汽车用双相钢的表面热镀锌问题

    在世界能源供应日益紧张的情况下，为进一步降低汽车能耗、提高汽车的安全性，世界各国都在致力于汽车用材料的减重，特别是与超轻汽车车体用钢配套的新型高强度钢和超高强度钢，双相钢就是其中一个重要钢种。与此同时，对钢板耐腐蚀性也提出了更高的要求，由此促进了表面处理钢板研究的发展。目前研发的热点集中在热镀锌双相钢上。

    双相钢是通过适当的热处理工艺，形成马氏体粒子分散于约80%的铁素体中的特定组织，具有低屈强比、高强度、易成型、高加工硬化指数等特点。双相钢的这种组织要求生产工艺从两相区冷却时有较高的冷却速度，才能使过冷奥氏体转变为马氏体。然而，热镀锌工艺却要求在460℃下镀锌浸润后，继续在500℃左右进行合金化热镀锌。所以，生产热镀锌双相钢，冷却速度相对较低，过冷度小，难以得到理想的双相钢组织。

    研究表明，添加合适的合金元素既能提高双相钢强度，又可保证在具有良好镀锌质量的基础上，促使其CCT曲线右移，避过珠光体区。能有效达到这个目的的合金元素包括锰、硅、磷、钼等，其中最为有效的添加元素为锰。但是，在退火过程中锰会在钢带表面氧化和沉积，过量的锰会恶化镀锌的浸润性，故须添加其它元素。硅可作为添加元素，但其氧化物形成的位置倾向于在晶界，损坏浸润性的程度比锰大，且硅较易氧化，因此不适合作为镀锌双相钢的添加元素。磷的添加会影响锌液活性，抑制铁原子由晶界扩散到表面锌层，延迟合金化反应，降低合金化速率，不仅会影响镀锌板产量，而且因其要求较高的合金化温度而恶化抗粉化性能，所以磷一般也要保持较低的质量分数。目前添加的合金元素主要以Mo为主。实验证明，Mo在退火时不会因选择性氧化而产生Mo的氧化物表面富集，不易发生表面氧化，也没有表面偏析现象，因此不会影响锌液的浸润性；同时，添加Mo可使CCT曲线明显右移，且扩大铁素体区域，从而避免冷却时发生珠光体转变。这样，即使在500℃下合金化热镀锌，也能得到以铁素体为基体的马氏体组织双相钢。碳质量分数对降低Ms点的转变温度非常有效。但是，为了获得有良好塑性的双相钢组织，双相钢中的马氏体组织应主要是强韧的低碳多位错类型，而不是高碳的孪晶马氏体。研究指出，材料的碳的质量分数应小于0.1%。

    由于合金元素在热镀锌的退火过程中易在钢带表面富集并发生选择性氧化，导致锌液浸润性的变化，使锌层表面质量变差。为此，美国IspatInland钢公司采用锌淬技术镀锌，不仅获得了双相钢组织，而且显著降低了合金元素的添加量，镀层质量也明显提高。但是，这种锌淬技术，由于冷却速率过大，对薄板的板形质量容易造成严重的不利影响，镀层的质量不易控制，所以目前应用的还比较少。