Metall. Mater. Trans. A: 5% Al-Zn镀层对轧制硬化钢奥氏体化过程中的组织和性能的影响

【引言】

先进高强钢由于良好的性能，广泛应用在汽车等轻量化要求较高的行业。和冲压成型钢相比，轧制硬化钢能将钢材强度从400MPa提高到1500-1600MPa，但轧制硬化过程中需要加热到880-950摄氏度，会发生严重的氧化和脱碳。因此，轧制硬化钢的表面需要制备一个保护镀层。5% Al-Zn镀层在轧制硬化钢中得到了广泛应用，但保护机理还不清楚。

【成果简介】

近日，国立台湾大学的林招松教授（通讯作者）在Metallurgical and Materials Transactions A发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”。在该文中，研究人员研究了5% Al-Zn镀层对轧制硬化钢的影响，并将其与热浸镀锌钢和镀锌退火钢进行了对比。

【图文导读】

图1 热浸镀锌/镀锌退火的热处理工艺及试件

图2 高温拉伸件的尺寸

图3 不同镀层的轧制硬化钢的XRD图

图4 不同镀层下的轧制硬化钢的SEM显微组织和EPMA图

（a）热浸镀锌钢

（b）镀锌退火钢

（c）5Al-GA钢

（d）5Al-GI钢

图5 轧制硬化镀层钢在1183K下奥氏体化5min得到的试样的XRD图

图6 在1183K下奥氏体化5min的轧制硬化镀层钢的剖面低倍SEM图

（a）热浸镀锌钢

（b）镀锌退火钢

（c）5Al-GA钢

（d）5Al-GI钢

图7 1183K下加热5min的轧制硬化镀层钢的SEM显微组织和EPMA图

（a）热浸镀锌钢

（b）镀锌退火钢

（c）5Al-GA钢

（d）5Al-GI钢

图8 1183K下加热5min的轧制硬化镀层钢的XPS深度剖析图

（a）热浸镀锌钢

（b）镀锌退火钢

（c）5Al-GA钢

（d）5Al-GI钢

图9 经奥氏体化处理后的5Al-GI钢截面TEM图

（a）截面TEM显微组织图

（b）图（a）箭头处的线扫描结果

图10 1183K下的应力-应变曲线

图11 298K下，4%盐酸溶液中测得的电势能变化曲线

（a）未经处理的轧制硬化镀层钢

（b）奥氏体化的轧制硬化镀层钢

图12 298K下，0.1M NaCl溶液中测得的极化曲线

（a）未经处理的轧制硬化镀层钢

（b）奥氏体化的轧制硬化镀层钢

图13 不同镀层钢在1183K下保温5分钟并经拉伸后的截面SEM图和相对应的EPMA/WDS元素分布图

（a）热浸镀锌钢

（b）镀锌退火钢

（c）5Al-GA钢

（d）5Al-GI钢

【小结】

本文主要研究了GI，GA，5Al-GI，5Al-GA轧制硬化钢奥氏体化过程中的相的转变过程。重点研究了扩散层中的生成相的组分和显微组织对钢板性能的影响。主要结论如下：

5%的铝就能够有效减弱奥氏体化过程中的氧化，同时，镀锌退火中的Fe元素会促进氧化。奥氏体化之前镀层中的铝合金或铁合金会减弱液态金属脆性。未经处理的镀锌板中铝元素的出现会提高钢板在盐酸中的耐蚀性，减小在NaCl溶液中的阴极动力。然而，奥氏体化的GI钢相对于其他钢在牺牲阴极保护阳极方面性能更好。但5%的Al-Zn涂层在抗高温氧化、减小液态金属脆性和阴极保护方面性能更优。

文献链接：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）

本文由材料人编辑部金属组 杨树 供稿，材料牛编辑整理。

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