热镀锌双相钢中亮点缺陷分析

采用金相显微镜及扫描电镜观察了热镀锌双相钢表面的亮点缺陷,并用能谱分析了钢板正常部位与缺陷部位处的成分。结果表明,双相钢在镀锌过程中产生的亮点缺陷的原因是：双相钢内部合金元素成分含量高,镀锌过程中容易在表面氧化富集,从而影响基板表面的浸润性,造成漏镀缺陷。通过提高炉内露点和提高锌锅铝含量,能够减少Si、Mn等合金元素氧化引起的漏镀,避免双相钢表面亮点缺陷的产生。     

先进高强钢板可镀性及内氧化模型研究进展

先进高强钢中含有大量的Si、Mn等合金元素,这些元素在退火时会扩散到钢板表面并氧化,所产生的表面氧化物降低了锌液对钢板的浸润性,影响了镀锌产品的质量。本文介绍了先进高强钢板可镀性及内氧化数学模型研究的进展,通过改变基体的化学成分、退火气氛的露点和H2 N2比例,将影响钢板可镀性的合金元素氧化控制为内氧化,改善了钢板的可镀性。     

热镀锌先进高强钢合金元素选择性氧化控制

为了研究热镀锌高强钢产品出现的表面质量问题，通过扫描电镜分析合金元素在炉内退火过程中的选择性氧化造成的热镀锌产品表面质量缺陷。本文针对合金元素选择性氧化，对炉内露点、气氛以及氧含量等关键参数进行调整，控制亲氧性元素的选择性氧化发生，并且配合合理的机组其他工艺参数，使先进高强钢产品生产过程中由外氧化转变为内氧化，以达到抑制合金元素的目的，实现热镀锌先进高强钢产品表面质量提升。     

热镀锌铁合金双相钢漏镀缺陷机理分析及改进措施

针对某冷轧厂生产的双相钢边部存在漏镀缺陷的问题,对漏镀部位的缺陷形貌和成分进行了分析,结合高强双相钢选择性氧化原理对现场的相关影响参数逐个进行剖析、识别,确定出各个参数的控制范围,随后通过试验设计得出了关键控制参数的最佳组合,并针对性制定了控制措施。结果表明：锌铁合金双相钢的漏镀缺陷是由于炉内气氛控制不好,锰、铬等合金元素扩散到表面出现选择性外氧化导致的;在保证性能的前提下,在Ac₁线以上适当降低退火温度,有利于内氧化的形成;炉鼻子气氛控制要加强对加湿器的管理,一旦加湿过大就会引起炉鼻子处露点过高,导致冷区氧含量过高,造成已还原的金属出现二次氧化;通过采取热区温度770～790℃,加热区露点-10～15℃,炉鼻子氧体积分数小于0.001 0%,锌铁合金双相钢的漏镀缺陷率由改善前的8%大幅下降到1.42%,且缺陷主要集中在带钢头部位置,优化效果明显。     

退火气氛露点对3种成分体系双相钢选择性氧化的影响

以C-Mn-Si、C-Mn-A1-Cr和C-Mn-Cr-Si 3种成分体系的双相钢为研究对象,采用连续退火模拟试验研究了退火气氛露点对钢板表面合金元素选择性氧化的影响.使用辉光放电发射光谱分析了退火试样表面元素深度分布,使用扫描电镜观察了试样表面外氧化及截面内氧化形貌.结果 表明,露点对3种成分体系的双相钢合金元素选择性氧化的影响趋势一致,即露点升高后,合金元素外氧化均减少,内氧化增加.Si、Al、Cr 3种合金元素对C、Mn含量基本相同的双相钢表面的选择性氧化有不同的影响.露点-40℃退火时,含Si的C-Mn双相钢中的Mn和Si元素会同时在次表层形成少量内氧化;含Al的C-Mn双相钢仅在次表层形成Al的内氧化,从而形成了更严重的Mn元素外氧化.但当露点达到0℃及以上时,含Al的C-Mn双相钢Mn元素外氧化更少,Cr元素和Mn元素的内外氧化趋势较相似.     

