摘要：本文主要论述了热处理工艺对冷轧热镀锌双相钢组织与性能的影响，通过具体的试验和数据分析验证了其影响的关键点和影响的具体要素，希望可以为今后的相关研究提供参考。
键词：热处理工艺，冷轧热镀锌，双相钢，组织性能，影响
一、前言
当前，针对汽车行业的高强度钢的研究越来越深入，经过长期的研究和开发，双相钢成为了比较成熟和可行的种类，在汽车行业中的适用范围也越来越广泛。
二、汽车用先进高强度钢的开发现状
新一代汽车的发展趋势是要求节能、降耗、环保和安全。因此，使用高强和超高强度钢作为汽车用钢是未来的目标，从而达到汽车的轻型化、安全性等目的。为了发展汽车用高强度钢板，促使汽车轻量化，近年来在世界范围内开始了大量的相关汽车轻量化项目的研究，研究项目的共同点是将汽车质量降低20%—40%。
双相钢(DP)、复相钢(CP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和马氏体钢(MART)等的强度范围为500—1600MPa，均具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的成形性和低的平面各向异性等优点，在汽车上得到了广泛应用，被称为第一代高强度汽车用钢。目前，阿赛洛等钢铁厂家正在积极开展孪晶诱导塑性钢(TWIP)、具有诱导塑性的轻量化钢(L-IP)的研究。室温下，这些钢种的组织为稳定的残余奥氏体。当施加一定的外部载荷后，由于应变诱导出现了机械孪晶，会产生大的无颈缩延伸，因而显示出非常优异的力学性能、高的应变硬化率并具有极高的塑性(60%—90%)和较高的强度(600—1000MPa)，被称为第二代高强度汽车用钢。当前，美国钢铁协会等单位正在积极发展第三代先进高强度汽车用钢。第三代先进高强度汽车用钢兼有第一代和第二代高强度汽车用钢的微观组织特点，并充分利用晶粒细化、固溶强化、析出强化及位错强化等手段来提高其强度，通过应变诱导塑性、剪切带诱导塑性和孪晶诱导塑性等机制来提高塑性及成形性能。
国内外双相钢的产品性能指标
目前，阿赛洛公司已能够提供DP580、DP750等级别的热轧双相钢板和DP450、DP500、DP600、DP780和DP980等级别的冷轧及镀锌双相钢板。新日铁公司的冷轧双相钢板供货级别覆盖了490～1180MPa的6个级别(DP490、DP540、DP590、DP780、DP980和DP1180)，且均可提供电镀锌钢板，DP590、DP780和DP980这3个级别还可供热镀锌钢板。蒂森公司也能够提供500MPa和600MPa这两个级别的热浸镀锌、合金化镀锌和电镀锌钢板。JFE公司可以提供DP440、DP590、DP780、DP980和DP1180等5个级别的双相钢板。米塔尔公司也生产出了合金化热镀锌双相钢DP590、DP780、DP980和热浸镀锌双相钢DP600、DP780。
而国内只有宝钢在2007年实现了DP780钢的批量生产，目前可提供DP390、DP440、DP590、DP780等4个级别的双相钢(可提供电镀锌板)，产品性能如表5所示。面对中国不断增长的汽车产量，国内在汽车用高级别双相钢产品生产方面还远不能满足中高档汽车的需求。上面的数据显示，目前国际上可供货的冷轧双相钢板最高级别达到了1180MPa，而我国只有780MPa;国际上可供货的热浸镀锌双相钢最高级别达到了980MPa，而我国仅为600MPa，通过对比可以看出我国在双相钢生产方面与国外相比还存在很大的差距。
四、试验材料及方法
实验室试制双相钢经真空感应炉熔炼。热轧6道次到5mm厚，终轧温度为870℃，水冷到650℃模拟卷取，冷轧压下率约为80%，冷轧后的试样切成200mm×50mm若干个，利用Gleeb-3500模拟退火，临界区退火温度选择了830、800和780℃，保温50s后，以约50℃/s快冷到460℃保温15s模拟热镀锌，然后空冷到室温。工业生产样品取自首钢顺义冷轧现场，热处理工艺为800℃临界区保温，后以约10℃/s缓冷到750℃，再以约50℃/s快冷到460℃保温15s。
