淺談標(biāo)準(zhǔn)定量測氫裝置（HTDS）在材料行業(yè)的應(yīng)用以及創(chuàng)制耐氫脆耐腐蝕材料新方針 王道元 林安德 日本創(chuàng)元企業(yè)家(科技)商學(xué)院院長/教授/九州大學(xué)工學(xué)博士 北京創(chuàng)元國際有限公司/濱州創(chuàng)元設(shè)備機械制造有限公司董事長 日本九州大學(xué) 名譽教授/東京大學(xué)博士 ２０１４年5月16日 自古以來人們就認識到在大氣以及各種環(huán)境下服役的鋼材會發(fā)生腐蝕和突然氫脆失效自古以來人們也就開始研究氫含量，氫存在狀態(tài)等和氫脆的相關(guān)性如ZG科學(xué)院金屬所所**任所長李熏院士在1937-1940年留學(xué)英國雪菲爾德大學(xué)時的博士研究方向就是氫5脆可見關(guān)16于氫脆研究的理論和實踐等方面的重要意義 隨著人們對汽車輕量化，長壽命的追求，人們將越來越多地使用高強度鋼再者隨著人們對燃料電池清潔能源和氫發(fā)動機的渴求，人類將逐漸進入大量使用氫的社會這使得氫社會氫安全性問題研究變得迫切因此各國數(shù)十年來一直投入大量人力物力開展氫脆的研究 研究氫脆的進展往往和科學(xué)假說以及研究手段息息相關(guān)歷史上有很多實驗和氫有關(guān)，LECO標(biāo)準(zhǔn)試樣可以較為準(zhǔn)確地測量氫總量，對氫脆研究就是一大貢獻然而漸漸滿足不了人類對氫脆研究的需求因為他無法解決樣品加工帶來氫的逃逸大樣品或零件無法直接測試無法得到不同溫度下氫的含量與狀態(tài)等長期困擾人們的問題 日本率先在上個世紀(jì)90年左右提出鋼材中氫可以分為擴散氫和非擴散氫的概念并由此研發(fā)出可以分別準(zhǔn)確定量測量鋼材中非擴散氫和擴散氫的裝置TDSTDS是R-DEC公司與時俱進和日本Z高金屬材料研究機構(gòu)---日本物質(zhì)?材料研究機構(gòu)（英文簡稱NIMS）共同研究，始用于高強螺栓氫脆研究進而逐漸變成測量不同溫度下氫含量分布的標(biāo)準(zhǔn)測氫裝置進一步發(fā)展成為集測定總氫含量擴散氫含量非擴散氫含量，氫含量溫度曲線圖于一身，解決了測氫領(lǐng)域樣品加工帶來氫的逃逸大樣品或零件無法直接測試無法得到不同溫度下氫的含量與狀態(tài)等長期存在的問題，對生產(chǎn)研發(fā)人員在鋼材生產(chǎn)研發(fā)使用過程中控制氫含量提供更具針對性的檢測數(shù)據(jù)，為高強度耐氫脆，耐腐蝕鋼等產(chǎn)品的研發(fā)提供可靠依據(jù) 借助于此裝置可以詳細研究擴散和非擴散氫的各個過程以及相互轉(zhuǎn)換其功能類似于電子顯微鏡的發(fā)明為研究位錯指明了方向因為電子顯微鏡可以真實觀察到位錯而不是發(fā)明前的科學(xué)假說推測位錯的存在TDS可以明確地把影響氫脆的擴散氫和影響不大的非擴散氫區(qū)別出來也同樣是研究氫脆和腐蝕的劃時代的發(fā)明 該裝置從研發(fā)到開始商業(yè)推廣花費10余年，一經(jīng)商業(yè)推廣就受到日本以及各國金屬研究所，鋼鐵公司的青睞日本鋼鐵企業(yè)，ZG北京鋼鐵研究總院，一重，德國的馬普，韓國浦項等都在使用TDS開展各種研究 筆者綜合研究多種文獻后覺得很有必要對該裝置在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用做一總結(jié)以期找出今后創(chuàng)制耐氫脆耐腐蝕材料新的研發(fā)方針 概括說來TDS主要有2個大方面的應(yīng)用 一． TDS除了可以用于檢測鋼材中氫的總含量外，主要 用于準(zhǔn)確分辨鋼材中擴散氫和非擴撒氫的含量和氫的狀態(tài) 人們一般認為氫脆起源于鋼鐵夾雜物或晶界或界面（１-5）由于擴散氫的激活能較低，通常Ea＝27KJ/mol,所以擴散氫擴散聚集導(dǎo)致氫濃度超過其極限數(shù)值Hc從而導(dǎo)致脆性斷裂（6-12）而非擴散氫則由于脫離缺陷陷阱的激活能要大得多，通常Ea＝73KJ/mol不發(fā)生擴散，所以對產(chǎn)生氫脆沒有貢獻 進一步研究表明，通常擴散氫純存在于位錯的彈性應(yīng)變區(qū)而非擴散氫存在于鐵素體/滲碳體界面堆積位錯中或存在于微細化滲碳體中這種非擴散氫在靜載荷作用下是不會被激活的，但是在交變應(yīng)力和能量的反復(fù)作用下會從深度能阱被激活為擴散氫從而導(dǎo)致疲勞強度降低Z后導(dǎo)致氫脆 簑島教授利用線材大變形高強鋼樣品進一步研究 還表明，即使同一材料，當(dāng)樣品狀態(tài)不同，比如有無缺口，缺口深度大小，F(xiàn)IB等切口形狀，應(yīng)力集中系數(shù)大小，線材變形量，組織微細化程度，氫脆敏感度，是否充氫，充氫后是否退火，退火溫度和時間等不同，這種非擴散氫被激活或安定化程度都會變化當(dāng)然也都會反應(yīng)到實際情況下非擴散氫和氫脆的關(guān)系