[go: up one dir, main page]

CN107818211A - 一种评价twip钢可镀性的方法 - Google Patents

一种评价twip钢可镀性的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107818211A
CN107818211A CN201711019299.5A CN201711019299A CN107818211A CN 107818211 A CN107818211 A CN 107818211A CN 201711019299 A CN201711019299 A CN 201711019299A CN 107818211 A CN107818211 A CN 107818211A
Authority
CN
China
Prior art keywords
partial pressure
oxygen partial
twip steel
annealing
platability
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711019299.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王玉
张天宇
乔长乐
崔青玲
李建平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201711019299.5A priority Critical patent/CN107818211A/zh
Publication of CN107818211A publication Critical patent/CN107818211A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

本发明属于先进高强钢镀层技术领域，具体涉及一种评价TWIP钢可镀性的方法。采用的数据可根据退火参数计算得到，如：退火温度、退火露点、氢气比例，较为完整的实验参数有利于所需数据的获取，为后续钢板可镀性的评价提供理论数据依据；该方法通过建立实验参数的方程，能够快速对TWIP钢的可镀性进行评价，该评价方法受外界的影响较小，能够节约大量的时间和工作量，免去实验过程的分析与检测，使得评价方法更为简便，所需时间更短。

Description

一种评价TWIP钢可镀性的方法
技术领域
本发明属于先进高强钢镀层技术领域，具体涉及一种评价TWIP钢可镀性的方法。
背景技术
随着全球能源危机和环境恶化的日益加剧，安全、节能和环保已成为汽车制造业的发展潮流。先进高强钢与传统高强钢相比，兼具强度和韧性，具有更高的碰撞能量吸收能力，在保证汽车减重的同时仍可以满足安全性要求，是汽车用钢的最佳材料。孪晶诱导塑性(TWIP)钢主要以通过添加合金元素来获得优越的力学性能，此类钢在无外载荷作用时，室温下的组织为稳定残余奥氏体；但在外载荷作用下，由于应变诱导产生机械孪晶，会产生大的无颈缩延伸，显示出非常优异的力学性能，主要表现为高的应变硬化率和强塑性。
钢材的腐蚀是一种不均匀的破坏，腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低。金属的腐蚀对现代工业的危害极大，不仅造成资源浪费，甚至危及人们的生命财产安全，防止腐蚀的方法有：阴极保护、阳极保护，以及添加抑制剂、保护涂层和金属涂层。镀锌层不仅对钢板起到物理屏蔽作用，且能够对基体钢材进行电化学保护，车身等部件在使用镀锌钢后，抗腐蚀能力和汽车使用寿命得到大幅提升。
TWIP钢中含有大量的Al、Si、Mn和Cr等合金元素，在连续热镀锌生产线的退火过程中，尽管炉内通入的退火气氛具有还原性，能够还原钢板表面的氧化铁，但对先进高强钢中含大量的Al、Si、Mn等合金元素却是热力学可氧化的，这些合金元素在钢板表面发生选择性氧化而形成无法被还原的氧化物，如：MnO、SiO2、Al2O3、Mn2SiO4。随后，当钢板进入锌池中时，这些氧化物会降低熔融的锌和钢板之间的润湿性，使锌液与钢板表面之间的镀锌层发生剥落或者产生漏镀。
目前，针对TWIP等先进高强钢中，由于Mn、Si等合金元素选择性氧化造成的可镀性差的问题，已经很多学者针对合金元素氧化物对镀层的影响情况进行具体的研究工作，但是还缺乏一个具体的可以用来评价TWIP钢可镀性优良的方法。
发明内容
为了克服上述不足，本发明的目的在于提供一种评价TWIP钢可镀性的方法，能够便捷、高效的对TWIP钢表面镀锌层进行优良评价。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种评价TWIP钢可镀性的方法，包括以下步骤：
步骤一：通过公式计算，由退火露点得到水的饱和蒸气压大小；
步骤二：通过水的饱和蒸气压和氢分压之间的关系式，得到任何给定温度下退火气氛中的氧分压值；
步骤三：通过氧分压大小表征TWIP钢可镀性优与良。
步骤四：通过进行镀锌实验研究，得到氧分压与退火后表面氧化物形貌、抑制层的疏密程度的关系，从而验证表征方法的可行性。
所述步骤一中，所述水的饱和蒸气压的大小计算方法为：
当退火露点小于0℃时，
当退火露点大于0℃时，
P(H2O)sat——水的饱和蒸气压，单位是atm；
TDP——退火露点，单位为℃。
所述步骤二中，水的饱和蒸气压和氢分压之间的关系式如下： 并且由此得到任何给定温度下退火气氛中的氧分压值。
P(H2O)sat——水的饱和蒸气压，单位是atm；
P(H2)——氢分压，单位是atm；
