图1. 热成形前 (a, b) SA和 (c, d) LA样品的HAADF-STEM显微照片和EDS点扫描，(e) M₇C₃尺寸分布直方图，(f) 碳化物直径与Cr含量之间的相关性

图2 在950 ℃下氧化600秒的NA、SA和LA样品的氧化动力学曲线：(a) 氧化层厚度增厚和 (b) 通过曲线拟合获得的相应kp值；(c) 本工作中实验PHS（600秒）与传统22MnB5 PHS以及其他抗氧化PHS（300秒）在725~950 ℃空气中抗氧化性能的比较

图3. 在950 ℃下氧化不同时间的NA样品的电子探针元素分布分析结果：(a) 60 s，(b) 180 s，(c) 420 s，(d) 600 s

图4. 在950 ℃下氧化不同时间的LA样品的电子探针元素分布分析结果：(a) 60 s，(b) 180 s，(c) 420 s，(d) 600 s

图5. 在950 ℃氧化后亚表层EDS线扫结果：(a) NA样品，(b) SA样品，(c) LA样品，(d~f) 不同样品对比。

图6. 950 ℃氧化过程中M₇C₃碳化物的溶解动力学曲线：(a) SA和 (b) LA样品中富Cr碳化物颗粒的溶解曲线，(c) SA和 (d) LA样品中M₇C₃和奥氏体中Cr的分布，(e) SA和LA样品中奥氏体和M₇C₃中Cr分布的比较，(f) Cr在奥氏体中的扩散距离。

图7. 950 ℃氧化过程中氧化物结构演变的示意图

研究提出了利用富Cr碳化物调控免镀层热成形钢高温抗氧化性能的全新策略，通过工业场景下常见的预退火工艺实现碳化物尺寸与成分的精准调控，系统验证了富Cr碳化物溶解动力学、双Cr源供给与抗氧化性能之间的构效关系。

在此基础上，获得了在950 ℃空气环境下具备优异抗氧化性能的免镀层热成形钢，该钢材无需防护镀层、无需特殊保护气氛，可直接适配现有热成形工业流程。

微观表征与模拟分析证实，大尺寸、高Cr含量的M₇C₃碳化物可通过缓慢持续溶解释放Cr，实现短程扩散补Cr，有效抑制基体亚表面Cr贫化，稳定生成致密的三层保护性氧化结构。

此外，这种基于富Cr碳化物溶解调控抗氧化性能的设计思路可推广至其他 Cr 合金化高强钢体系，为下一代低成本、绿色化无镀层热成形钢的集成设计与工业化应用提供了核心理论支撑与技术方案。

相关工作由徐伟教授团队王灵禺副教授负责，通用汽车中国科学研究院王建锋院长和王舟博士共同指导，澳大利亚蒙纳士大学吴宇祥博士支持模拟计算，第一作者李昭为东北大学/通用汽车联合培养博士生。