高強(qiáng)鋼晶界和晶內(nèi)選擇性氧化的研究.pdf

1、高強(qiáng)鋼(包括無相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)、間隙原子鋼(IF)、多相鋼(CP)、雙相鋼(DP)以及馬氏體鋼）中合金元素(如Mn、Al、Si、Cr等)的加入使其具有強(qiáng)度高、韌性好的性能特點(diǎn),可滿足汽車輕質(zhì)高強(qiáng)節(jié)能的要求,在汽車行業(yè)中應(yīng)用廣泛。但由于高強(qiáng)鋼含有許多活潑元素,其廣泛應(yīng)用還需要解決其防腐問題。熱浸鍍鋅鋼板具有優(yōu)異的抗腐蝕性能、良好的成形性及焊接性能且成本低,是解決高強(qiáng)鋼生銹問題的有效途徑。然而,由于鍍鋅前的退火過程中微量合金元素的

2、選擇性氧化和析出惡化了鋅對(duì)鋼板的潤(rùn)濕性形成“裸露點(diǎn)”,因此,高強(qiáng)鋼中合金元素的加入使得熱浸鍍鋅浸鍍困難。
　　硅、錳是鋼基中添加的主要合金元素,本研究以含硅、錳合金的高強(qiáng)鋼為例,計(jì)算得到表面可能形成的氧化物,分析其選擇性氧化。同時(shí),實(shí)驗(yàn)分析了鋼基中合金元素錳對(duì)熱浸鍍鋅的影響。研究發(fā)現(xiàn),0.4wt.％的錳使得擴(kuò)散層總厚度增厚,當(dāng)錳含量增加到1.2wt.%以上時(shí),擴(kuò)散層總厚度反而開始下降;鐵基體中的錳促進(jìn)擴(kuò)散初期δ相的生長(zhǎng),在擴(kuò)散后期

3、促進(jìn)ζ層生長(zhǎng),δ相的生長(zhǎng)速度減緩。
　　鍍鋅層的質(zhì)量極大的依賴于鋼板表面化學(xué)成分,微量元素的加入使得再結(jié)晶退火時(shí)發(fā)生選擇性表面氧化,惡化了表面條件。本工作圍繞退火過程中合金元素在晶界以及晶內(nèi)的選擇性氧化過程展開了深入研究。設(shè)定初始條件,利用Fisher模型進(jìn)行退火過程的模擬計(jì)算,得到不同條件下晶界及晶內(nèi)可形成的氧化物以及形成深度。計(jì)算結(jié)果表明:1.氧在晶界的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于晶內(nèi),隨著晶粒尺寸的減小,晶內(nèi)的氧濃度逐漸接近晶界,因此晶

4、粒越細(xì)小,出現(xiàn)晶界選擇性氧化的可能性越小;2.氧在γ-Fe中的擴(kuò)散速率大于α-Fe,在γ-Fe中晶界與晶內(nèi)氧濃度的差異低于α-Fe;3.隨著露點(diǎn)的增加,氧濃度增大,晶界與晶內(nèi)氧濃度的差異隨著露點(diǎn)值的減小而減小,當(dāng)露點(diǎn)降到-80℃時(shí)晶界與晶內(nèi)氧濃度的差異反而增大;4.氧濃度隨著氫壓的增大而減小,而氫壓對(duì)氧濃度的影響因子隨著其增大而逐漸減小;5.氧化物形成的最低氧壓以及氧的擴(kuò)散速率均隨退火溫度的增加而增加,晶界與晶內(nèi)氧濃度的差異隨著退火溫度