热冲压保温温度对22MnB5钢Al-Si镀层微观组织的影响

Al-Si镀层热冲压用钢越来越多的被应用于汽车行业,为探究冲压前的再加热工艺对Al-Si镀层微观组织的影响,对22MnB5冷轧基板进行了热浸镀实验,利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、辉光光谱仪、电子探针、X-射线衍射仪研究了在不同保温温度下Al-Si镀层微观组织的演变规律。结果表明：随保温温度的升高,镀层Fe含量逐渐升高,其质量分数最高可达到50%以上,在900℃以上时Al、Fe的质量分数比基本固定;Al元素向Fe基体渗透的深度可达30μm;镀层中的物相包括Al-Fe二元合金相、Al-Fe-Si三元合金相。     

22MnB5热成形钢奥氏体化时热镀Al-10%Si镀层组织的演化

利用SEM观察了22Mn B5钢在900℃不同奥氏体化时间下,热镀Al-10%Si(质量分数)镀层的微观组织变化情况,利用EDS和GD-OES分析了奥氏体化后热镀Al-10%Si镀层的元素分布。结果表明,22Mn B5钢奥氏体化前,热镀Al-10%Si镀层主要由纯Al、纯Si和二者共晶反应形成的金属间化合物Fe_2SiAl_7组成,在Fe_2SiAl_7和钢基体之间存在一层薄薄的由Fe2Al5和FeAl_3组成的化合物层。900℃奥氏体化后,热镀Al-10%Si镀层中的三元共晶相Al+Si+t6逐渐转变为三元Al-Fe-Si或二元Fe-Al金属间化合物。奥氏体化时间为2 min时,镀层由Fe_2SiAl_7、Fe_2Al_5和FeAl_2组成;奥氏体化时间为5 min时,镀层由FeAl_2、Fe_2SiAl_2和Fe_5SiAl_4组成;奥氏体化时间为8 min时,镀层由FeAl_2和Fe5Si Al4组成。由于Fe_2SiAl_2和镀层/钢基体界面扩散层中Al原子的扩散系数远大于Fe原子,导致从镀层向钢基体晶界及晶粒内扩散并与之反应所消耗Al原子的量远大于从钢基体扩散到镀层中的Fe原子量,从钢基体中流入到镀层中的空位数量远大于从镀层中流入到钢基体中的空位数量。原子的不平衡扩散及镀层/钢基体界面空位数量的富余使得扩散反应层与镀层的交界区域形成了Kirkendall空洞。22MnB5钢奥氏体化时,热镀Al-10%Si镀层表面形成一层稳定的Al_2O_3氧化膜,镀层的高温氧化现象非常有限,热镀Al-10%Si镀层可以作为22MnB5钢热成形时的保护层。但热镀Al-10%Si镀层扩散过程中产生的脆性金属间化合物因高温塑性不足而导致镀层中产生大量垂直于镀层/钢基体界面并贯穿整个镀层的微裂纹,从而影响镀层的防护性能。     

热浸镀铝件高温抗氧化性能的研究

研究了Ｑ１９５低碳钢和１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢热浸镀铝和混合稀土镀层的高温抗氧化性能。结果表明,在７００℃和８００℃×５００ｈ氧化时,热浸镀Ｑ１９５钢和热浸镀不锈钢具有相近的氧化增重;在１０００℃×５００ｈ氧化时,所有试件合金层都完全脱离基体,未镀不锈钢和热浸镀Ｑ１９５钢迅速氧化增重,热浸镀不锈钢在表层形成完整的α－Ａｌ２Ｏ３膜,表现出良好的高温长时间抗氧化性能。     

