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氢致开裂(HIC)是管线钢在服役过程中主要失效形式之一,历来是学者们研究的热点和难点。本文以管线钢为研究对象,利用氢渗透、电化学充氢、氢微印以及动态充氢拉伸等技术,结合金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜/电子背散射衍射(SEM/EBSD)以及透射电子显微镜(TEM),讨论了热处理后不同组织试样的铁素体/珠光体(F/P)、铁素体/渗碳体(F/Fe3C)等界面以及珠光体形态对氢的捕获效应和对HIC裂纹扩展方式的影响;探讨了不同应变速率下珠光体对管线钢中氢致裂纹萌生和扩展的影响。结果表明:(1)珠光体体积分数变化会影响F/P界面和F/Fe3C相界面对氢的捕获效率。试样中珠光体体积分数越大,F/P界面和F/Fe3C相界面越多,不可逆氢陷阱浓度越大,材料的有效氢扩散系数减小。由于F/P界面附近大量小角度晶界及位错的存在,导致氢原子加速向F/P界面聚集,使得F/P界面对氢的捕获效率高于F/Fe3C相界面。(2)不同形态珠光体对材料氢致裂纹萌生与扩展的影响不同。片层状珠光体与铁素体组织之间的界面具有较高的界面能和应力集中,导致氢致裂纹容易在铁素体/珠光体界面处萌生,并沿着F/P界面扩展;退化珠光体组织中,由于渗碳体的不连续分布,可起到分散氢压的作用,导致材料内部的氢致裂纹形核位点减少,材料的HIC敏感性降低。(3)在动态充氢条件下,当应变速率较大时,应力对氢原子运动的作用时间相对更短,在较快的应变条件下氢原子扩散程度更低,导致最终富集在珠光体组织处的氢浓度较低,材料的塑性损失相对较小;当应变速率较小时,应力对氢原子运动的作用时间更长,更多的氢原子在应力的作用下,随位错运动到铁素体/珠光体界面并被其捕获,导致了铁素体/珠光体界面强度的降低,并促使裂纹沿着铁素体/珠光体界面扩展,材料最终表现出明显的脆断行为。