[科普中国]-烤漆硬化

简介

具有供烤硬化特性的钢主要有4类:氮化钥，含磷的铝镇静，双相钢和特生产的超低碳钢。烘烤硬化主要是钢中残留的固溶碳和氮原子所引起的时效的结果。在钢板的铁原子点阵中有向隙固溶碳和氮原子。经过变形，固溶体点阵中产生了位错线。

低温烘烤处理，促进了碳、氮原子间位错线的张力区扩散，形成气团，钉扎住位错，增加了进一步开动位错的应力，这在宏观上就表现为钢板强度的提高。生产上主要是通过控制钢的碳含量，控制冷轧后的退火温度、时间和冷却速度而调整碳原子在铁原子点阵中的固溶量，达到使钢无常温时效但有高温时效的效果，进而得到供烤硬化性。烘烤硬化性能对现代汽车车身覆盖件的制造十分有利。应用具有烘烤硬化性的钢板冲制车身零件，可以降低冲压负荷，减薄车身钢板的厚度，而车身的强度和刚度并不下降，这对于车身上的一些浅冲压件的冲制更为重要。由于因加工硬化产生的强度增加十分有限。在这些浅冲压件的中心，塑性变形程度通常不到5%。供烤硬化恰好弥补了这一不足，使车身整体能够达到较高的强度水平1。

低碳钢烤漆硬化性（BH）的影响因素根据钢物理冶金国际会议论文集澳大利亚技术中心George Mu sung报导烤漆硬化薄板。因在冲玉成形过程中低的屈服强度保证了良好的成形性。在其后的烤漆过程中。由时效又可使屈服强度升高而获得高的抗凹陷性，因此近年来深受汽车制造业的欢迎。烤漆硬化钢板又分裸板和镀锌板。裸板采用铝镇静低碳钢箱式炉退火生产。而热镀锌板采用加钛超低碳钢连续退火生产。本研究用总碳和过剩碳含量作为评价与控制BH的参数2。

裸板箱式炉退火的BH值与碳含量成反比。并于碳化物尺寸有关，当含低碳（0.01%）水平时.碳化物尺寸及碳化物面间距都非常大。冷轧时碳原子需迁越相当大的距离才可析出，因此固溶碳和BH值都较小尺寸碳化物时高。

当碳略高于0. 02%时，由于热轧时形成的小碳化物，在680℃退火时不能全部析出，而随后冷却时，由于紧密碳化物间距，促使大量碳化物析出，从而减少了固溶碳及BH值。

当碳为0. 02%时，将退火温度提高到720℃使原先析出的碳化物全部溶解。随后冷却形成大颗粒的碳化物，可使BH值从18ppm增加到26ppm。高温退火使晶粒尺寸增大会限制 BH值增加。

BH值必须在30-60MPa范围才能最佳平衡BH性与阻止常温时效。为使BH值在此范围，总碳必须小于0. 01%3。

镀锌板含钛镀锌板的BH值与过剩碳C关系C与BH值线性关系虽然有些分散，但总趋势BH值随C增加而增加。可看出C必须在15 -30ppm才能得到所需的BH值范围（30-60MPa）该结果与Tanioku等提出的C需在15-25ppm是一致的。过剩碳C是计算出的参数，并不是真正决定BH的固溶碳量。本研究，C最佳范围是15-30ppm大于由内耗方法确定的最佳固溶碳为10ppm范围，说明计算出的C并非全部固溶了，可认为有一些碳沉积在晶界了，或者以沉淀粒子存在，而这些碳对BH值是无效的2。

卷取温度和退火工艺的影响钢含有5ppm的C，首先研究卷取温度的影响，热轧后卷取温度从680℃到590℃变化，企图通过阻止TiC析出增加固溶碳。随后经热镀锌在线退火。结果发现对BH值没什么影响。

接着研究退火温度的影响，退火温度从800℃增加到850℃，目的是使一些TiC重新熔解以增加固溶碳。试验室结果表明对BH值也没有影响。而影响BH最大的却是退火与镀锌在线（CGL）退火。BH从22MPa，增加到42MPa。而两者的差别则只是前者是空冷到室温。后者是随现场生产在线快速冷到450℃。显然后者快速冷却抑制了碳的析出及固溶碳间晶界迁移，说明冷却速度对低C钢的BH性至关重要1。

总结1.由箱式炉退火的铝镇静钢裸板，最佳BH值的碳含量为0. 05%-0.012%。

2.连续退火的含钦热镀锌板，最佳BH值的过剩碳C为15-30ppm。

3.低C含钦钢BH值受退火冷却速度的影响2。