加热温度对Al-Si涂层热成形钢组织及性能的影响

利用粗糙度仪、扫描电镜、硬度计、辉光放电原子发射光谱仪等检测方法,研究分析了热冲压成形工艺过程中的加热温度对Al-Si涂层22MnB5热成形钢组织及性能的影响。结果表明,随着加热温度的升高,Fe沿垂直于表面方向由热成形钢基体向Al-Si涂层表面的迁移量逐渐增大,O沿垂直于表面方向由Al-Si涂层表面向热成形钢基体的迁移量逐渐增大,且迁移的最大深度约为2.80 μm。Fe沿垂直于表面方向由热成形钢基体向Al-Si涂层表面的迁移量直接决定了Fe-Al-Si相的形态、生成位置及界面结合层厚度。随着加热温度的升高,Al-Si涂层表面粗糙度R_a、峰值计数R_pc值先增大后减小;当加热温度为930 ℃时,涂层表面粗糙度R_a达到最大值1.89 μm,峰值计数R_pc值达到最大值218。随着加热温度的升高,Al-Si涂层总厚度从27.78 μm增加至40.46 μm,界面结合层厚度从1.08 μm增加至15.11 μm。当加热温度为930 ℃时,热成形钢基体的硬度达到最大值505 HV0.2。     

22MnB5热冲压钢的研究进展

22MnB5热冲压钢具有良好的成形性能和较高的成形强度,在提高车身的碰撞安全性和减轻车重方面具有显著的效果,使其在白车身上的应用越来越广。本文介绍了22MnB5热冲压钢的发展现状,对22MnB5热冲压钢的材料特性、奥氏体化工艺及冲压成形性能的最新研究进展进行了概括,结合22MnB5热冲压钢的镀层技术介绍了其焊接、涂镀、耐蚀等性能的研究进展。探讨了22MnB5热冲压钢的优势及存在的问题,指出热冲压钢镀层技术是将来发展的重要方向。     

热浸Al对Al-Si/38CrMo复合界面固−液成型组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

以38CrMo合金钢和Al-Si-Cu-Mg高强铸造铝合金为原料进行固−液复层铸造。在720℃下进行了5~20 min不同时间热浸镀纯Al、Al-Si合金实验,制备出界面冶金结合良好的钢/铝复层材料。研究热浸镀时间、热浸镀成分对钢/铝界面显微组织和力学性能的影响。结果表明:热浸镀纯Al时,界面金属间化合物为Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3);热浸镀Al-Si合金时,界面金属间化合物为Fe_(2)Al_(5)和Al_(8)Fe_(2)Si。热浸镀纯Al、Al-Si合金界面显微硬度最高分别为535.2 HV和580.6 HV,剪切强度最大分别为28.4 MPa和39.4 MPa。热浸镀时间相同时,热浸镀纯Al形成的金属间化合物层厚度大于热浸镀Al-Si合金形成的金属间化合物层厚度,主要原因是Si元素的存在降低了Fe、Al原子的扩散系数,阻碍了Fe、Al原子之间的扩散,使金属间化合物层的生长受到抑制。     

Al-Si镀层热冲压钢的研究现状

热冲压成形解决了钢材强度与成形性之间的矛盾,目前抗拉强度超过1 500 MPa的汽车零件只能通过热冲压工艺生产。为避免钢板在热冲压加热过程中的氧化与脱碳,通常在钢板表面涂镀一层Al-Si合金。结合Al-Si镀层热冲压钢的研究现状,综述了热冲压过程中Al-Si镀层微观组织演变及其对热冲压钢弯曲韧性的影响机理。奥氏体化加热过程中,Al-Si镀层与钢基体发生Fe、Al、Si元素相互扩散,镀层组织转变为由Fe-Al或Fe-Al-Si金属间化合物组成的多层结构,部分基体组织转变为富Al的α-Fe相互扩散层。Al-Si镀层通常会降低热冲压钢的弯曲韧性,目前学术界对Al-Si镀层降低热冲压钢弯曲韧性的原因尚未形成统一的认识,主要解释有：(1)镀层中裂纹尖端产生的应力集中促进了裂纹在基体的扩展;(2)奥氏体化过程中镀层与基体界面迁移导致的界面C富集使界面处容易产生裂纹。Al-Si镀层对热冲压钢弯曲韧性的影响机理以及提高Al-Si镀层热冲压钢弯曲韧性的方法尚需进一步研究。     

