熱處理工藝對冷軋熱鍍鋅雙相鋼組織與性能的影響

馬欣欣 劉潤博

河鋼集團邯鋼公司（056000）

1 試驗方法

本次實驗采用雙相鋼經(jīng)真空感應爐熔煉，通過6道次的熱軋工作達到5 mm厚，最終的熱軋溫度為870℃，過水冷卻至650℃時取出，此時冷軋的壓下率已經(jīng)高達80%。將已經(jīng)冷軋過的試驗品按照長200 mm，寬50 mm的規(guī)格進行切割，通過Gleeb-3500模擬退火。在臨界區(qū)的退火溫度分別是830℃、800℃及780℃3種，根據(jù)實際情況選擇需要退火的溫度。經(jīng)過50 s的保溫后，恒速降溫至450℃時，保溫15 s，進行熱鍍鋅，最后空冷至室內(nèi)溫度即可。退火后對試驗品進行性能的測試，拋光后使用光學顯微鏡觀察其內(nèi)部的組織。

工業(yè)生產(chǎn)樣品取自首鋼順義冷軋現(xiàn)場，熱處理工藝為800℃臨界區(qū)保溫，后以約10℃/s的速度緩冷至750℃，再以約50℃/s的速度快冷至460℃，保溫15 s。最后采用Lepera試劑著色，運用imagepro-plus軟件對鐵素體平均晶粒尺寸及第二相 (馬氏體+貝氏體)體積分數(shù)進行了定量分析。

2 試驗結果

2.1 試驗性能

對實驗室的成品和工業(yè)生產(chǎn)中的成品進行對比分析可以發(fā)現(xiàn)，在不同退火溫度的臨界區(qū)下生產(chǎn)出來的成品和工業(yè)手法生產(chǎn)出來的成品，在抗拉強度上幾乎相差無幾，強度均超過了600 MPa。但是在伸長率上，實驗室所生產(chǎn)出來的成品要低于20%，工業(yè)手法生產(chǎn)出來的成品在伸長率上高達30%以上。而實驗室的成品不管是在抗拉強度上，還是在屈服強度上都會隨著臨界區(qū)退火溫度的上升而不斷增大，其伸長率則不斷下降。

2.2 組織觀察結果

在進行熱工藝的處理時，通過觀察儀器可以看出，在低溫退火的過程中，產(chǎn)品的組織內(nèi)部會出現(xiàn)一定量的鐵素體組織和馬氏體，同時還會有少部分的貝氏體。但靠近臨界區(qū)，隨著溫度逐漸上升則鐵素體的含量明顯減少，貝氏體的含量明顯增加。在這個過程中還會出現(xiàn)高錳馬氏體邊圈，高錳馬氏體邊圈的出現(xiàn)是因為錳在馬氏體內(nèi)部的擴散速率和鐵素體內(nèi)部的擴散速率有著明顯的不同，所以在擴散的過程中，會不斷地向鐵素體的晶界聚集，并且在冷卻時不斷地進行淬透，形成了高錳馬氏體邊圈。在顯微鏡下觀察時，可以看到經(jīng)過3種溫度的臨界退火區(qū)都出現(xiàn)了馬氏體高亮邊圈，但是溫度越高，馬氏體的含量越低。

3 試驗分析

3.1 性能分析

對兩種生產(chǎn)工藝的對比可以發(fā)現(xiàn)，沒有設立緩冷段的工業(yè)生產(chǎn)工藝，在面對擁有不同退火溫度的實驗室制品工藝時，雙相鋼的強度平均值比實驗制品低，但是在伸長性能上要高出2倍。并且兩種成品在進行拉伸試驗的過程中，都出現(xiàn)了連續(xù)屈服的現(xiàn)象，同時還擁有比較高速的加工硬化速率，延遲局部縮頸的產(chǎn)生。

3.2 組織分析

利用顯微鏡或者是光學掃描鏡可以看到，通過工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有比較明顯的雙相鋼的組織特征，不管是鐵素體還是馬氏體/貝氏體，分布都比較合理，是理想的熱鍍鋅雙相鋼的組織形貌。而實驗室制作的成品雙相鋼第二相體積分數(shù)要比工業(yè)生產(chǎn)的制品大，但鐵素體的平均晶粒比較少。

4 試驗結論

臨界區(qū)退火溫度對雙相鋼的力學性能的影響非常大，隨著臨界區(qū)退火溫度的上升，一方面，碳和合金元素易于向奧氏體富集，使得奧氏體的淬透性升高；另一方面，由于奧氏體體積分數(shù)的增加，新生奧氏體碳濃度降低，造成退火后冷卻過程中貝氏體相變區(qū)擴大，促進貝氏體相變的進行，相變得到的貝氏體量增加。因此，在保證必要抗拉強度的條件下，熱鍍鋅雙相鋼在較低溫度臨界區(qū)退火，往往能得到較好的強度與塑性。

5 結語

通過文章的分析和研究可以發(fā)現(xiàn)，熱處理工藝對冷軋熱鍍鋅雙相鋼組織與性能的影響比較顯著，因此，需要重視熱處理工藝對冷軋熱鍍鋅雙相鋼組織與性能的影響，有針對性地進行生產(chǎn)和開發(fā)。