Fe-Mn-C、Fe-Mn-Al系TWIP钢氢脆问题机理研究

This project applied focuses on the critical problem of hydrogen embrittlement and delayed fracture of TWIP steel, two typical TWIP steel: Fe-Mn-C, Fe-Mn-Al are chosen, advanced detection means and methods are going to be used to uncover the mechanism of hydrogen embrittlement of TWIP steel. Optimization of microalloy composition will be conducted in-depth, by adding composite microalloy elements and combined with process controlling, the new ways of improving hydrogen embrittlement sensitivity and stress corrosion sensitivity of TWIP steel will be found; the mechanism for the influence of V and RE microalloy elements on microstructure evolution of Fe-Mn-C TWIP steel will be revealed; the influence of processing parameters on microstructure and precipitation evolution of Fe-Mn-C, Fe-Mn-Al TWIP steel will be found; the mechanism of slip and twinning deformation of the TWIP steel under the influence of hydrogen, and also the influence of precipitate and solid solution elements will be revealed, the in-depth understanding of the internal relations of different microstructure factors as well as the nature of the hydrogen-induced embrittlement and delayed fracture will be obtained; the dissolution and diffusion rules of hydrogen in TWIP steel at stress state will be revealed, the hydrogen trapping properties of precipitate and solid solution elements will be found, the theoretical system of hydrogen diffusion and hydrogen trapping in TWIP steel will be improved.

本申请项目针对TWIP钢目前存在的氢脆和滞后断裂关键问题，以Fe-Mn-C、Fe-Mn-Al系TWIP钢，两个典型钢种为研究对象，采用先进的检测手段和研究方法，研究TWIP钢氢脆问题的机理。进行深入的微合金成分优化，通过复合添加合金元素并结合工艺控制找到改善TWIP钢的氢脆敏感性、应力腐蚀敏感性的新途径；揭示微合金元素V和RE对Fe-Mn-C TWIP钢组织演变的影响机理；摸清工艺参数对Fe-Mn-C、Fe-Mn-Al TWIP钢的组织演变、沉淀析出相的析出行为的影响规律；揭示氢影响下TWIP钢形变过程中滑移和孪生的变形机制及沉淀析出相和固溶元素的影响规律，深化氢影响下钢中各组织因素内在联系的理解，摸清氢致脆化和滞后断裂的本质；揭示应力状态下氢在TWIP钢中的溶解和扩散规律，摸清钢中固溶元素和沉淀析出相的氢陷阱特性，完善TWIP钢的氢扩散和氢陷阱理论。

本申请项目针对TWIP钢目前存在的氢脆和滞后断裂关键问题，以Fe-Mn-C、Fe-Mn-Al系TWIP钢，两个典型钢种为研究对象，采用先进的检测手段和研究方法，研究了TWIP钢氢脆问题的机理。该研究包括微合金成分优化和工艺优化，通过添加合金元素并结合工艺控制找到了改善TWIP钢的氢脆敏感性的新途径。TWIP钢900 ℃退火获得的中等尺寸均匀晶粒的具有最高的强塑积。随退火温度的升高，强塑积损失率呈增大趋势。然而低于800 ℃退火对TWIP钢提高氢脆抵抗力没有明显作用。高温终轧则可以有效提高TWIP钢的韧性。合金元素V和RE可明显降低TWIP钢的强塑积损失率，提高其抗氢脆能力。Fe-Mn-Al系轻质TWIP钢中的κ碳化物可适当提高材料的抗氢脆能力，但对韧性十分不利。添加Cu或微量RE可有效提高抗氢脆能力。其中，RE与κ碳化物的作用对提升最为有效；Cu固溶在基体而不是以析出状态存在对消除氢脆敏感性最为有利。该研究揭示了氢影响下TWIP钢形变过程中的变形机制及沉淀析出相和固溶元素的影响规律，深化了氢影响下钢中各组织因素内在联系的理解，摸清了氢致脆化和滞后断裂的本质。