白 俊 杜小峰 楊 芃 徐 育 陳園林 丁 濤

(1．寶鋼股份武漢鋼鐵有限公司 湖北 武漢：430081；2.寶鋼股份中央研究院(武鋼有限技術(shù)中心) 湖北 武漢：430080)

熱鍍鋅雙相鋼具有屈服強度低、延伸率高及形變硬化率高等特性，在沖壓成形過程中，通過冷加工硬化可進一步提高強度，具有良好的塑性和韌性。因此，熱鍍鋅雙相鋼廣泛應用在汽車行業(yè)中[1]。

在熱鍍鋅汽車板生產(chǎn)中，通常采用180度冷彎試驗來評判鍍層附著力及基板塑性能力，其彎曲直徑d按照鋼板厚度(T)來設定。針對600MPa熱鍍鋅雙相鋼，在正常生產(chǎn)過程中，其鍍層附著力可達0T(180度彎曲直徑d=0T)水平，即基板與鍍層均未出現(xiàn)開裂。本文針對某鋼廠600MPa熱鍍鋅雙相鋼基板在生產(chǎn)中出現(xiàn)的批量冷彎開裂現(xiàn)象，利用金相顯微鏡、掃描電鏡對冷彎開裂原因進行了分析，并通過工藝反查，成功解決了其基板冷彎開裂現(xiàn)象。

1 試驗材料與方法

試驗所用材料選用DP600基板冷彎開裂樣品，同時，為進行對比驗證，取工藝優(yōu)化后產(chǎn)品進行分析。DP600化學成分如表1所示。

表1 試驗材料的化學成分(wt%)

采用Quanta 400掃描電子顯微鏡對鋼板冷彎開裂形貌進行觀察，金相組織在Neophotz金相顯微鏡上進行觀察，均在軋向方向進行觀察。另外，帶狀組織按照GB/T 34474.1“鋼中帶狀組織的評定”評級，180度冷彎試驗按照GB/T 232“金屬材料彎曲試驗方法”標準執(zhí)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 基板冷彎開裂微觀分析

取冷彎開裂樣品進行分析，其斷口形貌如圖1所示。由圖1可見斷口在接近1/4位置處呈明顯分層斷裂形貌，且在其它位置也可見分層形貌(斷口呈直線狀)。進一步對基體金相組織金相分析，發(fā)現(xiàn)其基體組織存在大量帶狀組織，且在接近1/4位置帶狀組織較重(見圖2)，評級可達4級，與斷口形貌較為一致。

圖1 基體冷彎開裂斷口形貌(SEM)

圖2 冷彎開裂試樣基體金相組織(接近1/4位置帶狀組織粗大)

研究表明[2]，帶狀組織的存在使鋼的組織不均勻，并嚴重影響鋼材性能，顯著降低鋼材的塑性和韌性，甚至導致分層、開裂。因此，帶狀組織的存在是造成DP600冷彎開裂的根本原因。

2.2 工藝反查

為確認冷軋基板帶狀組織產(chǎn)生的原因，對前工序工藝進行了逐步排查。

圖3為冷彎開裂試樣同批次熱軋態(tài)基體金相組織，可見其在接近1/4處、1/2處等位置存在大量帶狀鐵素體/珠光體帶狀組織，評級可達5級，與冷軋態(tài)基板形貌一致。因此，冷軋基體帶狀組織是遺傳熱軋帶狀組織而來，經(jīng)退火后僅有輕微改善。排查熱軋各工藝點，無明顯異常。

圖3 冷彎開裂試樣同批次熱軋態(tài)基體金相組織

進一步對同批次連鑄坯進行低倍硫印試驗，發(fā)現(xiàn)在1/2位置處存在嚴重的中心偏析情況(見圖4)。中心偏析通常認為是一次帶狀組織，在后續(xù)軋制和冷卻過程中，會形成更多的二次帶狀組織(如圖3所示)。研究證明[3]，鑄坯偏析存在遺傳性，鑄坯的中心偏析一旦形成，很難通過后續(xù)加工(加熱、軋制、熱處理)完全消除，會直接遺傳至最終成品。

圖4 冷彎開裂試樣同批次連鑄坯低倍硫印

連鑄坯在凝固過程中，由于鋼中各元素的擴散速度不一樣，容易產(chǎn)生枝晶偏析。碳元素容易均勻擴散，而其他合金元素擴散較困難且不容易均勻化，尤其是Mn元素的原始偏析是不能忽略的。鋼的凝固方式為樹枝狀結(jié)晶，導致樹枝間Mn含量較高，樹枝內(nèi)Mn含量較低。在進行軋制的時候，低Mn區(qū)Ar3高，高Mn區(qū)Ar3低，在隨后冷卻過程中，低Mn區(qū)相變出先共析鐵素體，C會從低Mn區(qū)向高Mn區(qū)擴散，高Mn區(qū)冷卻至A1形成珠光體，從而形成鐵素體/珠光體帶狀組織[4]。

經(jīng)排查連鑄工藝，發(fā)現(xiàn)連鑄過程中電磁攪拌未按要求投入。而電磁攪拌可提高鋼水凝固均勻性，有效改善含Mn鋼的中心偏析現(xiàn)象。

2.3 工藝優(yōu)化及結(jié)果

為解決DP600基體冷彎開裂現(xiàn)象，后續(xù)要求生產(chǎn)該鋼種時必須投入電磁攪拌，并對全流程工藝進行了生產(chǎn)跟蹤。

圖5是工藝優(yōu)化后DP600連鑄坯低倍硫印，盡管仍存在中心偏析，但較之前大幅減輕。圖6為工藝優(yōu)化后熱軋基體金相組織，可見僅存在輕微帶狀組織，主要分布在1/2處、接近1/4位置，評級1-1.5級，較工藝異常時大為改善。

圖5 工藝優(yōu)化后連鑄坯低倍硫印

圖6 工藝優(yōu)化后熱軋基體金相組織

圖7為工藝優(yōu)化后冷軋退火后基體金相組織，可見僅在基板中心處存在較為粗大帶狀組織，但程度也較輕，與熱軋組織規(guī)律一致，主要分布在1/2處、接近1/4位置，評級為1級。重新進行180度冷彎試驗，在0T時基體和鍍層均無裂紋產(chǎn)生，持續(xù)跟蹤100余卷試樣，實驗結(jié)果也均達到0T水平。

圖7 工藝優(yōu)化后冷軋退火后基體金相組織

3 結(jié)論

(1)600MPa熱鍍鋅雙相鋼基板在生產(chǎn)中出現(xiàn)批量冷彎開裂的根本原因為基體中存在較為嚴重的帶狀組織，可達4-5級，180度冷彎試驗時在帶狀組織處出現(xiàn)分層開裂。

(2)經(jīng)過工藝反查，發(fā)現(xiàn)帶狀組織與電磁攪拌未投入密切相關(guān)。后續(xù)要求生產(chǎn)該鋼種時必須投入電磁攪拌后，基體帶狀組織大幅改善，冷彎開裂現(xiàn)象得以徹底消除。