log10P(O2)——氧分压，单位是atm；
T——温度，单位为℃。
所述步骤三中，氧分压表征TWIP钢可镀性的方法为，氧分压对镀锌效果的影响是直接的：氧分压由低到高，热镀锌效果先变差后改善。
若氧分压为1×10-31～1×10-28atm时，为低氧分压，TWIP钢镀锌表面质量良好，几乎没有漏镀缺陷。
若氧分压为1×10-26～1×10-23atm时，为中等氧分压，TWIP钢镀锌表面质量差，表面不光滑，且存在很多漏镀缺陷。
若氧分压为1×10-22～1×10-19atm时，为高氧分压，TWIP钢镀锌表面质量非常好，没有漏镀缺陷。
当氧分压低时，表面附近没有足够的氧原子提供给Mn及其他合金元素，因此退火后的TWIP钢表面氧化物非常薄，Mn和Al基本没有外氧化现象，发生外氧化的Al氧化物很明显，镀层质量良好。
当氧分压中等时，退火后的TWIP钢表面氧化物相比，低氧分压时则厚了很多，分层明显，而且出现明显的Mn、Al的外氧化现象，镀层质量差。
当氧分压高时，退火后的TWIP钢表面形成比低氧分压时厚的氧化层，氧化层与基体分层不明显，Mn和Al出现明显的内氧化，表面氧化物减少，镀层质量为优。
本发明的优点及有益效果是：
1、与现有技术相比，本发明评价TWIP钢可镀性的方法，采用的数据可根据退火参数计算得到，如：退火温度、退火露点、氢气比例，较为完整的实验参数有利于所需数据的获取，为后续钢板可镀性的评价提供理论数据依据。
2、本发明中的氧分压值的大小，可合理地评价TWIP钢板可镀性的优良。
3、本发明评价TWIP钢可镀性的方法，建立实验参数的方程，通过实验参数方程的计算值，能够快速对TWIP钢的可镀性进行评价，该评价方法受外界的影响较小，能够节约大量的时间和工作量，免去实验过程的分析与检测，使得评价方法更为简便，所需时间更短。
4、本发明通过提供评价TWIP钢可镀性优良的方法手段，借助氧分压值的大小判断TWIP钢可镀性的优良，当可镀性差时，可以优化退火露点、退火温度和氢气比例，以获得镀锌效果良好的退火参数，从而改善TWIP钢的可镀性。
附图说明
图1是连续热镀锌退火工艺示意图。
图2是本发明的一个实施例，先进高强钢TWIP钢的金相组织图(a)(c)(e)和实验钢板镀层宏观图(b)(d)(f)。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明做出进一步说明。
实施例
本实施例中评价TWIP钢可镀性的方法，包括以下步骤：
步骤一：通过公式计算，由退火露点得到水的饱和蒸气压大小；
水的饱和蒸气压的大小计算公式为：
当退火露点小于0℃时，
当退火露点大于0℃时，
式中：P(H2O)sat——水的饱和蒸气压，单位是atm；
TDP——退火露点，单位为℃。
步骤二：通过水的饱和蒸气压和氢分压之间的关系式，得到任何给定温度下退火气氛中的氧分压值；
水的饱和蒸气压和氢分压之间的关系式为：
并由此得到任何给定温度下退火气氛中的氧分压值。
式中：P(H2O)sat——水的饱和蒸气压，单位是atm；
P(H2)——氢分压，单位是atm；
log10P(O2)——氧分压，单位是atm；
T——温度，单位为℃。
步骤三：通过氧分压大小表征TWIP钢可镀性优与良；
氧分压表征TWIP钢可镀性的方法为，氧分压对镀锌效果的影响是直接的：氧分压由低到高，热镀锌效果先变差后改善。
氧分压为1×10-31～1×10-28atm时，为低氧分压，TWIP钢镀锌表面质量良好，几乎没有漏镀缺陷。
氧分压为1×10-26～1×10-23atm时，为中等氧分压，TWIP钢镀锌表面质量差，表面不光滑，且存在很多漏镀缺陷。
氧分压为1×10-22～1×10-19atm时，为高氧分压，TWIP钢镀锌表面质量非常好，没有漏镀缺陷。
步骤四：通过进行镀锌实验研究，得到氧分压与退火后表面氧化物形貌、抑制层的疏密程度的关系，验证本发明表征方法的可行性。
如图1所示，本实施例中，连续热镀锌退火工艺如下：首先，以10℃/s升温至退火温度，保温120s；然后，以30℃/s降温至480℃，自然冷却至460℃并保温4s；最后以10℃/s降温至室温。
当退火温度为700℃，露点DP为-50℃，氢气体积比例为15％H2时，该气氛的氧分压为8.28×10-29atm，表面附近没有足够的氧原子提供给Mn及其他合金元素，因此退火后的TWIP钢表面氧化物非常薄，Mn和Al基本没有外氧化现象，发生外氧化的Al氧化物很明显，镀层质量良好。
当退火温度为700℃，露点DP为-15℃，氢气体积比例为15％H2时，该气氛的氧分压为1.48×10-25atm，与低氧分压时相比，退火后的TWIP钢表面氧化物相厚很多，分层明显，而且出现明显的Mn、Al的外氧化现象，镀层质量差。
当退火温度为800℃，露点DP为0℃，氢气体积比例为5％H2时，该气氛的氧分压为5.89×10-21atm，退火后的TWIP钢表面形成比低氧分压时厚的氧化层，氧化层与基体分层不明显，Mn和Al出现明显的内氧化，表面氧化物减少，镀层质量为优。
如图2所示，从先进高强钢TWIP钢的金相组织图(a)(c)(e)和实验钢板镀层宏观图(b)(d)(f)可以看出：当氧分压较低时，如图(a)和(b)所示，TWIP钢截面的镀层相对连续，但厚度较薄且不均匀，镀锌层表面几乎没有漏镀点；当氧分压中等时，如图(c)和(d)所示，TWIP钢截面的镀层厚度很薄且相当不均匀，甚至有的位置几乎没有镀层，镀锌层表面粗糙不光滑，且存在很多漏镀缺陷；当氧分压较高时，如图(e)和(f)所示，TWIP钢截面的镀层较厚、连续且均匀分布，镀锌层表面没有漏镀缺陷。

