隨著汽車輕量化需求的提高，汽車中所使用的高品質(zhì)材料逐漸增多，高強(qiáng)度鋼板作為汽車高品質(zhì)材料的重要組成部分，其應(yīng)用比例也逐漸增多。但是隨著鋼板強(qiáng)度的提高，特別是當(dāng)鋼板的抗拉強(qiáng)度超過1000MPa后，鋼板的延遲斷裂敏感性變得明顯。

      高強(qiáng)鋼板的延遲斷裂過程主要與環(huán)境中的氫有關(guān)，稱為氫致延遲斷裂，它是氫致材料惡化（氫損傷或氫脆）的一種形態(tài)。這種斷裂是指材料在靜止應(yīng)力作用下，服役一段時間后，突然脆性斷裂的一種行為。這是由于材料內(nèi)部的殘余氫或者環(huán)境中的氫向應(yīng)力集中的部位富集，而這些應(yīng)力集中的部位往往缺陷較多，在這些部位，氫離子結(jié)合成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子，這些氫分子又結(jié)合成氫氣團(tuán)，這個氣團(tuán)將會產(chǎn)生巨大的壓力，當(dāng)這個壓力與材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力以及構(gòu)件所承受的力結(jié)合的合力超過材料的屈服極限時，將會產(chǎn)生材料的脆性斷裂失效。高強(qiáng)度鋼板的氫致延遲開裂斷口形貌是單一裂紋，沒有明顯的分叉，呈穿晶狀、沿晶狀或者混合型；斷裂性質(zhì)為脆性斷裂，宏觀斷口是齊平的，無塑性變形；顯微鏡下觀察呈現(xiàn)白點(diǎn)，輪廓分明，可以看到一些結(jié)晶狀顆粒或者放射狀花樣。

      目前，一些研發(fā)機(jī)構(gòu)和主機(jī)廠都開展了針對高強(qiáng)度鋼板延遲斷裂敏感性的評價方法，但是每個試驗(yàn)室都是按照各自約定的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，各個試驗(yàn)結(jié)果之間的對比性不高。表1所示為目前主要的高強(qiáng)度鋼延遲斷裂試驗(yàn)方法匯總。

      目前，高強(qiáng)鋼的延遲斷裂試驗(yàn)可以分成以下幾類。

      a. 恒應(yīng)變延遲斷裂試驗(yàn)。主要試驗(yàn)方法為U型彎梁延遲斷裂試驗(yàn)、三點(diǎn)彎曲延遲斷裂試驗(yàn)、沖杯延遲斷裂試驗(yàn)。

      b. SSRT（低應(yīng)變速率）延遲斷裂試驗(yàn)。主要試驗(yàn)方法為單軸低應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)。

      c. 恒載荷延遲斷裂試驗(yàn)。主要試驗(yàn)方法為恒載荷拉伸延遲斷裂試驗(yàn)和恒載荷彎曲延遲斷裂試驗(yàn)。

      d. 斷裂力學(xué)試驗(yàn)。采用預(yù)制裂紋的方式進(jìn)行延遲斷裂試驗(yàn)。

2.1 U型彎梁延遲斷裂試驗(yàn)

      U型彎梁試驗(yàn)是恒應(yīng)變延遲斷裂試驗(yàn)中的一種試驗(yàn)方法。按照圖2所示的流程進(jìn)行試驗(yàn)：首先將高強(qiáng)度鋼板材料切割成圖2a所示的平板試樣，將試樣放在模具中進(jìn)行成形，成形后用螺栓緊固，放置在試驗(yàn)溶液中進(jìn)行延遲斷裂試驗(yàn)。采用斷裂試樣占總試樣的百分比或者試樣的斷裂時間，對比分析不同鋼種之間的延遲斷裂敏感性。

2.2 三點(diǎn)彎曲延遲斷裂試驗(yàn)

      恒應(yīng)變延遲斷裂試驗(yàn)中的另一種試驗(yàn)方法是三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)（圖3），試驗(yàn)過程中采用三點(diǎn)彎曲設(shè)備將試樣彎曲成一定的角度，之后放置在溶液中進(jìn)行試驗(yàn)，采用斷裂時間進(jìn)行延遲斷裂敏感性的評價。

2.3 慢拉伸延遲斷裂試驗(yàn)

      在應(yīng)變速率為10-7/s～10-3/s的條件下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，同時將拉伸試樣放置在溶液中（氫環(huán)境），可以在很短的時間下完成試驗(yàn)，進(jìn)行延遲斷裂敏感性評價。可以采用斷裂應(yīng)力、斷面收縮率損失或者斷裂時間等指標(biāo)進(jìn)行延遲斷裂敏感性評價。該方法試驗(yàn)速度快，但是試驗(yàn)條件比實(shí)際環(huán)境更加苛刻，需要建立對比試驗(yàn)，以方便相互比較。