退火后的试样沿轧制方向制备标距为50mm的拉伸试样，在拉伸试验机进行单向拉伸试验，测量试验材料的屈服强度、抗拉强度和伸长率。沿轧向制取金相试样，经研磨抛光侵蚀后，利用光学显微镜、扫描电镜观察微观组织形貌。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆并采用Lepera试剂着色，运用image-pro-plus软件对铁素体平均晶粒尺寸以及第二相(马氏体+贝氏体)体积分数进行了定量分析。
五、试验结果与分析
1、力学性能结果分析
分析实验室试制样与工业生产试样在不同临界退火温度下的力学性能后发现，实验室试制和工业生产的双相钢抗拉强度均超过600MPa，而实验室试制样伸长率均低于20%，工业生产试样伸长率大于30%。实验室试制样随着临界退火温度的上升，抗拉强度、屈服强度和屈强比均在逐渐增大，而伸长率在逐渐下降。分析该两种工艺生产的双相钢的抗拉强度和伸长率的对比结果后发现，从该设有缓冷段的工业生产双相钢强度比不同退火温度下实验室试制样的强度平均值低约3MPa，但是伸长率约为它的2倍。
在拉伸过程中均出现了连续屈服的现象，这避免了成形零件表面起皱，而不需要附加精整轧制或其他附加操作。同时可以看到它们都具有较高的加工硬化速率，使得微孔的产生和聚集发生困难，可以有效地延迟局部缩颈的产生。
2、组织形貌观察结果
低温退火时，组织中出现了一定量的马氏体和铁素体组织，且含有一部分的贝氏体组织，随着临界区温度的上升，贝氏体组织含量明显增多，铁素体量在逐渐减少。由于锰在马氏体和铁素体中扩散速率的不同，导致在由锰控制的扩散过程中，锰元素沿铁素体晶界偏聚，冷却过程中该区域具有较高的淬透性，从而形成高锰马氏体边圈。3种临界区退火温度得到的组织中均存在马氏体高亮边圈，且随着临界区温度的上升，马氏体含量在逐渐降低。
工业生产样在800℃临界退火后缓冷到750℃再快冷镀锌，该试样具有典型的双相钢组织，马氏体和贝氏体交互附着在铁素体晶界上，铁素体表面纯净，马氏体岛浮突明显，分布较为均匀，铁素体晶粒分布均匀，是一较为理想的热镀锌双相钢的组织形貌。
利用IPP软件统计出在不同工艺条件下得到的铁素体平均晶粒尺寸和第二相(马氏体+贝氏体)的体积分数，随着临界区退火温度的上升，铁素体平均晶粒尺寸在减小，第二相体积分数在逐渐增大，工业生产的双相钢第二相体积分数比实验室试制样小，而铁素体平均晶粒尺寸几乎为它的2倍。
六、讨论
临界区退火温度对双相钢的力学性能的影响已有诸多报道，一般情况下，随着临界区退火温度的上升，一方面，碳和合金元素易于向奥氏体富集，使得奥氏体的淬透性升高;另一方面，由于奥氏体体积分数的增加，新生奥氏体碳浓度降低，造成退火后冷却过程中贝氏体相变区扩大，促进贝氏体相变的进行，相变得到的贝氏体量增加。如果冷却均匀，冷却速率能够保证奥氏体都转变为马氏体，那么随着临界区退火温度的上升，最终组织中的马氏体体积分数会增加，否则贝氏体含量会随着退火温度的升高而增多，而影响奥氏体向马氏体的转变。在实验室退火的条件下，冷却均匀性和速率都得不到很好的保证，使得退火过后出现了马氏体+铁素体+贝氏体组织。随着临界退火温度的下降，铁素体平均晶粒直径增大，第二相(马氏体+贝氏体)体积分数降低，双相钢的抗拉强度在逐渐减小，伸长率逐渐增大。因此在保证必要抗拉强度的条件下，热镀锌双相钢在较低温度临界区退火往往能得到强度与塑性的较好配合。
双相钢在热镀锌过程中，与常规的连退热处理工艺不同的是，钢带出退火炉后要在460℃进行热浸镀，冷却速度相对较低，因此最终组织中往往得不到要求的铁素体加马氏体双相组织。一般可以通过两种方法解决这一矛盾，一是通过适当添加合金元素，使珠光体或贝氏体转变曲线右移，从而避免珠光体或贝氏体转变。
结束语
综上所述，通过本文的分析和研究，可以发现热处理工艺对冷轧热镀锌双相钢组织与性能的影响是比较显著的，因此，今后必须要更加重视其影响，有针对性的进行生产和开发。
参考文献
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论文作者:郭松岭
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/17
标签：临界论文; 组织论文; 塑性论文; 温度论文; 奥氏体论文; 晶粒论文; 汽车论文; 《基层建设》2018年第29期论文;