抗回火脆化低合金钢

氢扩散率仅降15%

通过晶界工程实现抗回火脆化与抗氢脆的协同，磷偏析对氢扩散的阻滞作用弱于碳化物，为加氢反应器用钢提供了新思路。

Tao, Dai · Ge, Zhiqiang · Zhao, Jianping

Applied Surface Science 2026

参数信息

氢扩散系数（回火脆化后）

4.58 10⁻⁷ cm²/s

氢含量增量

16.4 %

技术优势

磷偏析影响弱于碳化物

对比脱脆试样证明，磷偏析对氢扩散的阻碍作用不如碳化物显著，为通过晶界工程优先控制碳化物而不是单纯脱磷提供了依据。

原子尺度机制明确

第一性原理计算显示磷原子优先占据晶界间隙位，通过空间位阻改变氢的稳定位置和扩散路径，为合金设计提供理论指导。

扩散系数仅降15.5%

即使发生回火脆化，氢扩散系数仍保持较高水平（4.58×10⁻⁷ cm²/s），表明该钢种在脆化后仍具一定抗氢渗透能力。

应用场景

• 加氢反应器：加氢反应器需同时抗回火脆化和氢脆，该研究为反应器用钢的晶界工程提供理论依据。
• 氢能装备：氢能装备常涉及高温高压氢环境，该钢种的抗氢扩散特性有助于延长设备寿命。
• 抗氢脆材料：该钢种在回火脆化后仍保持较高氢扩散系数，可作为抗氢脆材料的候选并通过晶界工程优化。
• 高温结构材料：加氢反应器典型高温服役，该研究揭示的机制有助于高温结构材料中杂质元素控制。