供稿|宋濤，陳宇 / SONG Tao, CHEN Yu

內(nèi)容導(dǎo)讀

高強度級別熱鍍鋅雙相鋼產(chǎn)品中合金元素添加較高，在退火過程中表面質(zhì)量難以控制，經(jīng)常遇到各種表面質(zhì)量缺陷。文章針對熱鍍鋅過程中出現(xiàn)的邊部色差缺陷進行了分析。通過電鏡分析認為色差缺陷是由于表面的粗糙度不同，光滑的表面對光產(chǎn)生鏡面反射，肉眼看上去發(fā)亮，粗糙的表面對光產(chǎn)生漫反射，肉眼看上去發(fā)暗，表面發(fā)暗部位的表面粗糙度值較高、抑制層形成不良，造成鋅層不均。通過相同的鍍鋅工藝可以發(fā)現(xiàn)，材料在色差缺陷位置存在明顯帶狀組織，這是因為原材料存在熱軋遺傳，可以采用較大的冷卻速度和較低的卷取溫度來控制熱軋組織的整體均勻性、消除熱軋過程的不利影響。

隨著輕量化概念的提出，節(jié)能環(huán)保和安全問題備受汽車行業(yè)的重視。鋼鐵作為汽車行業(yè)的重要材料，主要用于面板、內(nèi)板、結(jié)構(gòu)件、引擎零件和懸掛組件，為了在減重的同時仍然具有良好的安全性能，一些高強塑積的先進高強鋼(雙相鋼、復(fù)相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、QP鋼)逐漸走進歷史舞臺，受到各大主機廠的關(guān)注[1-2]。雙相鋼是由軟的鐵素體相和硬的馬氏體相合理配比共存組成，軟相鐵素體賦予良好的延展性，硬相馬氏體相賦予良好的強度，使其具有高的強度、較好的延伸率以及成形性能，在汽車行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是先進高強度鋼中，所占的比例最大的鋼種，成為國內(nèi)外研究的熱點[3-5]。熱鍍鋅產(chǎn)品具有良好的耐腐蝕性能和成形性，對于合金含量較低的熱鍍鋅板，表面質(zhì)量相對穩(wěn)定，而對于高強度雙相鋼汽車板產(chǎn)品，由于鋼中合金元素較高，表面質(zhì)量難以控制，經(jīng)常出現(xiàn)各種表面質(zhì)量缺陷，一直困擾著熱鍍鋅雙相鋼的生產(chǎn)。本文針對DP780熱鍍鋅雙相鋼的表面出現(xiàn)的色差問題，進行研究分析，尋找該類缺陷產(chǎn)生的原因，并提出了建議措施，對生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用。

實驗材料以及方法

實驗所用的材料取自熱鍍鋅DP780工業(yè)化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的色差缺陷的試樣，鍍鋅后產(chǎn)生的色差缺陷如圖1所示，通過肉眼觀察沿鋼板的寬度方向兩邊正常，鍍鋅表面質(zhì)量良好，中間部分鍍鋅表面發(fā)暗，用手觸摸有一定的粗糙度，嚴重影響熱鍍鋅雙相鋼表面質(zhì)量。材料成分如表1所示，采集具有表面色差缺陷的鍍鋅鋼板，對產(chǎn)生色差的兩部分(正常部分為1#試樣，發(fā)暗部分為2#試樣)通過電子光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡進行實驗分析。

圖1 色差缺陷示意圖

表1 DP780鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù)，%)

實驗結(jié)果

顯微組織形貌檢測

在相同的熱鍍鋅工藝條件下，分別對缺陷及表面良好試樣進行了金相分析，取1#試樣和2#試樣進行顯微組織對比分析，將試樣切成20 mm×20 mm，在體積分數(shù)為4%的硝酸酒精中浸蝕后，通過電子光學(xué)顯微鏡對金相組織進行觀察，金相檢驗結(jié)果如表2所示，金相組織形貌如圖2所示，從檢驗的結(jié)果看，1#試樣和2#試樣的金相組織、晶粒尺寸以及各相的比例基本相同，但組織的形貌差距很大，1#試樣的鐵素體組織均勻細小，馬氏體呈彌散分布，2#試樣的馬氏體呈連續(xù)分布。這種組織形貌的差異是由于熱軋組織遺傳產(chǎn)生的。

