鍍鋅均熱溫度對低合金高強鋼H420LAD的性能影響研究

靳 立，楊少華

(馬鋼股份有限公司 安徽馬鞍山 243002)

汽車行業(yè)對安全性能要求是不斷提高，汽車輕量化的發(fā)展已占據主流，鍍鋅低合金高強鋼憑借其較高的強度、良好的焊接性能、耐蝕性能和沖壓成形性能，在汽車結構件及其加強件中的應用越來越廣泛。強化機制一般有三種，分別是固溶強化、晶粒細化及析出強化，根據這三種強化機理進行成分、工藝的設計和控制，現(xiàn)已形成工業(yè)化生產，制造出的產品可以獲得優(yōu)良的力學性能、成形性能以及良好表面質量，應用于轎車的橫梁、縱梁等要求高強度的結構件。

對于低合金鋼來說，細晶強化是指隨著晶粒尺寸減小，屈服強度隨之提高。合金元素Nb、V、Ti與鋼中的C、N. O等極易形成穩(wěn)定的碳化物、氮化物，從而阻礙晶粒長大的趨勢。鋼中添加的合金元素Nb、Ti 使得晶粒長大溫度升高，能顯著起到細化晶粒的作用，形成的碳化物、氮化物在溫度升高的過程不斷析出，其彌散分布提高強度。本次試驗采用的成分設計思路采用低碳添加合金元素Mn、Nb作為強化元素。C含量小于0.1%，主要強化合金元素Mn含量按小于1.40%控制，Nb含量按小于0.08%控制。

對低合金高強鋼，加熱溫度需要大于1200℃，鈮的碳、氮化物部分溶解于奧氏體，可以在隨后的軋制過程中析出，從而起到抑制再結晶和控制奧氏體晶粒長大的作用，在隨后的層流冷卻過程中，部分彌散的碳化物會析出起沉淀強化作用。終軋溫度控制在奧氏體轉變?yōu)殍F素體的轉變溫度附近，采用合適的冷卻方式，以便于細化晶粒。為保證在熱軋板中獲得均勻的晶粒，終軋溫度按880 ℃控制，為獲得彌散細小的析出物，采用低溫卷取，卷取溫度按520℃控制。

退火溫度對產品最終的機械性能有著重要影響。鐵素體再結晶及晶粒長大和發(fā)展再結晶織構是在退火過程中完成，高溫退火會造成晶粒長大，低溫退火可能導致再結晶過程不充分。退火溫度又分為加熱溫度和均熱溫度，加熱溫度對帶鋼的性能影響研究已經比較充分，本文不再贅述。而均熱溫度同樣對再結晶過程影響極大，均熱溫度較低，再結晶時間過短，致使再結晶不充分，均熱溫度過高，也會造成晶粒長大，不利于細晶強化效果。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

材料選用鍍鋅H420LAD成品厚度為1.2 mm，寬度為1100-1300 mm，試驗在連續(xù)熱浸鍍鋅線上進行。試驗鋼卷在煉鋼、熱軋、酸軋均采用相同生產工藝控制，其化學成分范圍如表1所示。

表1 化學成分標準

1.2 試驗方法

鍍鋅加熱溫度按照800±10 ℃控制，光整延伸率按照1.0%控制，生產線速度保持100 m/分鐘。根據生產線實際情況，分別設定4組不同的均熱溫度，每組取4塊不同卷樣板檢測力學性能，分析均熱溫度對成品性能的影響。具體均熱溫度試驗方案如表2所示：

表2 均熱溫度標準

2 均熱溫度對力學性能的影響

圖1是均熱溫度對H420LAD屈服強度、抗拉強度、延伸率的影響規(guī)律。

圖1 均熱溫度與屈服強度、抗拉強度、延伸率散點圖

帶鋼的再結晶退火過程對帶鋼的力學性能有著重要的影響是帶鋼熱鍍鋅生產的關鍵工藝環(huán)節(jié)之一。由于微合金化元素的加入，提高了帶鋼的再結晶溫度。

加熱溫度和均熱溫度都對產品的機械性能產生了較大影響，控制加熱溫度，而放任均熱溫度失去控制，導致產品性能出現(xiàn)巨大的波動，不利于后期的產品沖壓。均熱溫度影響了帶鋼的再結晶時間，均熱溫度不斷升高，強度出現(xiàn)了明顯的下降。均熱溫度過高會造成晶粒長大，正如圖1所示。鍍鋅均熱溫度與H420LAD機械性能的關聯(lián)性，隨著均熱溫度的不斷提高，屈服強度呈下降趨勢，每上升10 ℃，屈服強度下降約14 MPa。同屈服強度相比，均熱溫度對抗拉強度影響略有下降，每上升10 ℃，抗拉強度下降約11 MPa。與之相反延伸率隨著均熱溫度的上升而升高，每上升10 ℃，延伸率上升約0.7%。

3 試驗結論

通過研究均熱溫度率與H420LAD力學性能的對應關系，得到如下規(guī)律：

均熱溫度對帶鋼的機械性能有著重要影響，均熱溫度的高低將直接導致產品機械性能的趨勢，同時控制加熱溫度和均熱溫度，才能獲得理想的強度。

隨著均熱溫度的提高，屈服強度和抗拉強度呈下降趨勢，延伸率則呈升高趨勢。

在控制退火溫度的基礎上，需將均熱溫度控制在一定范圍內，由試驗可知，795 ℃-805 ℃較為理想的工藝區(qū)間。