加热段露点对C-Mn-Si-Al高强钢选择性氧化的影响

先进高强钢中由于含有较多的Si、Mn、Al、Cr等合金元素,导致在退火过程中合金元素容易发生选择性氧化,形成富集在表面的氧化物,显著恶化高强钢的热浸镀性能。在热浸镀模拟器上模拟研究了加热过程露点温度对一种C-Mn-Si-Al先进高强钢表面氧化行为的影响规律,并采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及辉光放电光谱法(GDOES)对退火态样品表面形貌和成分分布进行分析。结果表明:在较高加热段露点温度-10℃下,该高强钢退火后的表面被大量氧化物颗粒覆盖,随着加热段露点温度的降低,高强钢表面的氧化物颗粒逐渐减少甚至消失。进一步分析表明,随着加热段露点温度的降低,表面的Mn元素富集量也不断降低,而Al元素则倾向于在表面富集。     

冷却工艺对800 MPa级热镀锌双相钢性能及表面质量影响

针对热镀锌生产过程中不同冷却工艺对热镀锌双相钢的性能和表面质量的影响进行研究，分别采用镀前形成马氏体及镀后形成马氏体两种工艺，设定了不同的快冷模式，得到不同冷却工艺条件下的组织、性能及表面情况。研究表明，当冷却工艺选择镀前形成马氏体时，采用快冷至马氏体形成温度以下，感应加热至锌锅温度后进行镀锌处理，材料力学性能降低，但延伸率较好。镀后形成马氏体时采用中温转变工艺，在中温转变区，残余奥氏体中会富集C、Mn等合金元素，提高残余奥氏体淬透性，使材料在镀后冷却过程中获得更多的马氏体，同时铁素体的纯净性提高，得到更加良好的力学性能；但快冷温度超过490 ℃时，会造成锌锅温度增高，造成表面锌灰、锌渣等缺陷，因此快冷温度控制在465~475 ℃范围内更有利于材料满足标准要求，同时具有较好的表面质量。     

热镀锌双相钢表面色差问题的分析

高强度级别热镀锌双相钢产品中合金元素添加较高,在退火过程中表面质量难以控制,经常遇到各种表面质量缺陷。文章针对热镀锌过程中出现的边部色差缺陷进行了分析。通过电镜分析认为色差缺陷是由于表面的粗糙度不同,光滑的表面对光产生镜面反射,肉眼看上去发亮,粗糙的表面对光产生漫反射,肉眼看上去发暗,表面发暗部位的表面粗糙度值较高、抑制层形成不良,造成锌层不均。通过相同的镀锌工艺可以发现,材料在色差缺陷位置存在明显带状组织,这是因为原材料存在热轧遗传,可以采用较大的冷却速度和较低的卷取温度来控制热轧组织的整体均匀性、消除热轧过程的不利影响。     

合金化热镀锌C-Mn高强钢漏镀缺陷原因分析及其对策

针对合金化热镀锌C-Mn高强钢漏镀缺陷问题,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析了漏镀缺陷原因,阐述了缺陷形成的机理。结果表明:退火炉加热区的氧分压过低,引起Mn、Si等合金元素在基体表面的外氧化显著,降低了钢基体的浸润性;带钢入锌锅温度较高,加快了镀层的合金化反应进程,加剧了Fe-Zn之间的相互扩散,且由于氧化物覆盖不均匀,氧化物密度高的地方容易产生漏镀点。在实际生产中,通过降低退火炉加热区的氢气含量和带钢的入锅温度、提高锌锅自由Al含量等措施,C-Mn高强钢的合金化镀层表面漏镀缺陷得到了有效改善,质量合格率由原来的75%左右提高到了91%以上。     

590 MPa级低合金高强度热镀锌钢板表面亮点缺陷分析

采用SEM、EDS分析了590 MPa级低合金高强度热镀锌钢板表面亮点缺陷的形貌及成分。结果表明,低合金高强钢中合金元素选择性氧化析出的颗粒物尺寸较小时,可以被Zn液中Al完全还原。对比正常位置,析出物颗粒位置没有形成完整致密的Fe₂Al₅Zn_x抑制层,在后续热镀锌过程中,该位置Zn-Fe反应扩散快,镀层生长厚。光整时,该位置形成的压缩片状结构相互连结,宏观表征为表面亮点缺陷。通过降低炉内露点可以抑制低合金高强钢表面合金元素外氧化,进而防止镀层表面亮点缺陷产生。     

