镀锌均热温度对低合金高强钢H420LAD的性能影响研究

靳 立，杨少华

(马钢股份有限公司 安徽马鞍山 243002)

汽车行业对安全性能要求是不断提高，汽车轻量化的发展已占据主流，镀锌低合金高强钢凭借其较高的强度、良好的焊接性能、耐蚀性能和冲压成形性能，在汽车结构件及其加强件中的应用越来越广泛。强化机制一般有三种，分别是固溶强化、晶粒细化及析出强化，根据这三种强化机理进行成分、工艺的设计和控制，现已形成工业化生产，制造出的产品可以获得优良的力学性能、成形性能以及良好表面质量，应用于轿车的横梁、纵梁等要求高强度的结构件。

对于低合金钢来说，细晶强化是指随着晶粒尺寸减小，屈服强度随之提高。合金元素Nb、V、Ti与钢中的C、N. O等极易形成稳定的碳化物、氮化物，从而阻碍晶粒长大的趋势。钢中添加的合金元素Nb、Ti 使得晶粒长大温度升高，能显著起到细化晶粒的作用，形成的碳化物、氮化物在温度升高的过程不断析出，其弥散分布提高强度。本次试验采用的成分设计思路采用低碳添加合金元素Mn、Nb作为强化元素。C含量小于0.1%，主要强化合金元素Mn含量按小于1.40%控制，Nb含量按小于0.08%控制。

对低合金高强钢，加热温度需要大于1200℃，铌的碳、氮化物部分溶解于奥氏体，可以在随后的轧制过程中析出，从而起到抑制再结晶和控制奥氏体晶粒长大的作用，在随后的层流冷却过程中，部分弥散的碳化物会析出起沉淀强化作用。终轧温度控制在奥氏体转变为铁素体的转变温度附近，采用合适的冷却方式，以便于细化晶粒。为保证在热轧板中获得均匀的晶粒，终轧温度按880 ℃控制，为获得弥散细小的析出物，采用低温卷取，卷取温度按520℃控制。

退火温度对产品最终的机械性能有着重要影响。铁素体再结晶及晶粒长大和发展再结晶织构是在退火过程中完成，高温退火会造成晶粒长大，低温退火可能导致再结晶过程不充分。退火温度又分为加热温度和均热温度，加热温度对带钢的性能影响研究已经比较充分，本文不再赘述。而均热温度同样对再结晶过程影响极大，均热温度较低，再结晶时间过短，致使再结晶不充分，均热温度过高，也会造成晶粒长大，不利于细晶强化效果。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

材料选用镀锌H420LAD成品厚度为1.2 mm，宽度为1100-1300 mm，试验在连续热浸镀锌线上进行。试验钢卷在炼钢、热轧、酸轧均采用相同生产工艺控制，其化学成分范围如表1所示。

表1 化学成分标准

1.2 试验方法

镀锌加热温度按照800±10 ℃控制，光整延伸率按照1.0%控制，生产线速度保持100 m/分钟。根据生产线实际情况，分别设定4组不同的均热温度，每组取4块不同卷样板检测力学性能，分析均热温度对成品性能的影响。具体均热温度试验方案如表2所示：

表2 均热温度标准

2 均热温度对力学性能的影响

图1是均热温度对H420LAD屈服强度、抗拉强度、延伸率的影响规律。

图1 均热温度与屈服强度、抗拉强度、延伸率散点图

带钢的再结晶退火过程对带钢的力学性能有着重要的影响是带钢热镀锌生产的关键工艺环节之一。由于微合金化元素的加入，提高了带钢的再结晶温度。

加热温度和均热温度都对产品的机械性能产生了较大影响，控制加热温度，而放任均热温度失去控制，导致产品性能出现巨大的波动，不利于后期的产品冲压。均热温度影响了带钢的再结晶时间，均热温度不断升高，强度出现了明显的下降。均热温度过高会造成晶粒长大，正如图1所示。镀锌均热温度与H420LAD机械性能的关联性，随着均热温度的不断提高，屈服强度呈下降趋势，每上升10 ℃，屈服强度下降约14 MPa。同屈服强度相比，均热温度对抗拉强度影响略有下降，每上升10 ℃，抗拉强度下降约11 MPa。与之相反延伸率随着均热温度的上升而升高，每上升10 ℃，延伸率上升约0.7%。

3 试验结论

通过研究均热温度率与H420LAD力学性能的对应关系，得到如下规律：

均热温度对带钢的机械性能有着重要影响，均热温度的高低将直接导致产品机械性能的趋势，同时控制加热温度和均热温度，才能获得理想的强度。

随着均热温度的提高，屈服强度和抗拉强度呈下降趋势，延伸率则呈升高趋势。

在控制退火温度的基础上，需将均热温度控制在一定范围内，由试验可知，795 ℃-805 ℃较为理想的工艺区间。