隨著工程(cheng)機(ji)械(xie)、汽車(che)等行業的快速(su)發展，為降(jiang)低(di)成本、增(zeng)“強(qiang)(qiang)”減重(zhong)，以(yi)實(shi)現節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)的目標，國內外廣泛探索工程(cheng)機(ji)械(xie)及(ji)汽車(che)的輕量化方法(fa)。要最大(da)限度(du)地減輕設備質量，一個(ge)有效的途徑就是(shi)提高(gao)鋼(gang)的強(qiang)(qiang)度(du)級別(bie)。近年來(lai)，工程(cheng)機(ji)械(xie)用鋼(gang)從500~600MPa級快速(su)上升至800MPa、1000MPa，甚至1500MPa。然而(er)，隨著強(qiang)(qiang)度(du)提高(gao)，鋼(gang)的延遲(chi)斷(duan)裂敏感性也隨之增(zeng)大(da)，氫致延遲(chi)斷(duan)裂敏感性高(gao)已經成為制約高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)級別(bie)鋼(gang)種(zhong)推廣應用的一個(ge)重(zhong)要因(yin)素。
高強度耐磨板的氫致延遲斷裂現象
延遲斷(duan)裂(lie)是(shi)材(cai)料(liao)在靜止應(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用下，經過(guo)一定時間后突然發生脆(cui)性破(po)壞的(de)(de)(de)(de)一種現象(xiang)，它(ta)是(shi)材(cai)料(liao)—環(huan)境—應(ying)力(li)之間相互作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)結果(guo)，是(shi)氫(qing)致(zhi)材(cai)質惡化的(de)(de)(de)(de)一種形(xing)態。延遲斷(duan)裂(lie)現象(xiang)的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生是(shi)由于材(cai)料(liao)內(nei)部的(de)(de)(de)(de)氫(qing)向應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)部位(wei)擴散聚集(ji)，這(zhe)些(xie)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)部位(wei)往往缺陷較多（原子(zi)點陣錯位(wei)、空穴等），氫(qing)擴散到這(zhe)些(xie)缺陷處，氫(qing)離子(zi)合(he)成(cheng)氫(qing)原子(zi)，氫(qing)原子(zi)進一步(bu)合(he)成(cheng)氫(qing)分子(zi)，將產(chan)(chan)生巨大的(de)(de)(de)(de)壓力(li)。這(zhe)個壓力(li)與材(cai)料(liao)內(nei)部的(de)(de)(de)(de)殘余應(ying)力(li)以及材(cai)料(liao)服(fu)(fu)役(yi)狀態下所(suo)承受的(de)(de)(de)(de)外加應(ying)力(li)，形(xing)成(cheng)一個合(he)力(li)，當這(zhe)個合(he)力(li)超過(guo)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)屈服(fu)(fu)強度時，就會導致(zhi)斷(duan)裂(lie)的(de)(de)(de)(de)發生。
由于延遲(chi)(chi)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)常常在(zai)材料所承受的外(wai)加(jia)應力(li)水平顯著(zhu)低于其屈服強度時突然(ran)發生，具有其不可(ke)預知性(xing)(xing)，因(yin)此(ci)，往(wang)(wang)往(wang)(wang)導致較為嚴重(zhong)的破壞和(he)后果。隨著(zhu)超高強度級別鋼的發展及其應用領域(yu)的不斷(duan)(duan)(duan)拓展，延遲(chi)(chi)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)現象受到更大程(cheng)度的關注(zhu)。以(yi)汽車零部(bu)件為例，其產(chan)品(pin)形狀復(fu)雜，變(bian)形量大，車廠、零部(bu)件制(zhi)造(zao)商(shang)及材料供(gong)應商(shang)對延遲(chi)(chi)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)性(xing)(xing)能更加(jia)重(zhong)視，已(yi)經成為材料性(xing)(xing)能認證項目(mu)之一(yi)。
高強度耐磨板延遲斷裂行為的影響因素
高強度耐磨板的(de)延遲斷裂行(xing)為是在材料、環境和(he)應力(li)三者共同作(zuo)用(yong)下發生(sheng)的(de)，與(yu)耐磨(mo)板(ban)的(de)特性以及受(shou)力(li)狀態、服役(yi)環境密切相關。
耐磨板強(qiang)度(du)(du)的(de)影響。一般來講耐(nai)(nai)磨板的(de)強(qiang)度(du)(du)越高(gao)，其延(yan)遲(chi)斷裂(lie)(lie)敏感(gan)性越大。一般認為1000MPa是一個危險的(de)水平(ping)，即抗拉強(qiang)度(du)(du)低于1000MPa時鋼材耐(nai)(nai)延(yan)遲(chi)開裂(lie)(lie)的(de)性能相對較好，而當耐(nai)(nai)磨板強(qiang)度(du)(du)大于1000MPa時，其延(yan)遲(chi)斷裂(lie)(lie)敏感(gan)性較高(gao)。
合金(jin)成分的(de)影響。不(bu)同的(de)合金(jin)元素(su)(su)(su)會對材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)延遲(chi)斷(duan)裂(lie)行(xing)為產生(sheng)不(bu)同的(de)影響。研究發(fa)現，隨著(zhu)鋼中（Mn+0.5Si+S+P）含(han)量的(de)升(sheng)(sheng)高，4340系列(lie)鋼材(cai)(cai)發(fa)生(sheng)氫(qing)(qing)致(zhi)延遲(chi)斷(duan)裂(lie)的(de)臨界應力強度因子隨之(zhi)下降，說明(ming)其斷(duan)裂(lie)敏感(gan)性(xing)(xing)逐漸升(sheng)(sheng)高。這是由于鋼中C、S、P、Si、Mn等元素(su)(su)(su)的(de)偏析會促進腐蝕環境下氫(qing)(qing)的(de)吸(xi)收，從(cong)而(er)增大材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)氫(qing)(qing)致(zhi)延遲(chi)斷(duan)裂(lie)敏感(gan)性(xing)(xing)，使得(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)在(zai)較低的(de)應力水平下即發(fa)生(sheng)斷(duan)裂(lie)。而(er)Ti、V、Mo、Ni、Nb等元素(su)(su)(su)可細化晶粒，提高材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)韌性(xing)(xing)，減少偏析，而(er)且(qie)所(suo)形成的(de)細小析出物有利(li)于形成氫(qing)(qing)的(de)捕獲陷阱，從(cong)而(er)降低材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)延遲(chi)斷(duan)裂(lie)敏感(gan)性(xing)(xing)。此外，也有研究指出，Al元素(su)(su)(su)的(de)添加可以顯著(zhu)改善含(han)錳TWIP鋼的(de)氫(qing)(qing)致(zhi)開裂(lie)敏感(gan)性(xing)(xing)。