利用連退熱模擬試驗(yàn)機(jī)，針對不同退火工藝進(jìn)行模擬試驗(yàn)，結(jié)合組織以及力學(xué)性能測試，探索退火工藝對熱鍍鋅雙相鋼的影響作用。實(shí)驗(yàn)證明：隨著退火溫度升高，抗拉強(qiáng)度呈先升高后降低的趨勢，臨界區(qū)奧氏體的淬透性降低，產(chǎn)生了貝氏體組織使抗拉強(qiáng)度降低，這是由于退火溫度愈高，冷速受限制的程度越大。退火溫度在800℃的時(shí)候，強(qiáng)度偏低，抗拉強(qiáng)度沒有滿足780 MPa的標(biāo)準(zhǔn)要求，825℃和850℃退火時(shí)，力學(xué)性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但是850℃退火時(shí)的強(qiáng)度略有降低。
減輕汽車自重引發(fā)了對高強(qiáng)度鋼開發(fā)的熱潮，近幾年國內(nèi)外各大汽車生產(chǎn)企業(yè)的車身用鋼顯示，雙相鋼占有率遠(yuǎn)高于了TRIP鋼、馬氏體鋼、HSLA鋼等其他高強(qiáng)度汽車用鋼。車身結(jié)構(gòu)件使用雙相鋼不僅增大車身結(jié)構(gòu)的抗凹陷能力，延長了汽車的使用壽命，并能減輕車身質(zhì)量、降低了燃油消耗。近年來由于雙相鋼的需求日益增加，對強(qiáng)度級別的要求也在日益提高，鍍鋅鋼板在高級別汽車上的應(yīng)用也在增加，因此，DP780鍍鋅產(chǎn)品的市場前景廣闊。
熱鍍鋅雙相鋼是新一代汽車用鋼的主要材料，這是因?yàn)槠渚哂辛己玫牧W(xué)性能、安全性能等特點(diǎn)。國外已經(jīng)試制出各個(gè)系列的產(chǎn)品，對熱鍍鋅雙相鋼的研究已相對成熟，而國內(nèi)受限于機(jī)組設(shè)備，對高強(qiáng)度熱鍍鋅雙相鋼(如800 MPa強(qiáng)度)的理論機(jī)理還需要進(jìn)一步深入研究。
本文主要研究了保溫溫度對熱鍍鋅雙相鋼基板組織性能的影響，并探討了相關(guān)機(jī)理，對生產(chǎn)工藝具有很重要的理論指導(dǎo)作用。
實(shí)驗(yàn)材料及方法
實(shí)驗(yàn)材料
本實(shí)驗(yàn)用材料為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)的熱鍍鋅雙相鋼冷硬板，經(jīng)過轉(zhuǎn)爐冶煉，爐外精煉，連鑄制備成230 mm厚板坯，再經(jīng)過熱軋制備成3.0 mm熱軋?jiān)?，冷軋?/span>1.4 mm連退原料板，其化學(xué)成分如表1所示。
實(shí)驗(yàn)方法與測試技術(shù)
本研究采用連退熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行中試模擬實(shí)驗(yàn)，將試樣加熱到800~850℃，均熱保溫70 s，以10℃/s的冷卻速率冷至720℃后，以25℃/s的冷卻速率快速冷卻至460℃后，保溫12 s，完成鍍鋅工藝模擬試驗(yàn)，工藝流程圖如圖1所示。模擬完鍍鋅工藝后板料加工成拉伸試樣，依據(jù)GB/T228“金屬材料室溫拉伸實(shí)驗(yàn)方法”，使用CMT30 t微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行力學(xué)性能測試。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(jìn)行組織分析。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
不同退火工藝熱鍍鋅雙相鋼組織
對雙相鋼力學(xué)性能影響最大的因素是鐵素體和馬氏體的含量以及狀態(tài)，通過退火工藝的調(diào)整可以起到改善雙相鋼組成的作用，馬氏體含量是其中非常重要的方面。在其他工藝參數(shù)不變的條件下，雙相鋼的馬氏體含量由兩相區(qū)奧氏體化溫度決定。從Fe–C合金相圖可以看出，在兩相區(qū)的部分奧氏體化過程中，較低的加熱溫度對應(yīng)的奧氏體含量占比較低，進(jìn)而在冷卻相變后獲得的馬氏體量也相對較少。為了確保馬氏體的含量必須提高加熱溫度，但隨著加熱溫度的升高，奧氏體中的碳含量會迅速下降，這將會導(dǎo)致奧氏體穩(wěn)定性不足，并且在快速冷卻過程中不能有效地避開珠光體區(qū)，這就需要我們找到退火溫度的一個(gè)平衡點(diǎn)。由圖2可知，825℃退火的馬氏體含量(24%)比800℃退火的馬氏體含量(15%)多，850℃退火的鐵素體比800℃退火的鐵素體基體更加粗大。850℃退火降低了奧氏體中的碳含量，導(dǎo)致殘余奧氏體不穩(wěn)定而分解，鍍鋅后轉(zhuǎn)變成的馬氏體量較少，導(dǎo)致強(qiáng)度有所降低。
不同退火工藝熱鍍鋅雙相鋼力學(xué)性能
不同退火溫度下的力學(xué)性能如圖3所示，退火溫度在825~850℃范圍所獲得的實(shí)物性能較為理想。當(dāng)保溫段溫度為825℃時(shí)，對應(yīng)屈服強(qiáng)度為453 MPa，抗拉強(qiáng)度為832 MPa，伸長率為17%，實(shí)驗(yàn)鋼的綜合力學(xué)性能最好。
微觀組織分析
SEM觀察發(fā)現(xiàn)，馬氏體一般呈亮白色，呈突起狀有白色的邊圈。馬氏體的體積分?jǐn)?shù)隨退火溫度先升高而后降低，第二相的形態(tài)也發(fā)生變化，形態(tài)上由細(xì)小等軸狀變成粗大的不規(guī)則塊狀，并且在825℃以上，馬氏體內(nèi)部出現(xiàn)非馬氏體結(jié)構(gòu)，見圖4(c)所示。兩相區(qū)為鐵素體和奧氏體，溫度越高，生成的奧氏體數(shù)量越大，并且在隨后的快速冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或其他組織，所以圖中的白色第二相愈多。隨著退火溫度的升高，奧氏體體積分?jǐn)?shù)增加，但新生奧氏體的碳濃度降低，穩(wěn)定性降低。這會造成退火后冷卻過程中貝氏體相變區(qū)擴(kuò)大，促進(jìn)貝氏體相變的進(jìn)行，增加貝氏體含量，如圖4所示。
結(jié)束語
(1)實(shí)驗(yàn)鋼在825~850℃范圍內(nèi)退火，當(dāng)快冷速度在25℃/s時(shí)，抗拉強(qiáng)度在780 MPa以上，應(yīng)力–應(yīng)變曲線呈連續(xù)屈服，顯微組織主要是M+F兩相組織。
(2)對于實(shí)驗(yàn)鋼，隨退火溫度升高，抗拉強(qiáng)度先升高后降低。這是因?yàn)殡S著退火溫度升高，臨界區(qū)奧氏體的淬透性降低，產(chǎn)生了貝氏體組織。
文章來源——金屬世界