预镀层不锈钢/铝异种金属高频感应钎焊接头界面及力学性能分析

文中通过热浸镀一层纯铝到不锈钢表面,再对0Cr18Ni9不锈钢和LF21铝合金采用高频感应钎焊.当热浸镀时间从10 s增加到50 s时,镀层厚度从7 μm增加到20 μm,反应层由FeAl₃向Fe₂Al₅发生转变.在热浸镀温度为750℃,浸镀时间为10 s时,镀层成型最好,高频感应电流为270 A,加热时间30 s时,抗拉强度达到167.12 MPa,比不浸镀的接头强度高63.8%.主要是因为镀层限制钢中的Fe原子和Al-Si钎料中的Al,Si原子的相互扩散,在热浸镀不锈钢与铝合金反应中使Fe₂Al₅转化为Fe（Al,Si）₂固溶体而未形成5-Al₈Fe₂Si化合物,降低了界面上硬脆化合物的含量,力学性能随之提高.     

热冲压成形钢的强度与塑性及断裂应变

轻量化是支撑汽车电动化和智能化的重要赋能技术之一。抗拉强度为1500 MPa的热冲压成形用硼钢(22MnB5)是目前最经济有效的车身轻量化技术解决方案,而汽车工业对轻量化需求的日益提高正引领热冲压成形钢向着更高强度、更高塑性及更高断裂应变的方向发展。本文首先分析了车身轻量化对碰撞过程中构件变形抗力和断裂抗力的要求,解释了强度与塑性及断裂应变等材料的力学性能参量对碰撞变形抗力和断裂抗力的影响,然后介绍了作者及其他研究人员在研究开发更高强度、更高延伸率、更高断裂应变的新一代热冲压成形钢的最新进展:(1)提出了一种新的强韧化方法,在热冲压成形钢的马氏体基体组织内引入大量纳米级的VC析出物,从而在获得2000 MPa强度的同时保持了与常规1500 MPa热冲压钢22MnB5相当的延伸率和断裂应变。(2)在热冲压成形钢的微观组织中引入残余奥氏体,利用相变诱导塑性效应显著提升热冲压成形钢的延伸率;具体的工艺实施途径包括模具外淬火-配分工艺、淬火-闪配分工艺、淬火-回火配分工艺等。(3)介绍了热冲压成形钢的新一代Al-Si镀层技术以及Al-Si镀层板断裂应变改善方面的最新研究进展;通过降低Al-Si镀层与钢板基体之间的合金化扩散来减少界面C富集,从而达到显著提高Al-Si镀层热冲压成形钢断裂应变的目的。     

浸镀温度对溶剂法热镀Galfan合金界面层组织的影响

采用溶剂法在430~530℃分别在Q235钢基体上制备了热镀Galfan合金镀层,运用扫描电镜、X射线衍射仪分析了浸镀温度对合金镀层界面组织的影响。结果表明:浸镀温度为430~450℃时,界面层生长速度缓慢;当温度高于470℃时,界面层生长速度变快,高温时界面层的生长速度为低温界面层生长速度的2倍。浸镀温度为430~450℃时,界面层分为两层,远离基体部分为圆片状组织,尺寸为1~3μm;靠近基体部分为椭球状组织,尺寸约为几百纳米。浸镀温度为470~530℃时,界面层全部为椭球状组织,尺寸为3~6μm。其中圆片状组织为FeAl_3相,椭球状组织为Fe_2Al_5Zn_(0.4)组成。随着浸镀温度的提高,界面层组织晶粒逐渐变大。     