Claims (6)

1.一种评价TWIP钢可镀性的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：通过公式计算，由退火露点得到水的饱和蒸气压大小；
步骤二：通过水的饱和蒸气压和氢分压之间的关系式，得到任何给定温度下退火气氛中的氧分压值；
步骤三：通过氧分压大小表征TWIP钢可镀性优与良；
步骤四：通过进行镀锌实验研究，得到氧分压与退火后表面氧化物形貌、抑制层的疏密程度的关系，从而验证表征方法的可行性。
2.根据权利要求1所述的评价TWIP钢可镀性的方法，其特征在于：所述步骤一中，水的饱和蒸气压的大小计算方法为：
当退火露点小于0℃时，
当退火露点大于0℃时，
P(H2O)sat——水的饱和蒸气压，单位是atm；
TDP——退火露点，单位为℃。
3.根据权利要求1所述的评价TWIP钢可镀性的方法，其特征在于：所述步骤二中，水的饱和蒸气压和氢分压之间的关系式如下：
并且由此得到任何给定温度下退火气氛中的氧分压值；
P(H2O)sat——水的饱和蒸气压，单位是atm；
P(H2)——氢分压，单位是atm；
log10P(O2)——氧分压，单位是atm；
T——温度，单位为℃。
4.根据权利要求1所述的评价TWIP钢可镀性的方法，其特征在于：所述步骤三中，氧分压表征TWIP钢可镀性的方法为，氧分压对镀锌效果的影响是直接的：氧分压由低到高，热镀锌效果先变差后改善。
5.根据权利要求1所述的评价TWIP钢可镀性的方法，其特征在于：
若氧分压为1×10-31～1×10-28atm时，为低氧分压，TWIP钢镀锌表面质量良好，几乎没有漏镀缺陷；
若氧分压为1×10-26～1×10-23atm时，为中等氧分压，TWIP钢镀锌表面质量差，表面不光滑，且存在很多漏镀缺陷；
若氧分压为1×10-22～1×10-19atm时，为高氧分压，TWIP钢镀锌表面质量非常好，没有漏镀缺陷。
6.根据权利要求1或5所述的评价TWIP钢可镀性的方法，其特征在于：
当氧分压低时，表面附近没有足够的氧原子提供给Mn及其他合金元素，因此退火后的TWIP钢表面氧化物非常薄，Mn和Al基本没有外氧化现象，发生外氧化的Al氧化物很明显，镀层质量良好；
当氧分压中等时，退火后的TWIP钢表面氧化物相比，低氧分压时则厚了很多，分层明显，而且出现明显的Mn、Al的外氧化现象，镀层质量差；
当氧分压高时，退火后的TWIP钢表面形成比低氧分压时厚的氧化层，氧化层与基体分层不明显，Mn和Al出现明显的内氧化，表面氧化物减少，镀层质量为优。
CN201711019299.5A 2017-10-27 2017-10-27 一种评价twip钢可镀性的方法 Pending CN107818211A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711019299.5A CN107818211A (zh) 2017-10-27 2017-10-27 一种评价twip钢可镀性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711019299.5A CN107818211A (zh) 2017-10-27 2017-10-27 一种评价twip钢可镀性的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107818211A true CN107818211A (zh) 2018-03-20

