近年来,随着钢铁行业的发展,先进高强度钢(AHSS)比双相钢和相变感生塑性钢在汽车减重方面更有潜力。德国蒂森克虏伯的研究人员进行的相关研究表明,钢板表面与退火气氛之间的相互反应应该被看作是不均匀的气相与金属相之间的反应,外部氧化层的形成可能造成将来导致主要质量问题的“裸区”。退火炉的露点会对活动性很强的“润湿区”产生显著的影响。为了使AHSS的“润湿性”像双相钢和相变感生塑性钢那样提高,可以通过往退火炉中导入水蒸气或采取提前预氧化来提高AHSS钢板的表面活性。
试验研究用钢板的化学成分对比见下表(wt%):
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试验钢种 |
C |
Mn |
Si |
Al |
Cr |
Mo |
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CMnCr-DP |
0.069 |
1.40 |
0.12 |
0.03 |
0.49 |
0.01 |
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CMnAlCr-DP |
0.12 |
1.75 |
0.10 |
1.30 |
0.5 |
0.1 |
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CMnAl-TRIP |
0.22 |
1.75 |
0.10 |
1.55 |
0.1 |
0.1 |
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CMnSi-TRIP |
0.16 |
1.60 |
1.60 |
0.05 |
0.06 |
0.01 |
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高强CMnCr-DP |
0.15 |
1.85 |
0.25 |
0.7 |
0.7 |
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退火温度和合金化方案是影响AHSS钢板亚稳退火过程中相分布的主要因素。对选择性氧化对先进高强度钢亚表面相变温度影响的研究表明,亚表面的状态与亚稳退火期间的大不相同。由于选择性氧化的扩散过程以及脱碳均受到炉子露点的控制,因此,与二相化学成分(α/γ-Fe)有关的表面和亚表面组分会发生戏剧性的改变,并且这种改变取决于炉中的露点情况。
许多研究表明,合金化元素的扩散系数取决于基材的组成成分,在亚稳退火中,扩散发生在铁素体和奥氏体基材的内部。由于扩散过程和气体与金属间的反应是恒定发生的,因此脱碳和选择性氧化也同时发生,从而使得亚表面能稳定地达到其组分。为了对AHSS的选择性氧化进行模拟,必须将亚表面组分的这种连续变化过程也考虑在内。
由于目前还只是部分了解相关的数据和参数,因此,对于工业化生产AHSS的厂商来说,必须掌握有关选择性氧化的比试验研究更多的数据。因此建立计算机数据库模型来模拟退火工艺对于优化实时工艺就显得非常有意义。(余冶)