表2 金相檢驗結(jié)果

為了更加直觀對比1#試樣和2#試樣的顯微組織形貌，采用掃描電鏡對產(chǎn)生表面色差缺陷位置進行觀測分析，具體表面形貌如圖3所示。通過分析可見，1#試樣表面形貌粗糙度分布均勻，2#試樣表面粗糙度分布不規(guī)則，并且有些凹凸部位較深。

圖3 色差部位的掃描電鏡組織

鍍鋅成品寬度方向的表面粗糙度測量

對鍍鋅成品沿寬度方向進行邊部、1/4處、1/2處、1/4處、邊部的表面粗糙度分布進行測量，具體測量結(jié)果如圖4，帶鋼表面粗糙度控制的最佳值為1.0～1.5 μm。通過測量結(jié)果可以看出，帶鋼兩個邊部表面粗糙度在正常范圍內(nèi)，而帶鋼中部位置表面粗糙度值較高，可達2.0 μm以上，超出表面粗糙度的最佳控制范圍上限。

鋅層形貌以及鋅層厚度的檢測

圖4 板寬方向的表面粗糙度分布

取1#試樣和2#試樣進行鋅層形貌以及鋅層厚度的對比分析，通過掃描電鏡對1#試樣和2#試樣截面鋅層形貌以及鋅層厚度進行檢測，對不同位置鋅層厚度進行了三次測量，具體形貌如圖5和6所示。通過檢測結(jié)果可以看出，1#試樣的鋅層厚度比較均勻，鋅層平均的厚度約為12 μm；2#試樣的鋅層厚度波動較大，并且鋅層厚度較厚，鋅層的平均厚度約為20 μm。

Al–Fe抑制層的檢測

取1#試樣和2#試樣通過面掃描對Al-Fe抑制層進行檢測，檢測結(jié)果如圖7和8所示。通過形貌圖可以看出，1#試樣的Al-Fe抑制層更加致密，波動較小；2號試樣抑制層波動較大，厚度差異較為明顯。

結(jié)束語

圖5 1#試樣的鋅層形貌以及鋅層厚度

圖6 2#試樣的鋅層形貌以及鋅層厚度

圖7 1#試樣的Al–Fe抑制層形貌

圖8 2#試樣的Al–Fe抑制層形貌

攝影 劉繼鳴

檢驗結(jié)果分析表明，熱鍍鋅雙相鋼表面色差形成的原因是由于表面的粗糙度不同造成熱鍍鋅的鋅層厚度不同。光滑的表面對光產(chǎn)生鏡面反射，肉眼看上去發(fā)亮，為正常FB表面的狀態(tài)；粗糙的表面對光產(chǎn)生漫反射，肉眼看上去發(fā)暗，這樣就產(chǎn)生了色差。表面色差問題存在以下的特點：(1)粗糙發(fā)暗的位置表面粗糙度值較高，超出最佳控制范圍；(2)粗糙發(fā)暗的位置鋅層厚度不均勻，并且鋅層厚度較正常位置的鋅層厚度要厚；(3)正常位置的Al-Fe抑制層更加致密，波動較小，粗糙發(fā)暗的位置Al-Fe抑制層的波動較大，鋅層不良。從成品沿寬度方向的表面粗糙度分布情況看，與色差缺陷的位置基本對應(yīng)，通過對應(yīng)位置的金相組織觀察分析，色差的產(chǎn)生有一定的熱軋遺傳的因素，熱軋的邊部冷卻最快，組織均勻細小，氧化鐵皮較薄，經(jīng)酸洗后表面粗糙度較小，中間部位(缺陷處)冷卻速度較邊部慢，組織相對粗大，有一定帶狀，氧化鐵皮較厚，經(jīng)酸洗后表面粗糙度較大，為了消除熱軋過程的不利影響，可以采用較大的冷卻速度和較低的卷取溫度，控制熱軋組織的整體均勻性。