热镀锌双相钢表面色差问题的分析 - 浙江宏盛特钢有限公司

高强度级别热镀锌双相钢产品中合金元素添加较高，在退火过程中表面质量难以控制，经常遇到各种表面质量缺陷。浙江宏盛特钢有限公司是针对热镀锌过程中出现的边部色差缺陷进行了分析。通过电镜分析认为色差缺陷是由于表面的粗糙度不同，光滑的表面对光产生镜面反射，肉眼看上去发亮，粗糙的表面对光产生漫反射，肉眼看上去发暗，表面发暗部位的表面粗糙度值较高、抑制层形成不良，造成锌层不均。通过相同的镀锌工艺可以发现，材料在色差缺陷位置存在明显带状组织，这是因为原材料存在热轧遗传，可以采用较大的冷却速度和较低的卷取温度来控制热轧组织的整体均匀性、消除热轧过程的不利影响。

随着轻量化概念的提出，节能环保和安全问题备受汽车行业的重视。钢铁作为汽车行业的重要材料，主要用于面板、内板、结构件、引擎零件和悬挂组件，为了在减重的同时仍然具有良好的安全性能，一些高强塑积的先进高强钢(双相钢、复相钢、相变诱导塑性钢、QP钢)逐渐走进历史舞台，受到各大主机厂的关注。双相钢是由软的铁素体相和硬的马氏体相合理配比共存组成，软相铁素体赋予良好的延展性，硬相马氏体相赋予良好的强度，使其具有高的强度、较好的延伸率以及成形性能，在汽车行业中得到广泛的应用，是先进高强度钢中，所占的比例最大的钢种，成为国内外研究的热点。热镀锌产品具有良好的耐腐蚀性能和成形性，对于合金含量较低的热镀锌板，表面质量相对稳定，而对于高强度双相钢汽车板产品，由于钢中合金元素较高，表面质量难以控制，经常出现各种表面质量缺陷，一直困扰着热镀锌双相钢的生产。本文针对DP780热镀锌双相钢的表面出现的色差问题，进行研究分析，寻找该类缺陷产生的原因，并提出了建议措施，对生产具有一定的指导作用。

一、实验材料以及方法

实验所用的材料取自热镀锌DP780工业化生产过程中产生的色差缺陷的试样，镀锌后产生的色差缺陷如图1所示，通过肉眼观察沿钢板的宽度方向两边正常，镀锌表面质量良好，中间部分镀锌表面发暗，用手触摸有一定的粗糙度，严重影响热镀锌双相钢表面质量。材料成分如表所示，采集具有表面色差缺陷的镀锌钢板，对产生色差的两部分(正常部分为1#试样，发暗部分为2#试样)通过电子光学显微镜和扫描电镜进行实验分析。

二、实验结果

1. 显微组织形貌检测

在相同的热镀锌工艺条件下，分别对缺陷及表面良好试样进行了金相分析，取1#试样和2#试样进行显微组织对比分析，将试样切成20 mm×20 mm，在体积分数为4%的硝酸酒精中浸蚀后，通过电子光学显微镜对金相组织进行观察，金相检验结果如表所示，金相组织形貌如图所示，从检验的结果看，1#试样和2#试样的金相组织、晶粒尺寸以及各相的比例基本相同，但组织的形貌差距很大，1#试样的铁素体组织均匀细小，马氏体呈弥散分布，2#试样的马氏体呈连续分布。这种组织形貌的差异是由于热轧组织遗传产生的。

为了更加直观对比1#试样和2#试样的显微组织形貌，采用扫描电镜对产生表面色差缺陷位置进行观测分析，具体表面形貌如图3所示。通过分析可见，1#试样表面形貌粗糙度分布均匀，2#试样表面粗糙度分布不规则，并且有些凹凸部位较深。

2. 镀锌成品宽度方向的表面粗糙度测量

对镀锌成品沿宽度方向进行边部、1/4处、1/2处、1/4处、边部的表面粗糙度分布进行测量，具体测量结果如图，带钢表面粗糙度控制的最佳值为1.0~1.5μm。通过测量结果可以看出，带钢两个边部表面粗糙度在正常范围内，而带钢中部位置表面粗糙度值较高，可达2.0μm以上，超出表面粗糙度的最佳控制范围上限。

3. 锌层形貌以及锌层厚度的检测

取1#试样和2#试样进行锌层形貌以及锌层厚度的对比分析，通过扫描电镜对1#试样和2#试样截面锌层形貌以及锌层厚度进行检测，对不同位置锌层厚度进行了三次测量，具体形貌如图所示。通过检测结果可以看出，1#试样的锌层厚度比较均匀，锌层平均的厚度约为12μm；2#试样的锌层厚度波动较大，并且锌层厚度较厚，锌层的平均厚度约为20μm。

4. Al–Fe抑制层的检测

取1#试样和2#试样通过面扫描对Al–Fe抑制层进行检测，检测结果如图7和8所示。通过形貌图可以看出，1#试样的Al–Fe抑制层更加致密，波动较��；2号试样抑制层波动较大，厚度差异较为明显。

三、结论

检验结果分析表明，热镀锌双相钢表面色差形成的原因是由于表面的粗糙度不同造成热镀锌的锌层厚度不同。光滑的表面对光产生镜面反射，肉眼看上去发亮，为正常FB表面的状态；粗糙的表面对光产生漫反射，肉眼看上去发暗，这样就产生了色差。表面色差问题存在以下的特点：(1)粗糙发暗的位置表面粗糙度值较高，超出最佳控制范围；(2)粗糙发暗的位置锌层厚度不均匀，并且锌层厚度较正常位置的锌层厚度要厚；(3)正常位置的Al–Fe抑制层更加致密，波动较小，粗糙发暗的位置Al–Fe抑制层的波动较大，锌层不良。从成品沿宽度方向的表面粗糙度分布情况看，与色差缺陷的位置基本对应，通过对应位置的金相组织观察分析，色差的产生有一定的热轧遗传的因素，热轧的边部冷却最快，组织均匀细小，氧化铁皮较薄，经酸洗后表面粗糙度较小，中间部位(缺陷处)冷却速度较边部慢，组织相对粗大，有一定带状，氧化铁皮较厚，经酸洗后表面粗糙度较大，为了消除热轧过程的不利影响，可以采用较大的冷却速度和较低的卷取温度，控制热轧组织的整体均匀性。

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