预氧化处理对Q&P钢表面组织及其失效行为的影响

利用热镀锌模拟设备并结合透射电镜分析研究了预氧化处理对淬火-配分(QP)钢表面组织的影响。并采用聚焦离子束(FIB)撕裂QP钢表层,分析了氧化物层的失效行为。结果表明:退火后QP钢表面组织中出现Mn O、带状非晶Si O2以及Mn-Si-O的复合氧化物。在加热阶段采用高露点,氧分压增大,可使钢中合金元素向表面富集,形成的氧化物层较薄;在退火阶段采用低露点,可使钢板表面出现还原铁层,有助于提高钢板表面润湿性。在外加载荷作用下,氧化层中SiO2位置更易开裂,且裂纹横向扩展,易造成表面层失效。     

热基热镀锌板锌层粘附性控制机理

通过金相、扫描、能谱和辉光等方法研究了酸洗板表层以及热基镀锌板锌层中的元素分布规律,锌层组织特点及粘附性控制机理。结果表明:酸洗板存放时间长,表层C、O元素含量高,Si、Mn元素易在酸洗板表面富集,基板入锌锅前易带入杂物,退火过程中表面还原不充分,锌液中Al元素与带钢表面氧反应不充分导致基板与锌层间存在过量氧化物,造成锌层粘附不良。钢板入锌锅温度460℃时,锌层中易于形成ζ、δ1和Г等脆性相的合金化层,造成冲压脱锌;钢板入锌锅温度440℃时,Al Fe3抑制层更靠近锌层,更能有效抑制Fe向锌层扩散,减小合金层的厚度。     

露点对DP590双相钢表面氧化行为的影响

DP590双相钢在连续退火过程中不可避免地发生合金元素氧化现象,使用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)以及辉光放电光谱仪(GDS)对在不同露点温度下进行退火处理的DP590钢进行表征分析。结果表明:在退火过程中,随着露点温度的升高,DP590钢由外氧化转变为内氧化,钢板表面氧化程度呈现先增大后减小的趋势,数值模拟结果指出DP590钢内外氧化临界转变露点为-8.26 ℃,与试验结果相符合。DP590钢表面氧化物以锰的氧化物为主,随着露点温度的升高,Mn元素和O元素在DP590钢表面的富集峰值变化表现为先增大后减小,Si元素和Al元素的富集峰值则呈现逐渐降低趋势。XPS数据显示钢板表面形成的氧化物主要以MnO、Mn-Si-O氧化物和Si-O氧化物的形式存在。     

冷却过程H2含量对800 MPa级热镀锌双相钢性能及表面质量的影响

针对目前热镀锌双相钢在生产过程中随着合金元素的添加而出现的表面质量问题,对热镀锌双相钢表面出现小黑点以及麻面缺陷进行了显微组织分析,研究了不同冷却段H₂含量对800 MPa级热镀锌双相钢力学性能及表面质量的影响。结果表明,随着热镀锌冷却段H₂含量的不断增加,试样的屈服强度及抗拉强度明显升高,主要因为H₂含量增加造成试样在冷却过程中马氏体转变量的增加,从而提高了综合力学性能;同时表面小黑点及麻面缺陷数量明显减少,试样在冷却过程中得到了还原,减少了Mn、Si等元素氧化物,保证了试样形成致密的抑制层,但H₂含量超过10%后对表面质量影响变小并且伸长率下降明显,所以考虑能耗,冷却段H₂投入量应控制在10%。     

热镀锌带钢表面色差缺陷形成机理及改进措施

为了消除热镀锌板卷的色差缺陷，从热轧、镀锌、冲压工艺对色差缺陷形成机理进行分析。导致热镀锌板卷色差缺陷的主要原因有原料表面粗糙度不均匀、锌层厚度不均、冲压导致锌层开裂。针对这3种不同原因，制定了相应措施在热轧工序冷却装置上进行边部遮蔽；提高沉没辊安装精度、调节镀后冷却段移动风箱上下表面的风量；冲压模具表面强化、润滑等，有效减少了色差缺陷的不合格率。     

