熱鍍鋅雙相鋼因具有一系列優(yōu)異性能而得以在汽車車身輕量化和提高零部件安全性的生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。熱鍍鋅高強度雙相鋼的可鍍性問題是生產(chǎn)高質(zhì)量表面鍍層鋼板的關(guān)鍵問題之一，而提高可鍍性的基本方式是減少表面氧化物生成，從而抑制合金元素表面富集。文章針對冷軋鍍鋅DP780高強鋼沖壓脫鋅質(zhì)量問題進行成分和電鏡對比分析，研究發(fā)現(xiàn)脫鋅卷抑制層不均勻連續(xù)，局部存在合金元素富集氧化。分析表明其根本原因在于退火爐中露點控制不佳導(dǎo)致局部合金元素富集氧化，影響抑制層的均勻連續(xù)性。通過合理控制露點，抑制層均勻性得到改善，沖壓脫鋅問題得到解決。

為滿足汽車節(jié)能減排、低油氣消耗、高安全性要求，采用高強鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼材實現(xiàn)汽車車身輕量化和提高安全性成為一項重要措施。近年來，高強鋼的使用比例逐年增加，并且向更高強度方向發(fā)展[1]。熱鍍鋅雙相鋼因其具有一系列優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于轎車邊梁、支柱等車體結(jié)構(gòu)加強件和防撞安全件[2]。熱鍍鋅雙相鋼主要由馬氏體和鐵素體組成，為保障鋼的組織和性能要求，在鋼中添加了Mn、Si、Cr、Al等合金元素，但是這些合金元素在退火過程中易于發(fā)生選擇性氧化，氧化物覆蓋在帶鋼表面，鍍鋅時阻止基體鐵與鋅液的鋁熱反應(yīng)，不能形成較好的抑制層[3]，影響可鍍性。熱鍍鋅高強度雙相鋼的可鍍性問題是生產(chǎn)高質(zhì)量表面鍍鋅鋼板的關(guān)鍵問題之一，而提高可鍍性的基本方式是減少表面氧化物生成，從而抑制合金元素表面富集[4]。

本文對國內(nèi)某鍍鋅線DP780高強鋼在后續(xù)沖壓過程中發(fā)生沖壓脫鋅現(xiàn)象(圖1)的原因進行分析，進而提出了改善可鍍性的措施。

實驗材料及方法

對國外進口的同鋼種無沖壓脫鋅卷取試樣A，國內(nèi)某鍍鋅線DP780無沖壓脫鋅卷取試樣B及DP780沖壓脫鋅卷取試樣C分別進行成分和電鏡分析。

不同DP780試樣成分對比如表1所示。3種試樣的DP780成分設(shè)計均為C-Mn-Si系，不同之處在于國內(nèi)某鍍鋅線DP780采取了Al代Si的成分設(shè)計思路。Si元素是有效的固溶強化元素，能夠加速C元素向奧氏體的偏聚，對鐵素體中的固溶C起到“清除”和“凈化”作用，抑制冷卻過程中粗大碳化物的形成，但是Si元素易于氧化影響表面質(zhì)量，Al在抑制碳化物方面與Si作用相似且不影響涂鍍和焊接，因而國內(nèi)部分鋼廠采用Al代Si成分設(shè)計。

實驗結(jié)果及討論

抑制層觀察

對不同DP780試樣的抑制層進行微觀分析，如圖2所示。從圖2可以看出，A試樣抑制層均勻、連續(xù)性較好；B試樣次之，C試樣抑制層更顯斷續(xù)，且局部存在蜂窩狀形貌和無抑制層區(qū)域，對此區(qū)域進一步分析，如圖3所示。蜂窩狀位置譜圖7處存在質(zhì)量分數(shù)為4.15%的O元素、3.24%的Mn元素、0.59%的Cr元素以及0.35%的Si元素，說明此處存在合金元素的富集及氧化，對于抑制層(Fe2Al5)的形成是不利的。

GDS分析

為更準確測定各試樣抑制層附近元素的分布情況，對3個試樣進行GDS分析，結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，A試樣存在明顯的Al峰；B試樣也存在明顯的Al峰，同時抑制層位置處出現(xiàn)了B元素峰；C試樣為脫鋅樣，抑制層位置未見Al峰，說明抑制層形成不良，同樣對應(yīng)位置處發(fā)現(xiàn)了B元素的峰值。B元素一般用于提高淬透性，微量B在晶界上阻抑鐵素體晶核的形成，從而延長奧氏體的孕育期。同時B也是一種易于發(fā)生選擇性氧化的元素，應(yīng)嚴格控制其含量。對比圖4(b)和(c)發(fā)現(xiàn)，抑制層部位B元素含量基本一致，可以認為此種程度的B元素含量不影響可鍍性。

原因分析及措施

綜上所述，A、B未脫鋅試樣抑制層形成良好，均勻連續(xù)；而C試樣抑制層不均勻連續(xù)、未見Al元素峰，且局部區(qū)域存在合金元素富集氧化情況。對DP780發(fā)生沖壓脫鋅的國內(nèi)某鍍鋅線脫鋅卷的同產(chǎn)線、同鋼種、同規(guī)格產(chǎn)品的鍍鋅工藝進行反查，發(fā)現(xiàn)各段溫度控制一致、氣氛控制參數(shù)一致，但脫鋅卷試樣卷加熱段和均熱段露點明顯高于無脫鋅試樣卷，分別比正常卷高4.15℃和7.25℃。根據(jù)有關(guān)文獻，露點是指在氣壓一定的情況下，環(huán)境中水汽達到飽和時的溫度。露點的變化對雙相鋼表面氧化行為以及氧化物種類的影響遠遠大于其他工藝參數(shù)，原因在于露點的變動會給氣氛的氧化能力帶來數(shù)量級的變化[5]。合金元素的表面富集氧化影響抑制層的連續(xù)和均勻性，破壞抑制層的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋅層附著力差，進而造成表面漏鍍和沖壓脫鋅等情況。在生產(chǎn)實踐中為避免沖壓脫鋅問題，采取以下措施：(1)爐內(nèi)小加濕，加熱段和均熱段露點控制在–40℃左右；(2)爐鼻子加濕關(guān)閉，露點控制在–35℃左右，同時控制鋅灰的產(chǎn)生，避免鋅灰落到帶鋼表面形成漏鍍。采取措施后，對多批次生產(chǎn)的DP780鍍鋅卷進行取樣折彎實驗，未再發(fā)生脫鋅問題。

結(jié)束語

熱鍍鋅雙相鋼中含有較多的合金元素，合金元素在退火過程中易發(fā)生選擇性氧化并附著在帶鋼表面，影響抑制層的均勻連續(xù)性，造成帶鋼鋅層附著力差，后續(xù)沖壓加工時發(fā)生脫鋅現(xiàn)象。通過合理控制爐內(nèi)各段露點可以有效改善高強鋼合金元素富集氧化，改善抑制層形成，提高可鍍性。

文章來源——金屬世界