2.4 恒載荷延遲斷裂試驗(yàn)

      恒載荷延遲斷裂試驗(yàn)是將試樣在恒定載荷下進(jìn)行加載的試驗(yàn)方法，圖4所示為恒載荷拉伸延遲斷裂試驗(yàn)，圖5所示為恒載荷彎曲延遲斷裂試驗(yàn)，該方法采用斷裂時間或斷裂應(yīng)力評價材料的延遲斷裂敏感性。

2.5 預(yù)制裂紋延遲斷裂試驗(yàn)

      預(yù)制裂紋試驗(yàn)采用試樣預(yù)制裂紋的方法進(jìn)行試驗(yàn)，將試樣加工成帶有Ⅰ型或者Ⅱ型預(yù)制裂紋后，放置在含氫介質(zhì)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，用斷裂力學(xué)理論求出臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子KIH或者KISCC以及裂紋的擴(kuò)展速度等評價指標(biāo)評價材料的延遲斷裂敏感性。

2.6 沖杯延遲斷裂試驗(yàn)

      沖杯延遲斷裂試驗(yàn)在歐洲車企和鋼鐵企業(yè)應(yīng)用比較多。國內(nèi)對這方面的研究還處于起步階段。沖杯延遲開裂試驗(yàn)按照不同的成形比，在成形試驗(yàn)機(jī)上沖制成杯狀試樣，將試樣放置在含氫介質(zhì)條件下進(jìn)行延遲斷裂試驗(yàn)。根據(jù)產(chǎn)生裂紋的時間或者裂紋數(shù)量進(jìn)行延遲斷裂敏感性的評價。

      高強(qiáng)度鋼板的延遲斷裂過程主要是由于鋼中的氫引起的，其敏感性除了材料本身的因素外，還與環(huán)境因素和應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)。目前各研發(fā)機(jī)構(gòu)所使用的評價方法不統(tǒng)一，彼此之間的可比性不強(qiáng)，為了對比不同鋼種、不同強(qiáng)度級別之間的延遲斷裂敏感性，尋找像抗拉強(qiáng)度、FLC曲線等這種定量化的評價指標(biāo)，成為目前工作研究的重點(diǎn)。鈴木等采用Hc（臨界擴(kuò)散性氫量）、HE（環(huán)境吸收的氫量）之間的關(guān)系評價實(shí)際環(huán)境下螺栓鋼延遲斷裂敏感性；節(jié)田等采用氫滲透系數(shù)對新開發(fā)的鋼種進(jìn)行延遲斷裂敏感性評價，并提出了臨界應(yīng)力與氫量的延遲斷裂評價圖。國內(nèi)某科研機(jī)構(gòu)采用恒載荷延遲斷裂試驗(yàn)，得到類似疲勞曲線的應(yīng)力-斷裂時間的曲線，根據(jù)曲線的極限值或者斷裂時間，評價高強(qiáng)鋼的延遲斷裂敏感性。

      針對目前高強(qiáng)度鋼板在汽車上的應(yīng)用情況，希望尋找一種適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法，建立如圖6所示的評價圖，應(yīng)用于高強(qiáng)度鋼板的延遲斷裂敏感性評價。其試驗(yàn)過程如下：按照預(yù)定的延遲斷裂試驗(yàn)方法進(jìn)行延遲斷裂試驗(yàn)，當(dāng)所得到的延遲斷裂時間位于1、2兩條曲線之間時，判定這種鋼板材料抗延遲斷裂性能滿足使用要求，如果位于曲線1下部，則判定這種鋼板材料的延遲斷裂敏感性強(qiáng)，需要注意使用環(huán)境。

       汽車輕量化需求下，高強(qiáng)度鋼板在汽車上的應(yīng)用比例逐年提高，但是隨著鋼板強(qiáng)度級別的提高，特別是鋼板的強(qiáng)度超過1000MPa后，鋼板的延遲開裂敏感性變得明顯。目前針對高強(qiáng)鋼延遲開裂的試驗(yàn)方法主要為恒載荷、恒應(yīng)變以及SSRT試驗(yàn)，評價指標(biāo)為斷裂時間、臨界斷裂應(yīng)力等。為了推動高強(qiáng)度鋼板材料在汽車上的廣泛應(yīng)用，尋找不同鋼種、不用強(qiáng)度級別高強(qiáng)鋼延遲斷裂敏感性的定量評價指標(biāo)將會成為目前研究的主要方向。