周池楼(本刊青年编委),等：钢中夹杂物对氢扩散行为的影响规律

夹杂取向的影响

研究表明，随着夹杂与氢扩散方向之间的夹角θ的增大，氢扩散通量J和表观扩散系数Dapp均下降，并且在0°到45°范围内的下降幅度远大于45°到90°的范围。角度的增加削弱了夹杂的通道效应，强化了它的陷阱效应。存在一个特定角度θ'时，通道效应强度与陷阱效应强度平衡，此时Dapp与基体材料的扩散系数D1相等。

夹杂分布方式的影响




在钢材中含有夹杂时，夹杂的堆叠分布相较于并列分布更显著地增强其通道和陷阱效应。在θ=90°的情况下，靠近加氢侧的夹杂捕获的氢更多，导致材料更易形成氢鼓泡。夹杂分布方式不仅影响HJ，同时还改变了表观扩散系数。

夹杂形状的影响

夹杂的形状改变，尤其是其沿短轴还是长轴的变形，同样影响氢扩散。相应地，表观扩散系数Dapp呈现相反变化趋势，表明夹杂的短轴变形显著影响其对氢的捕获能力。

夹杂尺寸的影响

减小夹杂物尺寸并使它们在钢中分布更均匀，可以减少氢的大规模富集，显著减小夹杂物对氢扩散的影响范围，从而降低氢的聚集。

结论

数值模拟揭示了钢中夹杂物性状对氢扩散行为的影响机理，有助于理解钢中氢的局部扩散行为，对氢损伤、氢致开裂等现象形成机制的认识具有重要意义。研究结果为纯氢系统用钢的氢损伤预防提供了理论支持和技术参考。

关键词:钢;氢扩散;夹杂;数值模拟;扩散通量;表观扩散系数;陷阱效应;扩散通道效应

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