Metall. Mater. Trans. A: 5% Al-Zn鍍層對軋制硬化鋼奧氏體化過程中的組織和性能的影響

【引言】

先進高強鋼由于良好的性能，廣泛應用在汽車等輕量化要求較高的行業。和沖壓成型鋼相比，軋制硬化鋼能將鋼材強度從400MPa提高到1500-1600MPa，但軋制硬化過程中需要加熱到880-950攝氏度，會發生嚴重的氧化和脫碳。因此，軋制硬化鋼的表面需要制備一個保護鍍層。5% Al-Zn鍍層在軋制硬化鋼中得到了廣泛應用，但保護機理還不清楚。

【成果簡介】

近日，國立臺灣大學的林招松教授（通訊作者）在Metallurgical and Materials Transactions A發表了最新的研究成果“Microstructural Evaluation and Property Change of 5 Wt Pct Al-Zn Coating on Press Hardening Steel During Austenitization”。在該文中，研究人員研究了5% Al-Zn鍍層對軋制硬化鋼的影響，并將其與熱浸鍍鋅鋼和鍍鋅退火鋼進行了對比。

【圖文導讀】

圖1 熱浸鍍鋅/鍍鋅退火的熱處理工藝及試件

圖2 高溫拉伸件的尺寸

圖3 不同鍍層的軋制硬化鋼的XRD圖

圖4 不同鍍層下的軋制硬化鋼的SEM顯微組織和EPMA圖

（a）熱浸鍍鋅鋼

（b）鍍鋅退火鋼

（c）5Al-GA鋼

（d）5Al-GI鋼

圖5 軋制硬化鍍層鋼在1183K下奧氏體化5min得到的試樣的XRD圖

圖6 在1183K下奧氏體化5min的軋制硬化鍍層鋼的剖面低倍SEM圖

（a）熱浸鍍鋅鋼

（b）鍍鋅退火鋼

（c）5Al-GA鋼

（d）5Al-GI鋼

圖7 1183K下加熱5min的軋制硬化鍍層鋼的SEM顯微組織和EPMA圖

（a）熱浸鍍鋅鋼

（b）鍍鋅退火鋼

（c）5Al-GA鋼

（d）5Al-GI鋼

圖8 1183K下加熱5min的軋制硬化鍍層鋼的XPS深度剖析圖

（a）熱浸鍍鋅鋼

（b）鍍鋅退火鋼

（c）5Al-GA鋼

（d）5Al-GI鋼

圖9 經奧氏體化處理后的5Al-GI鋼截面TEM圖

（a）截面TEM顯微組織圖

（b）圖（a）箭頭處的線掃描結果

圖10 1183K下的應力-應變曲線

圖11 298K下，4%鹽酸溶液中測得的電勢能變化曲線

（a）未經處理的軋制硬化鍍層鋼

（b）奧氏體化的軋制硬化鍍層鋼

圖12 298K下，0.1M NaCl溶液中測得的極化曲線

（a）未經處理的軋制硬化鍍層鋼

（b）奧氏體化的軋制硬化鍍層鋼

圖13 不同鍍層鋼在1183K下保溫5分鐘并經拉伸后的截面SEM圖和相對應的EPMA/WDS元素分布圖

（a）熱浸鍍鋅鋼

（b）鍍鋅退火鋼

（c）5Al-GA鋼

（d）5Al-GI鋼

【小結】

本文主要研究了GI，GA，5Al-GI，5Al-GA軋制硬化鋼奧氏體化過程中的相的轉變過程。重點研究了擴散層中的生成相的組分和顯微組織對鋼板性能的影響。主要結論如下：

5%的鋁就能夠有效減弱奧氏體化過程中的氧化，同時，鍍鋅退火中的Fe元素會促進氧化。奧氏體化之前鍍層中的鋁合金或鐵合金會減弱液態金屬脆性。未經處理的鍍鋅板中鋁元素的出現會提高鋼板在鹽酸中的耐蝕性，減小在NaCl溶液中的陰極動力。然而，奧氏體化的GI鋼相對于其他鋼在犧牲陰極保護陽極方面性能更好。但5%的Al-Zn涂層在抗高溫氧化、減小液態金屬脆性和陰極保護方面性能更優。

文獻鏈接：Microstructural Evaluation and Property Change of 5 Wt Pct Al-Zn Coating on Press Hardening Steel During Austenitization（Metallurgical and Materials Transactions A，2018，DOI：10.1007/s11661-018-4694-0）

本文由材料人編輯部金屬組 楊樹 供稿，材料牛編輯整理。

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