０ 引言

钢铁材料力学性能的提高对降低资源、能源消耗大有裨益，一直都是研究的重点。目前国内大量生产和应用的结构钢强度一般在４００～８００ＭＰａ，如能在保持塑性的同时将钢的强度级别提高一倍，则实际生产中钢材用量可大为减少，从而达到轻量化的目的［１－２］。特别是对汽车而言，高强度钢材的运用可有效降低整车质量从而降低油耗和排放。研究表明，汽车质量每下降１０％，油耗下降６％～８％，排放下降４％～６％［３］，因此汽车轻量化也一直是新型钢铁材料不断问世的推手之一。得益于相变理论的发展，自２０世纪７０年代以来，以固态相变作为强化和增塑机制的各类新型高强度钢不断问世，并逐渐取代部分传统高强度低合金（ＨＳＬＡ）钢在汽车工业中的应用。该类新型高强度钢的显微组织通常为两相或两相以上组织，如马氏体、贝氏体、铁素体、奥氏体等，形成复合组织，分别用来增强和提塑，由此使材料兼具高强度与高塑性的特性。双相（ＤＰ）钢、相变诱发塑性（ＴＲＩＰ）钢、孪生诱发塑性（ＴＷＩＰ）钢、淬火－配分（Ｑ＆Ｐ）钢、淬火－配分－回火（Ｑ－Ｐ－Ｔ）钢以及贝氏体钢等新型高强度钢，主要添加硅和锰等价格低廉的合金元素，侧重于利用这些合金元素改变相变规律，以优化显微组织获得优异的力学性能［４］。如中碳Ｑ－Ｐ－Ｔ钢在抗拉强度达到１５００ＭＰａ时，其伸长率仍可维持在２０％左右［５］，显示出良好的强塑性配合。

然而，钢铁材料在冶炼、酸洗、电镀、焊接过程中以及随后的服役时均存在氢渗入的几率，从而导致先进高强度钢存在发生氢脆的风险；再加上服役时应力梯度作用下氢易向高应力区（如相界等）富集，显著增加了承载零部件（如螺栓、悬架弹簧等）或承载钢结构（如压力容器、建筑结构等）发生氢脆的可能性。关于钢铁中的氢脆，早在１８７５年，Ｊｏｈｎｓｏｎ［６］就第一次证实氢会导致材料力学性能的显著恶化，并产生无预警的脆断。自此以后，氢对钢铁材料寿命的影响开始受到重视，并总结出氢脆存在如下几个显著特征：（１）恶化力学性能，特别是会显著降低

伸长率和断面收缩率；（２）改变断裂机制，形成不同的断口形貌，主要表现为随材料中氢浓度的提高，断裂模式由延性韧窝断裂向脆性解理或沿晶断裂转变；（３）断裂发生突然，无明显征兆，因而往往引起严重后果。

鉴于以上原因，防止高强度钢铁材料的氢致脆性断裂一直是材料科学领域研究的重点。对传统钢铁材料的研究发现，氢脆主要取决于氢在金属中的状态。氢在金属中的运动包括氢的吸附、扩散、富集等，并与显微组织形成交互作用，以形成氢压、弱化金属原子键合力、降低表面能或促进局部塑性变形等方式促使材料提前失效，发生脆性断裂［７］，主要表现为力学性能的显著下降。这些导致力学性能变化的氢常富集在陷阱中。金属中氢陷阱种类的多样性及与氢交互作用的多变性导致了金属氢脆机理的复杂性。目前已知，氢脆敏感性随钢铁材料强度的提高急剧增加，特别是当抗拉强度超过１０００ＭＰａ［８］后，氢脆几乎是不可避免的破坏性因素；此外，氢脆又具有组织敏感性的特征，尤其是作为强化相的马氏体等非平衡组织引发氢脆的概率远远高于铁素体等平衡组织。由于这些非平衡相往往是构成先进高强度钢（ＡＨＳＳ）的基体组织，且ＡＨＳＳ的强度也很高，因此其氢脆问题同样不容忽视。但是，由于ＡＨＳＳ出现的时间较晚，特别是某些类别的ＡＨＳＳ（如Ｑ＆Ｐ和Ｑ－Ｐ－Ｔ等钢种）问世才１０ａ左右的时间，其氢脆机理虽受到一定关注，但还未得到深入研究，因此以下作者谨就ＡＨＳＳ的氢脆研究现状作初步的综述，供相关人员参考。

1双相（ＤＰ）钢的氢脆

ＤＰ钢是２０世纪７０年代应汽车行业轻量化的急迫需求而开发出来的第一种先进高强度钢，其显微组织是在等轴（或条状）铁素体基体中分布有岛状马氏体的双相组织，具有低屈服强度、低屈强比、高均匀伸长率、高初始加工硬化速率和优良的疲劳极限等优点，因此ＤＰ钢兼具高强度和良好的成型性及焊接性，广泛应用于汽车加强板、连轴器加强体、轮盘、保险杠和悬挂系统等零部件。非冲压成型ＤＰ钢在建筑钢筋、钢丝绳等方面也取得了明显的经济效益。

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