簡介
具有供烤硬化特性的鋼主要有4類:氮化鑰,含磷的鋁鎮靜,雙相鋼和特生產的超低碳鋼。烘烤硬化主要是鋼中殘留的固溶碳和氮原子所引起的時效的結果。在鋼板的鐵原子點陣中有向隙固溶碳和氮原子。經過變形,固溶體點陣中產生了位錯線。
低溫烘烤處理,促進了碳、氮原子間位錯線的張力區擴散,形成氣團,釘扎住位錯,增加了進一步開動位錯的應力,這在巨觀上就表現為鋼板強度的提高。生產上主要是通過控制鋼的碳含量,控制冷軋後的退火溫度、時間和冷卻速度而調整碳原子在鐵原子點陣中的固溶量,達到使鋼無常溫時效但有高溫時效的效果,進而得到供烤硬化性。烘烤硬化性能對現代汽車車身覆蓋件的製造十分有利。套用具有烘烤硬化性的鋼板沖制車身零件,可以降低衝壓負荷,減薄車身鋼板的厚度,而車身的強度和剛度並不下降,這對於車身上的一些淺衝壓件的沖制更為重要。由於因加工硬化產生的強度增加十分有限。在這些淺衝壓件的中心,塑性變形程度通常不到5%。供烤硬化恰好彌補了這一不足,使車身整體能夠達到較高的強度水平 。
低碳鋼烤漆硬化性(BH)的影響因素
根據鋼物理冶金國際會議論文集澳大利亞技術中心George Mu sung報導烤漆硬化薄板。因在沖玉成形過程中低的屈服強度保證了良好的成形性。在其後的烤漆過程中。由時效又可使屈服強度升高而獲得高的抗凹陷性,因此近年來深受汽車製造業的歡迎。烤漆硬化鋼板又分裸板和鍍鋅板。裸板採用鋁鎮靜低碳鋼箱式爐退火生產。而熱鍍鋅板採用加鈦超低碳鋼連續退火生產。本研究用總碳和過剩碳含量作為評價與控制BH的參數 。
裸板
箱式爐退火的BH值與碳含量成反比。並於碳化物尺寸有關,當含低碳(0.01%)水平時.碳化物尺寸及碳化物面間距都非常大。冷軋時碳原子需遷越相當大的距離才可析出,因此固溶碳和BH值都較小尺寸碳化物時高。
當碳略高於0. 02%時,由於熱軋時形成的小碳化物,在680℃退火時不能全部析出,而隨後冷卻時,由於緊密碳化物間距,促使大量碳化物析出,從而減少了固溶碳及BH值。
當碳為0. 02%時,將退火溫度提高到720℃使原先析出的碳化物全部溶解。隨後冷卻形成大顆粒的碳化物,可使BH值從18ppm增加到26ppm。高溫退火使晶粒尺寸增大會限制 BH值增加。
BH值必須在30-60MPa範圍才能最佳平衡BH性與阻止常溫時效。為使BH值在此範圍,總碳必須小於0. 01% 。
鍍鋅板
含鈦鍍鋅板的BH值與過剩碳C關係C與BH值線性關係雖然有些分散,但總趨勢BH值隨C增加而增加。可看出C必須在15 -30ppm才能得到所需的BH值範圍(30-60MPa)該結果與Tanioku等提出的C需在15-25ppm是一致的。過剩碳C是計算出的參數,並不是真正決定BH的固溶碳量。本研究,C最佳範圍是15-30ppm大於由內耗方法確定的最佳固溶碳為10ppm範圍,說明計算出的C並非全部固溶了,可認為有一些碳沉積在晶界了,或者以沉澱粒子存在,而這些碳對BH值是無效的 。
卷取溫度和退火工藝的影響
鋼含有5ppm的C,首先研究卷取溫度的影響,熱軋後卷取溫度從680℃到590℃變化,企圖通過阻止TiC析出增加固溶碳。隨後經熱鍍鋅線上退火。結果發現對BH值沒什麼影響。
接著研究退火溫度的影響,退火溫度從800℃增加到850℃,目的是使一些TiC重新熔解以增加固溶碳。試驗室結果表明對BH值也沒有影響。而影響BH最大的卻是退火與鍍鋅線上(CGL)退火。BH從22MPa,增加到42MPa。而兩者的差別則只是前者是空冷到室溫。後者是隨現場生產線上快速冷到450℃。顯然後者快速冷卻抑制了碳的析出及固溶碳間晶界遷移,說明冷卻速度對低C鋼的BH性至關重要 。
總結
1.由箱式爐退火的鋁鎮靜鋼裸板,最佳BH值的碳含量為0. 05%-0.012%。
2.連續退火的含欽熱鍍鋅板,最佳BH值的過剩碳C為15-30ppm。
3.低C含欽鋼BH值受退火冷卻速度的影響 。