隨著汽車輕量化以及高安全性的提出，先進高強度和超高強度鋼板在汽車上的需求逐年增多[1−2]，代表鋼種有雙相鋼、復(fù)相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、馬氏體鋼以及淬火分配鋼等[3]，其中復(fù)相鋼具有較高的能量吸收能力和良好的成型、焊接性能，同時具有擴孔、彎曲性能高等優(yōu)點[4−5]，特別適合于制作汽車的車門防撞桿、保險杠和B立柱等安全件，在汽車行業(yè)中具有廣闊的市場前景。本文主要以熱鍍鋅用980 MPa級的復(fù)相鋼為研究對象，在保證化學(xué)成分、熱軋工藝相同情況下，以本鋼實際產(chǎn)線生產(chǎn)的冷硬板為原料，結(jié)合組織和力學(xué)性能測試，重點探討連退鍍鋅工藝參數(shù)中退火溫度和帶鋼運行速度對980 MPa級熱鍍鋅復(fù)相鋼的影響規(guī)律。

1.   實驗材料與方法

本實驗選用厚度為2.1 mm的CP980冷軋后未進行退火處理的冷硬鋼板，化學(xué)成分設(shè)計如表1所示。鋼板經(jīng)過轉(zhuǎn)爐冶煉，爐外精煉，連鑄成230 mm厚板坯，再經(jīng)過熱軋成4.0 mm熱軋原料，熱軋板經(jīng)酸洗后冷軋成2.1 mm，冷軋壓下率為60%。將工業(yè)化生產(chǎn)的冷硬鋼板加工切割成450 mm×150 mm×2.1 mm熱模擬實驗鋼板，采用奧鋼聯(lián)熱模擬實驗機進行連退鍍鋅熱模擬實驗。模擬后的鋼板分別加工制備成金相試樣和標(biāo)準(zhǔn)拉伸A50試樣，采用型號為OLYMPUS-BX51的金相顯微鏡以及型號為EVO50的掃描電鏡進行微觀組織形貌的觀察分析。力學(xué)性能檢測采用國標(biāo)GB/T228—2010《金屬材料室溫拉伸實驗方法》，使用CMT30噸微機控制電子萬能實驗機進行拉伸實驗。

2.   實驗結(jié)果與分析

2.1   退火溫度的影響

熱模擬鍍鋅工藝流程為：首先將試樣加熱到780～860 °C，保溫一定時間后以一定的冷卻速率緩慢冷卻至一定溫度后快速冷卻至入鋅鍋溫度460 °C（連退鍍鋅帶鋼出退火爐后進入鋅鍋的溫度為460 °C），等溫一定時間后空冷至室溫，具體的工藝參數(shù)如表2所示。

對不同均熱溫度下的實驗鋼進行光學(xué)微觀組織和掃描電子顯微鏡形貌觀察，如圖1所示。從圖1可以看出，在不同溫度下，實驗鋼的組織均為鐵素體（灰色）+貝氏體（黑色）+馬氏體（白色）三相組織，根據(jù)國標(biāo)GB/T18876.1—2002測得馬氏體體積分數(shù)依次為40%，44%，34%，20%。均熱溫度為780 °C時，組織中觀察到條帶狀鐵素體存在；均熱溫度提高到800 °C，組織均勻性提高，帶狀組織消失，并觀察到有細小碳化物顆粒析出，且由于在兩相區(qū)加熱奧氏體含量增多，快冷段會形成更多的馬氏體[6]。隨著均熱溫度的進一步升高到840和860 °C，組織中馬氏體尺寸明顯增大，且由于奧氏體化程度增大使得奧氏體中的碳含量和合金元素含量明顯減少，導(dǎo)致奧氏體的穩(wěn)定性和淬透性降低，快冷過程中過冷奧氏體更容易生成貝氏體組織，使得馬氏體含量減少，貝氏體含量增多[7]。