Mo对22MnB5钢板热冲压过程中高温氧化行为的影响

针对22MnB5钢板在热冲压成形过程中易被氧化且氧化层易脱落，不仅影响工件的美观和表面质量，也会对模具造成一定磨损的问题，需研究热冲压成形钢的高温氧化行为。采用模拟试验对22MnB5和22MnMoB5钢板的高温氧化行为进行了分析。结果发现，除含Mo和不含Mo外，两种钢板在其他元素含量及工艺参数相同条件下，22MnMoB5钢板的氧化程度明显低于22MnB5钢板，这主要是因为Mo能够在基体表面富集，阻碍易被氧化元素向氧化层扩散；同时，促进Cr氧化物在基体和外氧化层间富集形成保护层，从而抑制基体被进一步氧化。     

热浸镀55Al-Zn-1.6Si合金镀层在NaCl溶液中的腐蚀行为

用盐雾试验和电化学阻抗谱法研究了热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金镀层和某商用热浸镀锌层在5%NaCl溶液中的腐蚀行为,并用光学显微镜和扫描电镜分析了清除腐蚀产物后镀层表面组织形貌特征.结果表明,热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金镀层耐盐雾腐蚀性约为商用热浸镀锌层的2.5倍.商用热浸镀锌层腐蚀表现出显著的扩散控制特征,而热浸镀55%Al-Zn-1.6%Si合金镀层腐蚀主要由电极表面电荷转移过程所控制.     

热冲压成形超高强钢焊接技术的进展

超高强钢在减小车身质量的同时能保证汽车的安全性。热冲压成形超高强钢尺寸精度高、使用寿命长,已被广泛应用于汽车制造领域。目前热冲压成形钢常用的焊接技术为电阻点焊和激光焊接等。为避免热冲压成形过程中表面氧化和脱碳,通常在钢板表面预制Al-Si镀层。然而镀层的存在会导致焊接接头力学性能降低。概述了可热冲压成形的超高强度钢及其镀层技术、热冲压成形钢常用的焊接技术以及焊缝组织和焊接接头的性能,探讨了改善热冲压成形超高强度钢焊接接头性能的途径。     

22MnB5热成形钢连铸坯高温力学性能研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机对22MnB5热成形钢连铸坯在600～1300℃温度范围内的高温力学性能进行了测试，借助扫描电镜观察了高温拉伸后的断口形貌。系统分析了形变温度对应力-应变曲线、高温强度及热塑性的影响。结果表明，22MnB5热成形钢连铸坯的高温拉伸过程是形变强化和动态软化共同作用的结果，高温强度随形变温度的升高而下降。22MnB5热成形钢连铸坯的第1脆性区在1250℃至熔点范围内，为S和P元素在枝晶间偏析导致晶界熔融所致。第3脆性区在650～750℃范围内，为奥氏体晶界BN析出和奥氏体→铁素体相变所致，加入Ti可使第3脆性区变窄且趋向较低温度区。在800～1200℃温度范围内22MnB5热成形钢连铸坯塑性良好，可为此类钢的连铸工艺制定提供参考，以减少铸坯裂纹缺陷的产生。     

扩散退火对热浸镀铝锰合金镀层组织结构及性能的影响

采用热浸镀工艺在Q235钢表面形成了Al-2%Mn、Al-13%Mn铝锰系合金镀层,对Al-Mn合金镀层进行了扩散退火处理,并分析了合金镀层的组织结构、表面形貌及抗磨料磨损性能。结果表明:经扩散退火处理后,镀层中的Fe2Al5消失,但出现了新的物相Al8Mn5及Al10Mn3;镀层表面形貌发生了较大变化,块状化合物消失,出现了瘤状物以及氧化腐蚀坑,而Al-13%Mn镀层氧化腐蚀更明显;镀层表面的硬度由830 HV增加到1100 HV左右;扩散退火不利于提高镀层的抗磨粒磨损性能。     

非调质N80钢热浸镀55%Al-Zn合金助镀剂的研究

研究了石油管常用材质非调质N80钢热浸镀55%Al-Zn合金的助镀工艺,确定了最佳助镀方法为电解活化加浸4%K2ZrF6水溶液的助镀法.扫描电子显微镜观察了镀层显微组织,采用全浸实验法及塔菲尔极化曲线测试法研究了55%Al-Zn合金镀层在NaCl水溶液中的耐蚀性.结果表明,经此方法助镀的热镀试样无漏镀、虚镀等缺陷,表面平整光滑;热浸镀55%Al-Zn合金镀层可显著提高非调质N80钢的耐蚀性,且镀层具有电化学保护作用.     