硅和铬元素对22MnB5热冲压钢氧化膜形成的影响

为明确合金成分对22MnB5热冲压钢氧化膜的作用机制，采用差热分析仪、场发射扫描电镜和电子探针等分析了试验钢的氧化增重特性、界面元素富集情况、氧化膜表面及截面特征，系统研究了Si、Cr元素对氧化膜形成、起泡和冲压粉化行为的影响规律。结果表明：在1 100℃以下温度范围内，添加Si、Cr元素有利于提高试验钢的抗氧化性；Si元素在试验钢氧化膜/基体界面富集后形成Fe₂SiO₄,可降低界面原子错配度，有效减少界面力，抑制氧化膜的脱落；Cr元素在试验钢基体表面形成富Cr层，阻碍Fe²⁺和O^2-交互扩散，提高了试验钢基体的抗氧化能力；但试验钢在单独添加Si元素条件下易于出现明显的晶间氧化情况。同时添加Si和Cr元素后，22MnB5钢的氧化膜冷弯粉化率明显降低，可有效避免热冲压过程氧化膜粉化问题。     

过时效工艺对高强钢表面选择性氧化行为的影响

利用热浸镀工艺模拟器研究过时效工艺温度和气氛露点温度对C-M-Si高强钢选择性氧化的影响。使用场发射扫描电镜和能谱仪分析样品表面显微形貌以及成分,使用辉光放电光谱仪表征样品浅表层的元素深度分布,采用X射线光电子能谱仪确定样品表面的氧化物种类。结果表明:采用较高的过时效温度(350℃)和较高的气氛露点温度(-10℃),可以抑制Mn和Si在高强钢表面的选择性氧化,此时样品表面的化合物为无定型SiO_x、无定型MnO_x以及纯态Mn;随着气氛露点温度和过时效温度的降低,Mn和Si在样品表面的富集量明显增加,样品表面出现大量富含Mn和Si的颗粒状氧化物;气氛露点温度对样品表面合金元素富集峰值的影响比过时效工艺温度的影响更显著。     

合金元素对双相钢高温氧化特性的影响

对Si-Cr系和Si-Cr-Mo系两类双相钢板的氧化特性和元素界面富集行为进行研究。进行了热重模拟、电子探针分析和现场跟踪。结果表明:Si-Cr系钢的抗氧化性高于Si-Cr-Mo系钢。Si-Cr系双相钢在1300℃时由于Cr元素作用,炉生铁皮去除能力明显提高,但1050℃时在钢表面易于形成Si-Cr致密氧化膜,增加精除鳞难度,导致形成条带状铁皮。Si-Cr-Mo系钢界面存在明显的Mo元素表面富集层:一方面封闭Si、Cr等元素的扩散通道,另一方面其高温氧化物破坏铁皮致密性,使得热卷表面铁皮均匀性明显提高。     

DP980-GA双相钢色差斑和黑点缺陷分析与控制

利用扫描电镜分析了DP980-GA双相钢镀层表面出现色差斑和黑点缺陷的原因,阐述了缺陷形成的机理。结果表明:退火炉加热段的湿气氛不充分、氢气含量过高,快冷段的带钢温度过低,引起Mn、Cr等合金元素在基体表面的氧化富集,影响Zn-Fe之间的扩散均匀性;带钢经热处理后入锅温度过高,镀层的热镀锌合金化程度加剧,导致基体铁从金属氧化物边界扩散显著。在实际生产中,通过调整退火炉的湿气氛注入量,注入方式由带钢的单面改为双面;提高带钢的快冷温度;降低炉内热区的氢气含量和带钢的入锅温度等措施,合金化镀层表面的色差斑和黑点缺陷得到了较好控制。     

热镀锌增强成形性双相钢表面色差缺陷研究

针对热镀锌增强成形性双相钢表面色差问题,分析了麻面色差缺陷(I类)、条状色差缺陷(II类)、山峰状漏镀缺陷(III类)3类常见缺陷的特点及成因。结果表明:I类缺陷为基板微裂纹所致;II类缺陷为氧化铁皮残留所致;III类缺陷为Si、Mn富集导致选择性氧化所致。为此,提出了相应的控制措施:低温加热、低温轧制、低温卷取、保证酸洗效果,可以明显改善I类、II类缺陷;合理设置退火炉预氧化参数,可以明显减少III类缺陷。采取以上预防措施后,热镀锌增强成形性双相钢表面色差问题得到有效解决,缺陷发生率由20%以上降低至3%以内。