通過圖2熱模擬結(jié)果觀察發(fā)現(xiàn)，隨著均熱溫度的升高，屈服強度呈先降低后升高的趨勢，從731變化到683 MPa；抗拉強度和屈服強度變化趨勢一致，從1095變化到1030 MPa；由于本實驗中拉伸過程中試樣斷裂位置均斷在標(biāo)距外，因此延伸率不予考慮。均熱溫度從780升高到800 °C，組織中馬氏體的含量雖然提高，但800 °C時組織中觀察到有細小的碳化物析出消耗了實驗鋼中的一部分碳，使得強度減?。浑S著均熱溫度的進一步提高，馬氏體的體積分數(shù)從44%降低到34%，強度繼續(xù)減??；當(dāng)均熱溫度提高到860 °C時，雖然馬氏體體積分數(shù)降低到20%，但是由于溫度升高，在相同的緩冷溫度下使得軟相鐵素體含量明顯減少，硬相馬氏體和貝氏體總的含量增多，如圖1(h)所示，因此屈服強度和抗拉強度略有提高。綜合不同溫度下的組織和力學(xué)性能檢測結(jié)果，最終確定800 °C為標(biāo)準(zhǔn)均熱溫度進行下一步的研究。

2.2   帶鋼運行速度的影響

設(shè)置均熱溫度800 °C，緩冷溫度710 °C，快冷出口溫度460 °C，帶鋼運行速度分別為60、70、和80 m/min。圖3為帶鋼不同運行速度下的微觀組織，測得其馬氏體體積分數(shù)分別為33%、37%。帶速為80 m/min對應(yīng)的微觀組織如前面所述圖1(c)和1(d)所示。通過圖4熱模擬結(jié)果觀察發(fā)現(xiàn)，隨著帶鋼運行速度的提高，屈服強度呈不斷升高的趨勢，從636升高到691 MPa，抗拉強度呈先升高后降低的趨勢，從1055 MPa變化到1050 MPa。隨著帶鋼運行速度提高，奧氏體形核率增加，阻礙了晶粒長大，原奧氏體晶粒不斷細化，在后續(xù)冷卻過程中使鋼中的組織更加細小，從而使屈服強度提高；復(fù)相鋼的抗拉強度主要取決于硬相馬氏體、貝氏體的比例[4]，隨著帶鋼運行速度的提高，帶鋼在快冷段的時間縮短，冷卻速率增加[8]，組織中的馬氏體體積分數(shù)不斷升高（33%、37%和44%），但是帶鋼在均熱段保溫時間也會縮短，使得奧氏體化程度減小，在冷卻過程中第二相總的含量（馬氏體、貝氏體）會不斷減少，即硬相貝氏體含量會相應(yīng)減少，導(dǎo)致帶速為80 m/min時硬相貝氏體和馬氏體對抗拉強度影響的綜合作用效果減弱，抗拉強度略有下降。

3.   結(jié)論

（1）980 MPa級復(fù)相鋼經(jīng)熱鍍鋅工藝處理后組織結(jié)構(gòu)為鐵素體、貝氏體和馬氏體。退火溫度從780提高到860 °C過程中，復(fù)相鋼中馬氏體含量先升高后降低。當(dāng)退火溫度為800 °C及以上時，組織均勻且可以獲得980 MPa級以上的熱鍍鋅復(fù)相鋼。

（2）隨著實驗鋼的運行速度從60增加到80 m/min，組織中的馬氏體呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，屈服強度不斷提高，抗拉強度先增大后減小。

參考文獻

[1]高洪剛. 連續(xù)退火工藝對Si、Mn系冷軋雙相鋼組織性能的影響. 金屬世界,2019(2):48

[2]張秀香,韓丹,王亞東. 冷軋雙相鋼擴孔性能研究. 金屬世界,2020(6):63

[3]劉華賽,鄺霜,謝春乾,等. 退火溫度和平整工藝對1000 MPa級雙相鋼組織和力學(xué)性能的影響. 金屬熱處理,2017,42(8):98

[4]謝春乾,楊瑞楓,李振,等. 退火工藝對780 MPa級復(fù)相鋼組織與性能的影響. 金屬熱處理,2018,43(7):171

[5]陳連生,李躍,王安東,等. 兩相區(qū)不同等溫時間下低碳復(fù)相鋼的組織與性能. 金屬熱處理,2018,43(7):84

[6]田亞強,王安東,鄭小平,等. 不同前驅(qū)體的貝氏體/鐵素體復(fù)相鋼的組織和性能. 金屬熱處理,2018,43(4):97

[7]鄺春福,張勁超,鄭之旺,等. 貝氏體等溫溫度對超高強冷軋TRIP鋼組織性能的影響. 鋼鐵釩鈦,2018,39(5):140

[8]劉靖寶,王云閣,夏明生,等. 退火對980 MPa級鍍鋅雙相鋼組織和性能的影響. 金屬熱處理,2017,42(12):193

文章來源——金屬世界