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高達80%。將已經冷軋過的試驗品按照長200 mm，寬50 mm的規格進行切割，通過Gleeb-3500模擬退火。在臨界區的退火溫度分別是830℃、800℃及780℃3種，根據實際情況選擇需要退火的溫度。經過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部的組織。

工業生產樣品取自首鋼順義冷軋現場，熱處理工藝為800℃臨界區保溫，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生產中的成品進行對比分析可以發現，在不同退火溫度的臨界區下生產出來的成品和工業手法生產出來的成品，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，實驗室所生產出來的成品要低于20%，工業手法生產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，產品的組織內部會出現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，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高錳馬氏體邊圈，高錳馬氏體邊圈的出現是因為錳在馬氏體內部的擴散速率和鐵素體內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，可以看到經過3種溫度的臨界退火區都出現了馬氏體高亮邊圈，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

對兩種生產工藝的對比可以發現，沒有設立緩冷段的工業生產工藝，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，都出現了連續屈服的現象，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，通過工業生產的產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要比工業生產的制品大，但鐵素體的平均晶粒比較少。

4 試驗結論

臨界區退火溫度對雙相鋼的力學性能的影響非常大，隨著臨界區退火溫度的上升，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現，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和開發。