1前言

碳（C）是钢铁材料的基本构成元素，随着固溶、偏析和析出等存在状态的变化，直接或者通过组织形成间接地影响强度和韧性等力学性能。因此，了解添加到钢中的碳的存在状态和热处理中以及塑性变形中的碳行为是材料开发中最关心的问题之一。作为定量分析碳存在状态变化的方法，宏观方法有电阻法、内摩擦法和穆斯堡尔光谱法。作为微观分布测定法，代表性的是电子显微镜法和原子探针（AP）法，

每种方法都还在技术发展中。其中，AP法是在场离子显微镜（FIM）法基础上发展起来的一种质量分析法，充分利用可以在原子水平的空间分辨率下定量分析钢铁材料中重要的轻元素的特征，被用于钢中的碳析出和偏析的研究以及了解力学性能的表现机制。本文将结合几个材料开发课题来阐述碳行为的AP定量分析案例，并阐明对该方法今后的期望。

2原子探针分析应用实例1）烘烤硬化（BH）钢板汽车外板所使用的烘烤硬化钢板，其特征在于冲压成形后涂漆烘烤时的屈服强度会提高。通过对附加预应变后170℃烘烤处理中位错的碳偏析行为进行量化分析，确认了由于科垂尔气团而形成了提高屈服强度的机制。此外，原子探针分析法还用于研究兼顾使用置换式溶质（S）-间隙式溶质（I）相互作用的烘烤硬化及常温延迟时效性技术。

2）钢索/桥梁用拉丝珠光体钢丝

在标记的钢丝中，抑制在高拉丝应变区域发生的扭转试验时的层状剥离断裂（分层）是技术难题。通过AP法观察到拉丝加工中的层状渗碳体分解行为，说明层状铁素体中的碳含量增加。并且该铁素体中的过饱和碳含量与分层产生行为之间存在相关性。

3）高强度马氏体钢

结构用钢的高强化正在快速进展中，本研究有助于理解低碳和中碳马氏体结构钢通过淬火和回火的组织控制以及对力学性能的组织影响。AP法利用QT/QP处理中的碳化物析出和残余γ中的碳再分配行为的分析，并提供有关组织控制的重要知识。

3展望

关于碳的时效和析出现象及其对力学性能的影响目前还存在许多不清楚的地方，在对这些问题的理解中，掌握晶格缺陷附近的碳行为十分重要。最近，出现了关于通过用高分辨率TEM 事先观察AP的针试样，然后观察对应晶格缺陷位置和碳析出位置的案例报道，结论是AP法可以继续作为有用的分析方法来推广。此外，还报道了包括AP法与其他分析方法的相互利用以及与计算科学方法的结合等研究案例，期待进一步提高对钢中碳行为和力学性能影响机制的理解。（全荣）