with increasing hydrogen concentration. Key words:hydrogen,iron atom,strain field,hydrogen permeation 前 言 关于氢在a-F中的应变场，因氢在其中的固溶度极低无法用常规方法测量，至今仍 留空白。但是也有人认为1)，氢在a-F中的应变场是球对称的。若如此，则在扭转应 力下，，不会引起氢的富集，也不会引起氢致开裂，然而，作者的实验表明7.8)，经过充 氢后的超高强度钢Ⅲ型试样或无裂纹扭转试样都能产生氢致裂纹，并在与原缺口面成 45°的面上形核和扩展。这一事实间接说明，氢在F中的应变场可能是非球对称的。 张统一等人(2利用拉、压应力下稳态通量的相对变化，提出了非球对称应变场的表 达式，并根据早期B®ck等(3们的实验数据计算了氢在铁中的应变场，也证明是非球对称 的。可惜的是Beck的实验误差较大，张统一的结论仍难令人信服。因此，氢在a~Fe中 的应变场仍未解决。 确切地说，氢的应变场是指偏克原子应变场，即当氢浓度趋于零时，一克原子氢所引 起的晶格应变量。实际测出的值是和氢浓度有关的表观值。因此，应当用表观偏克原子 应变场的极限值作为真实的偏克原子应变场。这一点，过去并没有引起重视。早期在球 对称应变假定下测定的氢的偏克原子体积也应类似处理。 本文的目的是设计更精确的实验测定表观偏克原子应变场和偏克原子体积，及它们 和氢浓度的关系，从而获得真实偏克原子应变场和偏克原子体积。 理论基础 若外加应力o,则氢原子的化学位由ua(0)变为μ：（σ）、即 H(o)-u(0)=-V2ε1G: (1) 式中：e:一氢的偏克原子应变场，V一金属体积。 多晶体是由大量取向随机分布的单品体构成的，放氢原子的最大应变分量也是随机 分布的。假定主应力坐标系为(x'y'z'),晶格坐标系为(xyz),它们的相对取向由 (px)来决定，则应变分量可转换成主应力坐标系中的应变量， e=cos 20e+sin 20e2 e2=sin20cos2ope:+cos 20cos 2pe2 sin 2oes (2) ea=sin20sine:+cos20sine2+coses 当沿x!方向施加单向拉、压应力时，氢原子与外力相互作用能为 μn(0px)=千Ve1'g=千(cos20er+sin0e2)Vo (3) 氢原子在(gpx)位置存在的几率为expC(cos20e1+sin0e2)Vo/RT],氢沿x'轴方 向的平均应变场为 85红 ， ， ， 前 言 关 于氢在 一 中的应 变场 ， 因氢在其 中的固溶度极低无法 用常规 方法测量 ， 至 今仍 留空 白 。 但是 也 有人认 为 〔 〕 ， 氢在 一 中的应 变场是球 对称的 。 若如此 ， 贝在 扭 转应 力 下 ， 不 会引起 氢的富集 ， 也不 会引起 氢 致开裂 。 然而 ， 作 者的实验表 明〔 · ” 〕 ， 经过 充 氢后 的超高强度钢 型试 样或 无裂 纹 扭转试 样都 能 产生 氢 致裂 纹， 并在 与原 缺 口 面 成 “ 的面 上形 核 和扩展 。 这 一 事实 间接说 明 ， 氢在 中的应 变场可能是非球 对称 的 。 张 统 一 等人 〔 “ 〕利 用 拉 、 压 应力下稳 态通 量 的相对 变化 ，提 出了非球 对称应 变场 的 表 达式 ，并根据早期 等 〔 · 〕 的实验数据计算 了氢在铁 中的应 变场 ， 也证 明是非球 对 称 的 。 可 惜的 是 的实 验误 差 较大 ， 张统一 的结论 仍难令人 信服 。 因此 ， 氢在 一 中 的应变场仍未解 决 。 确切地说 ， 氢 的应 变场是指偏克原子应变场 ， 即 当氢浓 度趋于零时 ， 一克原子氢所 引 起 的 晶格应 变量 。 实际测 出的值是 和氢浓 度有关 的表观值 。 因此 ， 应 当用 表观偏克原子 应变场的极 限值作 为 真实 的偏克原子应 变场 。 这一 点 ， 过 去 并没 有引起 重 视 。 早期在球 对称 应变假定下测 定 的氢的偏克原子体积 也应 类似处理 。 本文 的 目的是设计更精确 的实验测 定表观偏克 原 子应 变场 和偏克原子体积 ， 及 它们 和 氢浓 度的关 系 ， 从而 获得真实偏克原子应变场和偏克原子体积 。 理论基础 若外加 应力 ， 贝蜻氢 原子 的化 学 位 由环。 变为 件。 、 民 、 。 一从 ， 二 一 艺。 式 中 。 、 一氢 的偏 克 原子应 变场 ， 一金属体积 。 多 晶体 是 由大量 取 向随 机分 布的兽晶体 构成的 ， 故氢 原子的最 大应 变分量 也是随 机 分 布的 。 假 定主 应力 坐标 系 为 ， ’ ， ， 晶格坐标 系为 ， 它们 的相 对取 向 由 甲 来决定 ， 则 应 变分量 可 转换成 主应 力 坐标 系中的 应 变量 ， ﹄户‘ 。 ， 。 尹 “ “ 甲。 “ “ 甲。 “ 甲。 ， “ 甲。 “ “ 印。 “ 甲 当沿 艺方 向施加 单 向拉 、 压 应 力时 ， 氢 原子与外力 相互作 用 能为 协 ， 甲 干 。 ，， 干 。 宝 。 氢原子在 甲 位置 存在 的 几率为 〔 “ 。 “ 〕 ， 氢沿 ， 轴 方 向的平均应变场为