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随着汽车轻量化进程的不断推进,高强钢和先进高强钢在车体上的应用比例不断增加。国际上,IF440高强钢热镀锌板以其良好的深冲性而广泛应用于汽车工业,但我国目前还无法生产该强度级别的镀锌产品。因此,通过热轧、冷轧、退火及镀锌工艺等诸多环节的研究,开发IF440高强钢的热镀锌工艺,使该钢种镀锌钢板性能达到国外相关产品性能要求,对国内生产IF440高强钢热镀锌产品具有重要应用价值和现实意义。
实验用IF440高强钢采用Mn和P作为固溶强化元素,通过热轧、冷轧得到冷轧原板。通过OM、TEM、XRD和EBSD研究了退火工艺对退火组织、析出物和退火织构的影响;通过SEM/EDS、XPS和GDOES研究了退火工艺对氧化物和钢板表面浸润性的影响;通过SEM/EDS、TEM和AFM、OT弯和杯突实验研究了热浸镀工艺对镀层组织结构、抑制层和附着性的影响,得到如下结论:
1、IF440高强钢在退火温度为820~850℃,保温60~90s的退火条件下,钢板的抗拉强度为462~442MPa,延伸率为29.2%~27%,n值为0.2左右,r值最高达到1.42左右,满足国外同级别钢种的力学性能要求。在退火过程中,析出物数量增加,尺寸趋于一致;退火得到的{111}织构以{111}<112>组分织构为主,含有少量{111}<110>织构,退火析出物和织构的演变规律有利于IF440高强钢获得的较高强度和良好的深冲性。
2、IF440高强钢在10%H2-N2的保护气氛,退火温度为830~850℃,保温60~90s的退火条件下,得到的退火板表面浸润性较好。研究得到了退火工艺对钢板表面氧化物、Mn、P等合金元素表面富集、深度分布的影响以及氧化物形态对浸润性的影响规律。首次发现了IF440高强钢在退火过程中,钢板表面晶界处Nb和P的偏聚对氧化物形成和生长的阻碍作用,有利于退火钢板表面获得良好的浸润性。
3、国内首次在实验室研究开发了IF440高强钢热浸镀锌工艺:保护气氛为10%H2-N2,退火温度为830~850℃,保温时间60~90s,钢板入锅温度为460~470℃左右,锌液温度为460℃,浸镀6~8s,锌液中Al含量为0.25%左右。研究了热浸镀工艺对镀层组织结构的影响,首次利用抑制层剥离技术与TEM研究相结合的分析方法,系统分析了IF440高强钢的抑制层组织结构,并首次提出了此钢种抑制层的形成和生长机理:在浸镀过程中,FeAl3相为首先形核相,随后出现的Fe2Al5相通过消耗FeAl3相在FeAl3相基础上形核长大。实验得到的IF440高强钢热镀锌板性能达到国外相关产品的性能要求,填补了国内此钢种热镀锌工艺领域的空白,为生产实践提供了重要的理论依据和必要的技术支持。