關(guān) 琳,李沈洋,劉鵬飛,律明旸,焦 坤,陳 宇

(本鋼板材股份有限公司,遼寧 本溪 117000)

減輕汽車自重引發(fā)了對(duì)高強(qiáng)度鋼開發(fā)的熱潮,近幾年國(guó)內(nèi)外各大汽車生產(chǎn)企業(yè)的車身用鋼數(shù)據(jù)顯示,雙相鋼占有率遠(yuǎn)高于了TRIP鋼、馬氏體鋼和HSLA鋼等其他高強(qiáng)度汽車用鋼。車身結(jié)構(gòu)件使用雙相鋼可以增大車身結(jié)構(gòu)的抗凹陷能力,延長(zhǎng)汽車的使用壽命,減輕車身質(zhì)量,降低燃油消耗[1-3]。近年來(lái)雙相鋼的需求日益增加,對(duì)強(qiáng)度級(jí)別的要求也在日益提高,鍍鋅鋼板在高級(jí)別汽車上的應(yīng)用逐漸增加[4-6]。因此,DP780鍍鋅產(chǎn)品的市場(chǎng)前景廣闊。

熱鍍鋅雙相鋼是新一代汽車用鋼的主要材料,這是因其具有良好的力學(xué)性能、安全性能等特點(diǎn)。熱鍍鋅雙相鋼組織以鐵素體和馬氏體為主,其力學(xué)性能與馬氏體體積分?jǐn)?shù)、形態(tài)及鐵素體晶粒尺寸、形態(tài)等因素密切相關(guān)[7-9]。正常生產(chǎn)的雙相鋼主要通過工藝控制組織,而微合金元素Nb具有促進(jìn)鐵素體形成、細(xì)化晶粒等特點(diǎn),本文通過對(duì)比添加Nb與未添加Nb鍍鋅DP780的組織和性能,研究了Nb元素在800 MPa級(jí)熱鍍鋅雙相鋼中的作用,為工業(yè)生產(chǎn)合理地使用微合金元素Nb提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

為了研究Nb元素的微合金化作用,設(shè)計(jì)了添加Nb和未添加Nb未鍍鋅DP780,其化學(xué)成分見表1。試驗(yàn)材料采用55 kg真空中頻感應(yīng)爐冶煉,并用750 kg空氣錘鍛造成尺寸為25 mm×80 mm×150 mm的坯料,將坯料加熱至1200 ℃保溫30～40 min后,熱軋成3.0 mm厚的鋼板,終軋溫度為860～880 ℃,層流冷卻至600 ℃進(jìn)行卷曲,然后空冷至室溫。熱軋板經(jīng)酸洗冷軋至1.4 mm。采用連退熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行中試模擬試驗(yàn),將試樣加熱至820 ℃保溫70 s,以10 ℃/s冷卻速率冷至720 ℃后,再以25 ℃/s冷卻速率快速冷卻至460 ℃保溫38 s,完成鍍鋅工藝模擬試驗(yàn)。

表1 試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

1.2 試驗(yàn)方法

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 228《金屬材料室溫拉伸實(shí)驗(yàn)方法》進(jìn)行拉伸試驗(yàn),采用CMT30噸微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試;采用OLYMPUS-BX51金相顯微鏡和EVO50掃描電鏡進(jìn)行顯微組織觀察。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 熱軋后金相組織

未添加Nb和添加Nb元素的鍍鋅DP780試樣熱軋后金相組織如圖1所示。由圖1可知,試樣組織均為鐵素體+珠光體,但未添加Nb元素的試樣中帶狀組織分布更明顯。

(a)未添加Nb;(b)添加Nb圖1 鍍鋅DP780熱軋后的金相組織(a)without Nb;(b)with NbFig.1 Microstructure of galvanized DP780 after hot rolling

2.2 冷軋后金相組織

對(duì)雙相鋼力學(xué)性能影響最大的因素是鐵素體和馬氏體的含量及形態(tài)。未添加Nb和添加Nb元素的鍍鋅DP780試樣冷軋后金相組織如圖2所示。由圖2可知,試樣組織均為鐵素體+馬氏體。添加Nb元素后,試樣晶粒尺寸明顯細(xì)化,同時(shí)馬氏體呈細(xì)小彌散分布;而未添加Nb元素的試樣中馬氏體組織呈帶狀分布。熱軋后試樣帶狀組織嚴(yán)重,連續(xù)退火加熱時(shí)奧氏體優(yōu)先在帶狀組織晶界帶處形成,并快速向珠光體長(zhǎng)大,在隨后的冷卻過程中形成帶狀馬氏體。

(a)未添加Nb;(b)添加Nb圖2 鍍鋅DP780冷軋后的金相組織(a)without Nb;(b)with NbFig.2 Microstructure of galvanized DP780 after cold rolling

通過SEM對(duì)未添加Nb和添加Nb元素的鍍鋅DP780試樣退火后顯微組織進(jìn)行觀察,如圖3所示。添加Nb元素后,試樣組織明顯細(xì)小,且馬氏體(一般呈亮白色,呈突起狀有白色的邊圈)分布更加均勻彌散,這會(huì)促進(jìn)變形過程中鐵素體和馬氏體協(xié)調(diào)變形,有利于提高試樣的延伸率。

(a)未添加Nb;(b)添加Nb圖3 鍍鋅DP780退火后的顯微組織(a)without Nb;(b)with NbFig.3 Microstructure of galvanized DP780 after annealing

2.3 力學(xué)性能

對(duì)退火鍍鋅DP780試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn),測(cè)試結(jié)果見表2。由表2可知,添加Nb元素的試樣屈服強(qiáng)度略高于未添加Nb的試樣,抗拉強(qiáng)度變化不大,延伸率由15%提高到20%。加入微合金元素Nb可以顯著提高材料的延伸率,這與Nb元素優(yōu)化雙相鋼的金相組織結(jié)論相一致。

表2 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)論

1)在鍍鋅DP780鋼中加入一定量的Nb元素可以改善組織均勻性,具有減輕帶狀組織的作用,并且細(xì)化鐵素體晶粒。

2)在鍍鋅DP780鋼中加入一定量的Nb元素可以顯著提高延伸率,延伸率由15%提高到20%,但對(duì)強(qiáng)度的影響不大。