隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步,汽車(chē)已經(jīng)成為現(xiàn)代交通運(yùn)輸中不可缺少的工具。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)帶動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展,2009年中國(guó)已成為世界第一大汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)。但是,汽車(chē)在給人們生活帶來(lái)方便的同時(shí),也帶來(lái)了安全性,油耗和環(huán)保等問(wèn)題。眾所周知,汽車(chē)尾氣的大量排放造成了嚴(yán)重的空氣污染,溫室效應(yīng)、霧霾已經(jīng)給我們的生活及健康帶來(lái)了很多負(fù)面影響。因此,在汽車(chē)工業(yè)中提高安全性的同時(shí),越來(lái)越注重降低能耗。目前,實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化并保證其性能的主要途徑之一就是用高強(qiáng)鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼板材料。
傳統(tǒng)鋼是單一的鐵素體組織,有較低的碳含量和合金元素。先進(jìn)高強(qiáng)鋼(advanced high strength steel,簡(jiǎn)稱AHSS)含有大量的合金元素(Mn、Si、Al、P、B),并且其組織是由多種相構(gòu)成的,完美結(jié)合了強(qiáng)度和塑性。目前,先進(jìn)高強(qiáng)鋼已經(jīng)發(fā)展到第二代,正在向著高成形性和超高強(qiáng)度的第三代高強(qiáng)鋼發(fā)展。
高強(qiáng)鋼的成型工藝主要包括以下幾個(gè)步驟:1)熱成型。熱成型技術(shù)是將鋼板加熱到再結(jié)晶溫度以上保溫一段時(shí)間,待其完全奧氏體化后快速冷卻,得到完全的馬氏體組織。2)沖壓成型。這種加工過(guò)程使得低屈服強(qiáng)度的鋼板轉(zhuǎn)化成高強(qiáng)度,并使零件的尺寸形狀趨于穩(wěn)定。3)退火。退火處理可以使鋼再結(jié)晶,使其具有優(yōu)良的力學(xué)性能。4)熱浸鍍鋅。鍍鋅可以防止鋼表面的氧化,增長(zhǎng)其壽命。
現(xiàn)代熱鍍鋅工藝將的鋼退火和鍍鋅過(guò)程有機(jī)結(jié)合,鋼在含有還原性氣體的退火爐中完成退火后,隨即浸入熔融的鋅液中進(jìn)行鍍鋅。鋼板鍍鋅質(zhì)量的好壞與退火工藝有著極其密切的聯(lián)系。鋼板在退火處理之前,表面含有很多鐵的氧化物。在退火過(guò)程中,鋼板表面的氧化鐵會(huì)減少,使得液態(tài)鋅更容易與鋼板表面結(jié)合。但是,由于先進(jìn)高強(qiáng)鋼的合金元素含量較高,在退火過(guò)程中極易發(fā)生選擇性氧化,在鋼表面形成了復(fù)雜的硅錳氧化物,導(dǎo)致液態(tài)鋅的潤(rùn)濕變差,產(chǎn)生鍍鋅缺陷(如下圖所示)。
現(xiàn)階段,對(duì)于先進(jìn)高強(qiáng)鋼的研究主要集中在以下幾個(gè)方面:1)新的合金化設(shè)計(jì),優(yōu)化合金元素的種類(lèi)及含量;2)新的材料組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使晶粒更加均勻細(xì)小,具有更高的強(qiáng)度和韌性;3)熱軋及冷軋工藝控制,使鋼獲得更好的組織及尺寸精度;4)熱處理溫度時(shí)間的調(diào)整,使鋼在獲得優(yōu)良組織的同時(shí),減少表面的氧化物,提高鋅液的潤(rùn)濕性;5)高性能表面控制技術(shù),是涂鋅層界面與鋼表面結(jié)合更加緊密,防止氧化。
近些年,中國(guó)在先進(jìn)高強(qiáng)鋼的研究方面做了大量的工作,并取得了明顯的進(jìn)展。然而,新一代高強(qiáng)鋼由于合金元素含量高、強(qiáng)度高,使得成型困難、應(yīng)用過(guò)程更加復(fù)雜。探明新一代高強(qiáng)鋼在應(yīng)用過(guò)程中的組織和力學(xué)演變行為,對(duì)于推動(dòng)中國(guó)汽車(chē)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。