杜小峰 杜 蓉 陳園林 楊 芃 丁 濤

(1.寶鋼股份中央研究院(武鋼有限技術(shù)中心) 湖北 武漢：430080；2.寶鋼股份武漢鋼鐵有限公司 湖北 武漢：430083)

雙相鋼(Dual Phase Steel，簡(jiǎn)稱DP鋼)以馬氏體等第二相粒子分布于鐵素體基體中,具有低屈強(qiáng)比、高強(qiáng)度、易成型、初始加工硬化指數(shù)高等特點(diǎn)[1]。

合金化熱鍍鋅雙相鋼通常添加Cr、Mo元素增加淬透性，以獲得鐵素體+馬氏體雙相組織。但Cr、Mo元素價(jià)格貴，合金成本較高。為降低生產(chǎn)成本，本論文采用高Al系雙相鋼進(jìn)行試生產(chǎn)，并與Cr-Mo系雙相鋼性能進(jìn)行對(duì)比，以探討高Al系合金化熱鍍鋅雙相鋼的生產(chǎn)可行性。

1 試驗(yàn)材料與方法

試制鋼DP590分別采用Cr-Mo系和高Al系兩種成分體系，其化學(xué)成分如表1所示。采用Quanta 400掃描電子顯微鏡對(duì)其形貌進(jìn)行觀察，采用Neophotz金相顯微鏡對(duì)其金相組織進(jìn)行觀察，樣品均沿軋制方向進(jìn)行觀察。力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)在WE-60萬(wàn)能拉伸機(jī)上進(jìn)行，拉伸試樣加工成橫向試樣，試樣寬度為20mm，標(biāo)距為80mm。鍍層Fe含量采用等離子體發(fā)射光譜法(ICP)進(jìn)行測(cè)量，基板成分隨深度分布曲線采用輝光光譜儀(GDOES)進(jìn)行測(cè)量。

表1 試驗(yàn)材料的化學(xué)成分(wt%)

兩種成分體系DP590試制鋼生產(chǎn)工藝保持一致，其關(guān)鍵工藝點(diǎn)控制如下：熱軋板坯加熱溫度≥1200℃，終軋溫度≥880℃，卷取溫度≤620℃；冷軋壓下率68%，熱鍍鋅退火溫度為790℃，合金化溫度480℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 金相組織

圖1為兩種成分體系DP590試制鋼的金相組織，可見(jiàn)高Al系雙相鋼基體組織均勻，馬氏體均勻分布在鐵素體晶界；而Cr-Mo系雙相鋼存在大量輕微帶狀組織。

圖1 試制鋼金相組織

鋼種冶煉連鑄坯在凝固過(guò)程中，由于鋼中各元素的擴(kuò)散速度不一樣，容易產(chǎn)生枝晶偏析。碳元素容易均勻擴(kuò)散，而其他合金元素?cái)U(kuò)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[2]。從表1可知，Cr-Mo系試制鋼Mn含量遠(yuǎn)高于高Al系試制鋼，因此Cr-Mo系試制鋼Mn元素原始偏析更重，從而更易形成帶狀組織。

2.2 力學(xué)性能

表2是兩種成分體系DP590試制鋼的力學(xué)性能，兩種試驗(yàn)鋼均能滿足力學(xué)性能要求，相比Cr-Mo系DP590，高Al系DP590具有更高的延伸率和n值，綜合性能更好。這是因?yàn)镃r-Mo系試制鋼存在較多帶狀組織，組織均勻性較差，從而導(dǎo)致強(qiáng)度較高、延伸率和n值下降。

表2 試制鋼力學(xué)性能

2.3 合金化鍍層結(jié)構(gòu)

兩種成分體系DP590試制鋼的合金化鍍層表面形貌如圖2所示，均由δ相和少量ζ相構(gòu)成，未見(jiàn)明顯差異。鍍層中Fe含量如表3所示，均在11%左右，且在操作側(cè)(W.S.)、中部(Center)、傳動(dòng)側(cè)(D.S.)即鋼板邊中邊不同位置Fe含量波動(dòng)較小，合金化程度均勻良好。由此可知，高Al系及Cr-Mo系DP590試制鋼均可滿足合金化鍍層要求。

圖2 試制鋼鍍層表面形貌

表3 合金化鍍層中Fe含量(wt%)

2.4 試制過(guò)程存在問(wèn)題

試制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，Cr-Mo系DP590試制鋼鍍層表面狀態(tài)良好，但高Al系DP590試制鋼鍍層表面存在類似“山水畫(huà)”缺陷。對(duì)高Al系試制鋼缺陷部位取樣分析發(fā)現(xiàn)，缺陷部位存在明顯漏鍍，如圖3所示。

圖3 高Al系DP590試制鋼缺陷部位表面形貌及成分分析

圖4為兩種成分體系DP590試制鋼成分分布曲線，由圖4(b)中可見(jiàn)：高Al系試制鋼中，Al元素在基板表層明顯富集，基板表層含量可達(dá)1.3%，而其添加量?jī)H有0.9%左右；相較而言，Cr-Mo系試制鋼中，Cr、Mo、Al元素均未在基板表層形成富集。

圖4 DP590試制鋼成分分布曲線

研究表明[2,3]，Al、Si元素與氧的親和力較Cr、Mo元素強(qiáng)，在退火過(guò)程中，更易與保護(hù)氣氛中的氧或水氣反應(yīng)，形成氧化物顆粒。這些氧化物導(dǎo)致鋅液浸潤(rùn)性較差，鋼板鍍鋅過(guò)程受到一定抑制，從而形成漏鍍點(diǎn)。若要保證表面質(zhì)量，需要增加預(yù)氧化功能或提高退火爐露點(diǎn)。

3 結(jié)論

(1)Cr-Mo系DP590合金化熱鍍鋅板由于Mn含量較高，基體組織存在帶狀組織，強(qiáng)度偏高，延伸率和n值偏低。

(2)高Al系DP590合金化熱鍍鋅板相較Cr-Mo系DP590，微觀組織更加均勻，具有更高的延伸率和n值，綜合性能更優(yōu)良。

(3)高Al系DP590合金化熱鍍鋅板由于Al元素添加過(guò)多，會(huì)在基板表面形成氧化物富集，影響鋅液浸潤(rùn)性從而造成漏鍍，需要增加預(yù)氧化功能或提高退火爐露點(diǎn)改善漏鍍。