孪生诱发塑性钢(TWIP钢)表面选择性氧化与可镀性研究

摘要

先进高强钢(AHSS)能够同时满足汽车工业减重节能和提高安全性能的要求。热镀锌是提高钢板耐腐蚀性能最经济的方法。在连续镀锌生产线上，高强钢中的合金元素在退火过程中发生选择性氧化，在钢板表面生成的氧化物影响锌液对钢板的浸润性，使钢板的可镀性变差。因此，对合金元素的选择性氧化行为进行研究，是提高先进高强钢可镀性的重要基础工作。本研究以TWIP钢为研究对象，采用理论计算与实验相结合的手段，研究了退火参数对高Mn含量的钢中合金元素选择性氧化的影响规律，探讨了选择性氧化对TWIP钢可镀性影响的机制。研究结果为TWlP钢的连续热镀锌工艺提供理论依据。 热力学模拟计算表明退火气氛中低露点、高氢气比例、高温可以减少TWlP钢表面的氧化物，其中露点对氧化物含量影响最大，温度次之，氢气比例影响最小。可以通过优化组合退火气氛的露点、温度、氢气比例来避免部分甚至所有选择性氧化物的产生，改善镀锌效果。 退火-镀锌实验发现对于TWIP钢，当温度较低时，低露点会提高热镀锌效果，温度较高时，高露点会提高热镀锌效果;氢气比例对于热镀锌效果的改变并不明显。 通过SEM、EPMA等检测手段分析退火后氧化物形貌、抑制层形貌、合金元素沿厚度方向的分布，并结合氧势对实验结果进一步分析。结果表明:氧势是决定TWIP钢可镀性的关键因素，氧势高时，Mn内氧化，表面氧化物较少，钢板浸润性好;氧势低时，虽然合金元素发生外氧化，但是由于钢表面没有足够氧气，氧化层和高氧势时一样薄，有利于镀锌;而氧势中等时，合金元素发生外氧化，表面氧化物较多，恶化了钢板的可镀性。

目录

声明

摘要

1．1．1先进高强钢简介

1．1．2热镀锌工艺简介

1．1．3热镀锌先进高强钢面临问题

1．2先进高强钢的选择性氧化

1．2．1合金元素的内、外氧化

1．2．2 Wagner内氧化模型

1．3高强钢板热镀锌研究进展

1．3．1先进高强钢退火工艺对可镀性影响的研究

1．3．2基体化学成分对可镀性的影响

1．4 TWIP钢热镀锌研究进展

1．5本文研究目的、意义和内容

第2章实验材料制备及分析方法

2．1实验材料准备

2．2模拟镀锌设备及过程

2．3实验方案

2．4组织形貌及表面分析

2．4．1金相组织分析

2．4．3 X射线衍射仪(XRD)物相分析

2．4．4场发射电子探针显微分析仪(EPMA)成分分析

第3章选择性氧化的热力学计算

3．1热力学模拟计算过程

3．2露点对选择性氧化的影响

3．3退火温度对选择性氧化的影响

3．4氢气比例对选择性氧化的影响

3．5本章小结

第4章TWIP钢退火-热镀锌实验结果及分析

4．1．1露点对TWIP钢可镀性的影响

4．1．2退火温度对TWIP钢可镀性的影响

4．1．3氢气比例对TWIP钢可镀性的影响

4．2热镀锌TWIP钢漏镀区成分分析

4．3退火后表面氧化物形貌、成分SEM分析

4．3．1退火后表面氧化物特征形貌及其成分分析

4．3．2露点对TWIP钢氧化物形貌、成分的影响

4．3．3退火温度对TWIP钢氧化物形貌、成分的影响

4．3．4氢气比例对TWIP钢氧化物形貌、成分的影响

4．4抑制层形貌SEM分析

4．4．1抑制层特征形貌以及成分分析

4．4．2抑制层与相应的氧化物形貌对比分析

4．5本章小结

第5章氧势对TWIP钢可镀性的影响

5．1不同退火气氛下氧势的计算

5．2不同退火气氛下合金元素氧化类型的计算

5．3按氧势排列的镀锌效果及氧化物形貌、成分SEM分析

5．4退火后表面氧化物横截面成分EPMA线分析

5．5本章小结

第6章结论

参考文献

致谢