合金元素对高强度汽车用钢板相变规律的影响

利用热膨胀仪研究了DP600双相钢、QP钢和22MnB5热冲压成形钢的奥氏体临界转变温度和CCT曲线,分析了合金元素对高强度汽车板相变规律的影响。结果表明,随着加热速率的增加,DP600双相钢、22MnB5钢的Ac_1和Ac_3温度增加。相同加热速率条件下,高强汽车板改变成分对Ac_1影响小,但DP600钢添加Cr后,Ac_3降低约20℃;QP钢降低1.0%Si、增加0.47%Al时,Ac_3增加50℃;22MnB5钢改变Si、Mn含量时,Ac_3变化约为10℃。DP600钢添加Cr元素后,奥氏体化曲线呈直线增加,相同温度时的奥氏体转变量明显增加。22MnB5钢中奥氏体化曲线呈直线增加,添加Cr元素后奥氏体化曲线右移,Si元素减少后,奥氏体转变量40%阶段,奥氏体转变速率增加。QP钢奥氏体转变曲线呈直线增加,温度接近Ac_3时增速减缓,加入Al元素后奥氏体转变速率降低。C元素推迟了铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体转变;Cr元素推迟了珠光体、贝氏体转变,降低了马氏体临界冷却转变速率,提高了高强汽车钢板的淬透性。     

宝钢股份：突破铝硅镀层热成形钢激光焊接技术壁垒

正不久前,在德国举办的宝钢技术秀上,宝钢激光拼焊公司全球首次发布了铝硅镀层热成形钢焊接新技术。该技术创新了1500兆帕与1500兆帕铝硅镀层热成形钢间的焊接工艺和技术,可直接对带镀层钢板进行激光焊接,无需去除热成形钢的铝硅镀层,突破了相关专利技术的壁垒。铝硅镀层热成形钢具有优良的抗高温氧化性,热冲压成形时钢板表面不受氧化,广泛应用于制造热成形零件,但镀层中高的成分进入     

304不锈钢热浸镀Al-3%Si-0.5%RE工艺及镀层组织研究

采用Al-3%Si-0.5%RE浸镀液,通过改变热浸镀温度与时间、扩渗温度与时间,对304不锈钢进行热浸镀铝工艺研究。借助扫描电镜对镀层组织进行观察,采用EDS及XRD对镀层不同区域进行成分及相分析。结果表明:当浸镀温度740℃,浸镀15 min时,获得铝镀层平均厚度约为100μm;再经820℃扩渗4 h,获得较好的扩渗层,其平均厚度约为115μm。镀层经扩散退火后由表面铝层和扩渗层组成,表面铝层组织主要为Al和少量Al_2O_3相,扩散层组织主要为FeAl、FeAl_3和Fe_2Al_5相。     

Zn-Ni-Ti热浸镀层组织及其耐蚀性

将Q235钢在450℃的Zn-Ni-Ti合金中热浸镀0.5~5 min,研究了锌池中添加0.03%~0.06%Ni和0.02%~0.04%Ti对含硅结构钢热浸镀锌层组织的影响。并通过电化学方法测试了Zn-Ni-Ti合金及其镀层在10%Na Cl溶液中的耐蚀性。研究发现,锌池中同时添加0.03%~0.05%Ni和0.02%~0.03%Ti可有效抑制Q235钢热浸镀锌时的硅反应性,合金层厚度明显减薄,其生长主要受扩散控制。而且不会形成大量的三元化合物渣滓。实验证实,添加微量Ni和Ti后,提高了锌合金及其镀层的耐蚀性。但当添加0.05%Ni+0.04%Ti时,镀层表面质量下降,还会形成较多的溶解了约1.0%Ni的Zn-Fe-Ti三元化合物。