鋼的氫脆問題及解決途徑

鐵素體-馬氏體雙相鋼具有在鐵素體基體中分布島狀馬氏體的雙相組織。鐵素體使得材料有低的屈服強度，而馬氏體相的存在增加了材料的變形抗力，使其具有高的加工硬化指數(shù)，因此，鐵素體-馬氏體雙相鋼兼具高強度和良好的成型性及焊接性，并且具有高均勻伸長率和優(yōu)良的疲勞極限等優(yōu)點，故成為適應(yīng)汽車行業(yè)輕量化需求的一種重要鋼材。

一般認為，鋼中發(fā)生氫致延遲斷裂的強度門檻值為1000MPa(抗拉強度)。按強度等級，目前國內(nèi)使用的雙相鋼鋼大部分都低于這個門檻值，其氫脆風(fēng)險看似并不嚴重。但是，由于雙相鋼內(nèi)含有一定體積分數(shù)的高強度馬氏體相，其抗拉強度可高達2000MPa，該組織本身對氫脆極其敏感，導(dǎo)致低強度的雙相鋼也可能存在嚴重的氫脆現(xiàn)象。眾所周知，氫對鋼鐵材料壽命有嚴重的惡劣影響，它會顯著降低伸長率和斷面收縮率，使材料由延性韌窩斷裂模式變?yōu)榇嘈越饫砘蜓鼐嗔涯Ｊ剑覕嗔寻l(fā)生突然，無明顯征兆，因而往往引起嚴重后果。因此，鐵素體-馬氏體雙相鋼的氫脆問題不可忽視。

一，雙相鋼中馬氏體相本身具有氫脆敏感性。試驗表明，在200~500℃回火溫度范圍內(nèi)，雙相鋼氫脆敏感性隨回火溫度升高逐漸減小，高于500℃回火后，材料對氫脆幾乎不敏感，這與馬氏體的充分回火有關(guān)。在低溫回火態(tài)，馬氏體內(nèi)析出的碳化物主要以薄膜狀分布于原奧氏體晶界，與富集在這些位置的氫共同作用以脆化晶界，氫致裂紋主要沿馬氏體板條界或板條群界萌生和擴展；而在高溫回火態(tài)，晶界碳化物球化，并在晶內(nèi)析出大量彌散的細小碳化物，這些碳化物作為氫的強陷阱捕集大量的氫，有效降低界面處氫的濃度，改善了抗氫脆性能。以此推斷，如果雙相鋼組織中的馬氏體為中低碳馬氏體(馬氏體中的碳質(zhì)量分數(shù)小于0.3%)，則氫脆傾向也較小。