780MPa級熱鍍鋅雙相鋼的研制與開發(fā)

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(fā)，為滿足強(qiáng)度和成形性能要求，利用相變強(qiáng)化機(jī)理指導(dǎo)化學(xué)成分和熱處理工藝設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究和管控?zé)掍摗徇B軋和連續(xù)退火熱鍍鋅關(guān)鍵控制參數(shù)，并對成品的力學(xué)性能和金相組織進(jìn)行分析，證明了產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能和成形性能。

關(guān)鍵詞：熱鍍鋅;雙相鋼;化學(xué)成分;力學(xué)性能;金相組織

1? 前言

熱鍍鋅雙相鋼是以相變強(qiáng)化為基礎(chǔ)的一種新型高強(qiáng)度鋼，具有連續(xù)的屈服、無屈服延伸，高的加工硬化指數(shù)，低屈強(qiáng)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(qiáng)度與成形性的矛盾，并且具有良好的耐腐蝕性，被認(rèn)為是一種理想的汽車用鋼。隨著現(xiàn)代汽車向減重、節(jié)能、高安全性、耐腐蝕等方向的發(fā)展，熱鍍鋅雙相鋼已得到越來越多地應(yīng)用[2]

河鋼邯鋼邯寶冷軋廠2030熱鍍鋅線是一條設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力45萬噸的連續(xù)熱浸鍍鋅生產(chǎn)線，產(chǎn)品規(guī)格為0.4～2.5*1000～2000mm，鍍層為GI和GA。該生產(chǎn)線采用美鋼聯(lián)法工藝，產(chǎn)品主要定位汽車用GI和GA鍍鋅板。本文利用相變強(qiáng)化機(jī)理指導(dǎo)化學(xué)成分和熱處理工藝設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究和管控?zé)掍摗徇B軋和連續(xù)退火熱鍍鋅關(guān)鍵控制參數(shù)。

2? 雙相鋼相變強(qiáng)化機(jī)理

雙相鋼是以相變強(qiáng)化為基礎(chǔ)的一種新型高強(qiáng)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?yàn)樵阼F素體和馬氏體相界面上存在可移動的位錯(cuò)，在相同的抗拉強(qiáng)度下，其屈服強(qiáng)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(shù)和高的烘烤硬化性能，沒有屈服延伸和室溫時(shí)效等特點(diǎn)。

目前在連續(xù)熱鍍鋅線生產(chǎn)雙相鋼，應(yīng)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(fā)生貝氏體或珠光體轉(zhuǎn)變，通過熱軋控軋控冷和熱鍍鋅退火工藝來獲得力學(xué)性能和鍍層質(zhì)量均優(yōu)良的產(chǎn)品。

3? 雙相鋼關(guān)鍵工藝及控制

3.1? 成分設(shè)計(jì)

雙相鋼中的馬氏體應(yīng)當(dāng)是韌性好的低碳高密度位錯(cuò)型，而不是脆性的高碳的孿晶型馬氏體;為獲得連續(xù)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(wěn)定奧氏體，提高淬透性，有顯著的固溶強(qiáng)化元素效果，推遲貝氏體和珠光體轉(zhuǎn)變。 Cr元素也具有較好的穩(wěn)定奧氏體作用，推遲貝氏體和珠光體轉(zhuǎn)變。Mo元素既能提高雙相鋼強(qiáng)度，又可以獲得良好的鍍鋅質(zhì)量，Mo會使CCT 曲線明顯右移，且擴(kuò)大鐵素體區(qū)域，從而避免了冷卻時(shí)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，有利于在連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線中獲得馬氏體雙相鋼組織。Nb可起到細(xì)晶強(qiáng)化及沉淀強(qiáng)化的作用。

邯鋼780MPa級熱鍍鋅雙相鋼的成分設(shè)計(jì)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(guān)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(chǎn)生沿軋制方向拉長的鐵素體，因此導(dǎo)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(gè)比較重要的工藝參數(shù)，它決定了鋼板的熱軋態(tài)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(xù)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(chǎn)品性能要求。邯鋼780MPa級熱鍍鋅雙相鋼的退火工藝根據(jù)熱模擬試驗(yàn)初步確定，并結(jié)合邯鋼2030熱鍍鋅線的實(shí)際情況以及工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果最終確定退火溫度高于800 ℃。

在熱處理過程中設(shè)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(zhuǎn)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(xué)性能

4.1? 金相組織

圖1為產(chǎn)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(nèi)。

4.2? 力學(xué)性能

表1列出了產(chǎn)品的力學(xué)性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，無屈服平臺，有利于沖壓成形;抗拉強(qiáng)度達(dá)到產(chǎn)品要求，屈強(qiáng)比0.6左右;具有較高的伸長率、n值和烘烤硬化值。

5? 結(jié)論

采用C-Mn-Cr系、適當(dāng)添加少量Mo及微量Nb的成分設(shè)計(jì)，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(guān)鍵退火工藝設(shè)計(jì)，使得邯鋼780MPa級熱鍍鋅雙相鋼產(chǎn)品的力學(xué)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘恩寶，邸洪雙，鮑成人.熱鍍鋅雙相鋼的發(fā)展和應(yīng)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