780MPa級熱鍍鋅雙相鋼的研制與開發

摘? ? 要：本文介紹了河鋼邯鋼780MPa級熱鍍鋅雙相鋼的研制與開發，為滿足強度和成形性能要求，利用相變強化機理指導化學成分和熱處理工藝設計，重點研究和管控煉鋼、熱連軋和連續退火熱鍍鋅關鍵控制參數，并對成品的力學性能和金相組織進行分析，證明了產品具有良好的力學性能和成形性能。

關鍵詞：熱鍍鋅;雙相鋼;化學成分;力學性能;金相組織

1? 前言

熱鍍鋅雙相鋼是以相變強化為基礎的一種新型高強度鋼，具有連續的屈服、無屈服延伸，高的加工硬化指數，低屈強比和良好烘烤硬化特性[1]，既有利于成形又確保抗凹陷性和提高碰撞能的吸收能力，很好地解決高強度與成形性的矛盾，并且具有良好的耐腐蝕性，被認為是一種理想的汽車用鋼。隨著現代汽車向減重、節能、高安全性、耐腐蝕等方向的發展，熱鍍鋅雙相鋼已得到越來越多地應用[2]

河鋼邯鋼邯寶冷軋廠2030熱鍍鋅線是一條設計年產能力45萬噸的連續熱浸鍍鋅生產線，產品規格為0.4～2.5*1000～2000mm，鍍層為GI和GA。該生產線采用美鋼聯法工藝，產品主要定位汽車用GI和GA鍍鋅板。本文利用相變強化機理指導化學成分和熱處理工藝設計，重點研究和管控煉鋼、熱連軋和連續退火熱鍍鋅關鍵控制參數。

2? 雙相鋼相變強化機理

雙相鋼是以相變強化為基礎的一種新型高強度鋼，它含有鐵素體（約占80%-90%）和馬氏體（約占20%～10%）。這種鋼種因為在鐵素體和馬氏體相界面上存在可移動的位錯，在相同的抗拉強度下，其屈服強度低，屈服比也低。該鋼種具有高的抗碰撞吸收能、高的加工硬化指數和高的烘烤硬化性能，沒有屈服延伸和室溫時效等特點。

目前在連續熱鍍鋅線生產雙相鋼，應用廣泛的方式是添加一定的合金元素，使鋼的CCT曲線右移，避免發生貝氏體或珠光體轉變，通過熱軋控軋控冷和熱鍍鋅退火工藝來獲得力學性能和鍍層質量均優良的產品。

3? 雙相鋼關鍵工藝及控制

3.1? 成分設計

雙相鋼中的馬氏體應當是韌性好的低碳高密度位錯型，而不是脆性的高碳的孿晶型馬氏體;為獲得連續屈服，馬氏體的最小量必須大于5%。

Mn是主要的添加元素，能夠穩定奧氏體，提高淬透性，有顯著的固溶強化元素效果，推遲貝氏體和珠光體轉變。 Cr元素也具有較好的穩定奧氏體作用，推遲貝氏體和珠光體轉變。Mo元素既能提高雙相鋼強度，又可以獲得良好的鍍鋅質量，Mo會使CCT 曲線明顯右移，且擴大鐵素體區域，從而避免了冷卻時發生珠光體轉變，有利于在連續熱鍍鋅生產線中獲得馬氏體雙相鋼組織。Nb可起到細晶強化及沉淀強化的作用。

邯鋼780MPa級熱鍍鋅雙相鋼的成分設計采用C-Mn-Cr系，碳含量在0.1 %左右，添加少量Mo及微量Nb。

3.2? 熱軋關鍵工藝及控制

3.2.1? 終軋溫度

對于含Nb雙相鋼，在較低的終軋溫度下，軋后易產生沿軋制方向拉長的鐵素體，因此導致塑性下降;而在較高的終軋溫度下，相變后鐵素體晶粒均勻，可見，含Nb熱鍍鋅雙相鋼宜采用較高的終軋溫度。

邯鋼780 MPa級熱鍍鋅雙相鋼熱軋終軋溫度按不低于870 ℃控制。

3.2.2? 卷取溫度

熱軋卷取溫度是一個比較重要的工藝參數，它決定了鋼板的熱軋態組織。通過控制卷取溫度可以得到鐵素體、貝氏體以及少量的片層狀珠光體組織，有利于退火過程中得到馬氏體組織。

邯鋼780 MPa級熱鍍鋅雙相鋼熱軋卷取溫度按不大于660 ℃控制。

3.3? 熱鍍鋅連續退火工藝

只有保證臨界溫度和臨界冷卻速率，才能得到理想的鐵素體+馬氏體雙相組織，保證產品性能要求。邯鋼780MPa級熱鍍鋅雙相鋼的退火工藝根據熱模擬試驗初步確定，并結合邯鋼2030熱鍍鋅線的實際情況以及工業試驗結果最終確定退火溫度高于800 ℃。

在熱處理過程中設置緩冷段，可以形成取向附生鐵素體，使得C、Mn元素向奧氏體中轉移，既提高了奧氏體的淬透性，又使得鐵素體更為純凈，改善了雙相鋼的塑性。

4? 金相組織和力學性能

4.1? 金相組織

圖1為產品的金相組織照片，灰黑灰色組織為鐵素體，白亮色組織為馬氏體或貝氏體，呈島狀分布于鐵素體基體上，大部分位于鐵素體晶界上，也有少量的小馬氏體顆粒分布于鐵素體晶內。

4.2? 力學性能

表1列出了產品的力學性能數據統計結果，無屈服平臺，有利于沖壓成形;抗拉強度達到產品要求，屈強比0.6左右;具有較高的伸長率、n值和烘烤硬化值。

5? 結論

采用C-Mn-Cr系、適當添加少量Mo及微量Nb的成分設計，高于870 ℃的終軋溫度、低于660 ℃的卷取溫度、高于800 ℃的退火溫度、合適的冷卻速率和緩冷制度等關鍵退火工藝設計，使得邯鋼780MPa級熱鍍鋅雙相鋼產品的力學性能滿足標準要求。

參考文獻：

[1] 潘恩寶，邸洪雙，鮑成人.熱鍍鋅雙相鋼的發展和應用[J].鋼鐵研究，2010（4）：55.

[2] 梁軒，程鵬飛，張召恩.卷取溫度對冷軋雙相鋼組織性能的影響[J].物理測試，2012（1）：1.

作者簡介：

陳世恒（1985—）男（漢），本科，陜西安康人，軋鋼工程師