Family

ID=61604307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711019299.5A Pending CN107818211A (zh) 2017-10-27 2017-10-27 一种评价twip钢可镀性的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107818211A (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102378824A (zh) * 2009-03-31 2012-03-14 杰富意钢铁株式会社 高强度热镀锌钢板及其制造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102378824A (zh) * 2009-03-31 2012-03-14 杰富意钢铁株式会社 高强度热镀锌钢板及其制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯世杰: "《中锰超高强度钢热浸镀锌可镀性研究》", 《中国优秀硕士论文电子期刊网》 *
王玉等: "《退火露点对TWIP钢选择性氧化及可镀性的影响》", 《金属热处理》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4527965A1 (en) High-strength and high-plasticity hot-rolled strip steel with high weather resistance and manufacturing method therefor
JP5434537B2 (ja) 溶接性に優れた高Ｓｉ含有合金化溶融めっき鋼板およびその製造方法
CN108754312B (zh) 一种高表面质量铝镀层钢板及生产方法
US20200325568A1 (en) Low-density hot dip galvanized steel and manufacturing method therefor
CN105026600B (zh) 高强度钢板及其制造方法以及高强度热镀锌钢板及其制造方法
CN105849304A (zh) 一种抗液态金属脆裂性优异的热浸镀锌钢板
CN105324506A (zh) 镀覆性、加工性及耐延迟断裂特性优异的高强度镀覆钢板、以及其制造方法
CN104245999B (zh) 高强度热镀锌钢板及其制造方法
CN108950160A (zh) 一种基于csp流程的锌基镀层热成形钢及其制备方法
EP3034646B1 (en) Method for producing high-strength hot-dip galvanized steel sheet and method for producing high-strength galvannealed steel sheet
CN103726003A (zh) 一种基于氧化铁皮还原的热轧带钢免酸洗热镀锌方法
TWI780824B (zh) 熱鍍鋅鋼板的製造方法、鋼板及車用構件
CN111961789A (zh) 一种薄规格钢品用结构级彩涂基料热镀锌钢板及其制造方法
CN108546887A (zh) 一种具有优异加工成型性的热浸镀铝硅钢板及其生产方法
JP2013142198A (ja) めっき濡れ性及び耐ピックアップ性に優れる溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
CN109371318B (zh) 氢脆裂纹敏感性低的1180MPa级高强热镀锌钢板及制备方法
JP6136876B2 (ja) 化成処理性と耐食性に優れた自動車用鋼板
CN108929991A (zh) 一种热浸镀高锰钢及其制造方法
WO2013154184A1 (ja) 電気めっき用鋼板および電気めっき鋼板ならびにそれらの製造方法
JP5789208B2 (ja) 化成処理性と延性に優れた高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板とその製造方法
CN101082132A (zh) 一种带钢连续热镀锌/铝/铝锌的生产工艺
CN110157973A (zh) 一种高强耐腐蚀汽车用不锈钢板及其制备方法
JP3885763B2 (ja) 焼入用溶融亜鉛系めっき鋼板とその製造方法及び用途
CN112011752A (zh) 一种高耐蚀热成形钢零部件及其制造方法
CN108929992A (zh) 一种热浸镀中锰钢及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Cui Qingling

Inventor after: Wang Yu

Inventor after: Zhang Tianyu

Inventor after: Qiao Changle

Inventor after: Li Jianping

Inventor before: Wang Yu

Inventor before: Zhang Tianyu

Inventor before: Qiao Changle

Inventor before: Cui Qingling

Inventor before: Li Jianping

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180320