分享：不同退火工艺对800 MPa级热镀锌双相钢组织特征的影响

利用连退热模拟试验机，针对不同退火工艺进行模拟试验，结合组织以及力学性能测试，探索退火工艺对热镀锌双相钢的影响作用。实验证明：随着退火温度升高，抗拉强度呈先升高后降低的趋势，临界区奥氏体的淬透性降低，产生了贝氏体组织使抗拉强度降低，这是由于退火温度愈高，冷速受限制的程度越大。退火温度在800℃的时候，强度偏低，抗拉强度没有满足780 MPa的标准要求，825℃和850℃退火时，力学性能均满足标准要求，但是850℃退火时的强度略有降低。

减轻汽车自重引发了对高强度钢开发的热潮，近几年国内外各大汽车生产企业的车身用钢显示，双相钢占有率远高于了TRIP钢、马氏体钢、HSLA钢等其他高强度汽车用钢。车身结构件使用双相钢不仅增大车身结构的抗凹陷能力，延长了汽车的使用寿命，并能减轻车身质量、降低了燃油消耗。近年来由于双相钢的需求日益增加，对强度级别的要求也在日益提高，镀锌钢板在高级别汽车上的应用也在增加，因此，DP780镀锌产品的市场前景广阔。

热镀锌双相钢是新一代汽车用钢的主要材料，这是因为其具有良好的力学性能、安全性能等特点。国外已经试制出各个系列的产品，对热镀锌双相钢的研究已相对成熟，而国内受限于机组设备，对高强度热镀锌双相钢(如800 MPa强度)的理论机理还需要进一步深入研究。

本文主要研究了保温温度对热镀锌双相钢基板组织性能的影响，并探讨了相关机理，对生产工艺具有很重要的理论指导作用。

实验材料及方法

实验材料

本实验用材料为大规模工业生产时，生产的热镀锌双相钢冷硬板，经过转炉冶炼，炉外精炼，连铸制备成230 mm厚板坯，再经过热轧制备成3.0 mm热轧原料，冷轧成1.4 mm连退原料板，其化学成分如表1所示。

实验方法与测试技术

本研究采用连退热模拟实验机进行中试模拟实验，将试样加热到800~850℃，均热保温70 s，以10℃/s的冷却速率冷至720℃后，以25℃/s的冷却速率快速冷却至460℃后，保温12 s，完成镀锌工艺模拟试验，工艺流程图如图1所示。模拟完镀锌工艺后板料加工成拉伸试样，依据GB/T228“金属材料室温拉伸实验方法”，使用CMT30 t微机控制电子万能试验机，进行力学性能测试。采用型号为OLYMPUS-BX51的金相显微镜以及型号为EVO50的扫描电镜进行组织分析。

实验结果与分析

不同退火工艺热镀锌双相钢组织

对双相钢力学性能影响最大的因素是铁素体和马氏体的含量以及状态，通过退火工艺的调整可以起到改善双相钢组成的作用，马氏体含量是其中非常重要的方面。在其他工艺参数不变的条件下，双相钢的马氏体含量由两相区奥氏体化温度决定。从Fe–C合金相图可以看出，在两相区的部分奥氏体化过程中，较低的加热温度对应的奥氏体含量占比较低，进而在冷却相变后获得的马氏体量也相对较少。为了确保马氏体的含量必须提高加热温度，但随着加热温度的升高，奥氏体中的碳含量会迅速下降，这将会导致奥氏体稳定性不足，并且在快速冷却过程中不能有效地避开珠光体区，这就需要我们找到退火温度的一个平衡点。由图2可知，825℃退火的马氏体含量(24%)比800℃退火的马氏体含量(15%)多，850℃退火的铁素体比800℃退火的铁素体基体更加粗大。850℃退火降低了奥氏体中的碳含量，导致残余奥氏体不稳定而分解，镀锌后转变成的马氏体量较少，导致强度有所降低。

不同退火工艺热镀锌双相钢力学性能

不同退火温度下的力学性能如图3所示，退火温度在825~850℃范围所获得的实物性能较为理想。当保温段温度为825℃时，对应屈服强度为453 MPa，抗拉强度为832 MPa，伸长率为17%，实验钢的综合力学性能最好。

微观组织分析

SEM观察发现，马氏体一般呈亮白色，呈突起状有白色的边圈。马氏体的体积分数随退火温度先升高而后降低，第二相的形态也发生变化，形态上由细小等轴状变成粗大的不规则块状，并且在825℃以上，马氏体内部出现非马氏体结构，见图4(c)所示。两相区为铁素体和奥氏体，温度越高，生成的奥氏体数量越大，并且在随后的快速冷却过程中转变为马氏体或其他组织，所以图中的白色第二相愈多。随着退火温度的升高，奥氏体体积分数增加，但新生奥氏体的碳浓度降低，稳定性降低。这会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，增加贝氏体含量，如图4所示。

结束语

(1)实验钢在825~850℃范围内退火，当快冷速度在25℃/s时，抗拉强度在780 MPa以上，应力–应变曲线呈连续屈服，显微组织主要是M+F两相组织。

(2)对于实验钢，随退火温度升高，抗拉强度先升高后降低。这是因为随着退火温度升高，临界区奥氏体的淬透性降低，产生了贝氏体组织。

文章来源——金属世界