热加工过程中铝硅镀层高强钢的镀层裂纹分析

以铝硅镀层热成形钢为对象,分析了其加热及成形过程对于铝硅镀层裂纹的影响。结果表明,温度和时间对合金层厚度影响显著,对镀层整体厚度影响较小,裂纹数量及尺寸随着温度的升高、时间的延长而增长,裂纹走向由垂直镀层方向向平行于镀层表面方向转变;变形量对成形后的镀层裂纹起到决定性作用,变形量增多,裂纹加剧至脱落;变形速率存在一个最佳值,过高或过低均导致裂纹的增加。

压下率对热成形钢铝硅镀层显微组织和性能的影响

轧制差厚板被广泛应用在汽车各零部件中。本文研究了不同压下率轧制对热成形钢铝硅镀层显微组织和性能的影响。结果表明,轧制后的铝硅镀层热成形钢组织形貌保持不变,由外到内依旧保持着铝基体、合金扩散层、硼钢基体的结构特点。随着压下率的增大,试验钢镀层厚度减少,但合金扩散层厚度基本保持不变。压下率为10%~30%时,铝硅镀层及合金扩散层连续性均未被破坏,但合金扩散层内部出现裂纹,裂纹密度随压下率增大而增大。镀层总厚度减薄率略高于压下率;压下为40%时,镀层减薄现象更加明显,部分位置铝基与硼钢基体直接接触。试验钢的抗拉强度、屈服强度、基体维氏硬度随压下率增大而增加,伸长率急剧降低,但断裂伸长率均≥2%。

薄铝硅镀层热成形钢应用技术研究

新型的薄铝硅镀层热成形钢在抗拉强度、屈服强度以及伸长率不变的情况提升了折弯角性能,在汽车应用中具有一定优势。对1 500 MPa薄铝硅镀层热成形钢进行了应用性能研究,包括成形性能、焊接性能、腐蚀性能、胶粘性能。结果显示,减薄铝硅镀层对成形性没有影响,提升了材料的焊接性能,腐蚀性能有所下降,但是总体满足设计要求,胶粘性能也无明显变化。因此,可以推进薄铝硅镀层热成形钢在车身上的批量应用。

双拉变形对热浸镀铝硅镀层板腐蚀性能的影响

为了研究热浸镀铝硅镀层材料在应用过程中受到塑性变形作用后腐蚀性能的变化,通过胀型实验对热浸镀铝硅镀层材料进行了双拉变形处理,通过扫描电镜对不同应变量下镀层的微观组织形貌进行了观察,使用交流阻抗、极化曲线和中性盐雾的方法对不同应变量镀层的腐蚀性能进行了测试。微观形貌观察发现,受到双拉变形作用,镀层表面以及内部合金层都出现了裂纹,随着应变量的增加,裂纹逐渐由细小状态聚集形成粗大的裂纹;电化学测试结果表明,双拉变形导致镀层的阻抗值下降,腐蚀电流密度升高;中性盐雾测试结果显示,随着变形量的增加,镀层出现红锈的时间缩短。

铝硅镀层22MnB5高强钢高温拉伸性能及本构模型

为了分析和表征热成形用的铝硅镀层22MnB5高强钢的热变形行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机,在成形温度750~900℃、应变速率0.1~10 s^(-1)试验条件下实施了铝硅镀层22MnB5高强钢的板材等温拉伸试验,采用双曲正弦型Arrhenius本构模型描述铝硅镀层22MnB5高强钢的高温流变行为,并考虑应变影响构建了模型。结果表明:1)铝硅镀层22MnB5高强钢的真应力随成形温度的升高而降低,随应变速率的增大而升高,在高温低应变速率条件下(900℃,0.1 s^(-1)),峰值应力为134.24 MPa;在低温高应变速率条件下(750℃,10 s^(-1)),峰值应力为381.25 MPa;2)本构模型预测值与等温拉伸试验值线性拟合的相关系数R^(2)为0.978,表明构建的本构模型在整个应变范围具有良好的预测精度。研究成果能够准确表征铝硅镀层22MnB5高强钢的热变形行为,为其数值模拟提供材料模型数据支持,并为其热加工工艺研究提供了参考。

奥氏体化时间对铝硅镀层热成形钢组织及性能的影响

在22MnB5热成形钢基体材料上制备AS150铝硅镀层,研究奥氏体化保温时间对22MnB5铝硅镀层热成形钢组织及性能的影响。结果表明:随奥氏体化保温时间的增加,铝硅镀层中的Fe-Al-Si相由靠近界面处细长而连续状的Fe_(2)SiAl_(2)相转变为不连续状的Fe3SiAl3相,最后转变为向镀层表面偏移的粗大而不连续的Fe_(4)SiAl_(4)相;Al,Si,O元素沿深度方向由镀层表面向基体的迁移量总体呈增大趋势,O元素迁移的最大深度约1.15μm,Fe元素沿深度方向由基体向镀层表面的迁移量总体增大趋势明显;铝硅镀层表面平均粗糙度R_(a)、峰值计数R_(pc)先快速增大后缓慢减小,保温6 min时R_(a),R_(pc)达最大,相应为2.01μm,186;镀层总厚度、界面结合层厚度逐渐增加,基体显微硬度先快速增大后趋于缓慢变化。

热浸镀工艺对热成形钢铝硅镀层的影响

热浸镀铝硅钢板具有优良的耐热耐腐蚀性能、抗高温氧化性能和外观装饰性能等,得到了十分普遍的应用。利用CAG-Ⅲ热浸镀锌模拟试验机针对不同热浸镀工艺对热成形钢板进行热浸镀铝硅实验,通过扫描电镜等手段进行表面和截面形貌观察及能谱分析。实验结果表明,铝硅镀层截面组织主要由铝基固溶体、Al-Fe-Si三元合金和Fe-Al二元合金组成,当浸镀温度690℃,浸镀时间5s时为最优浸镀工艺。

加热温度与保温时间对铝-硅镀层组织演变的影响

采用扫描电镜观察了钢板表面铝-硅镀层的微观组织,利用热模拟机研究了铝-硅镀层在不同加热温度和保温时间下镀层中合金层厚度的变化规律,利用辉光光谱仪测定了铁元素向合金层中的扩散规律。结果表明:热处理前镀层合金层组织由Fe_(2)Al_(5)二元金属间化合物和Fe_(2)SiAl_(7)三元金属间化合物组成,热处理后镀层合金层组织由Fe_(2)SiAl_(2),Fe_(2)Si_(2)Al_(5)等金属间化合物组成,镀层表面生成致密的Al_(2)O_(3)膜;硅元素在合金层与镀层的交界处富集,抑制了铁元素由钢基体向镀层表面的扩散,可以有效阻止合金层厚度的进一步增加;随着加热温度升高、保温时间延长,铁元素溶出量增多,镀层表面铁质量分数达到45%~55%,导致合金层的厚度逐渐增大。

铝硅镀层钢激光填丝焊接接头组织和性能

对铝硅镀层热成形钢进行激光填丝焊接试验,研究填充焊丝对焊接接头显微组织、力学性能及拉伸失效机制的影响.结果表明,在激光自熔焊条件下,焊缝中平均Al元素含量为1.90%(质量分数),显微组织为马氏体和粗大的δ铁素体,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别为1 340 MPa和1.80%,因δ铁素体与马氏体之间存在显著的硬度差(142 HV),拉伸时裂纹源于δ铁素体和马氏体之间的相界面.在激光填丝焊条件下,焊缝平均Al元素含量降低至0.96%,由于填充焊丝对铝的稀释作用使得焊缝为全马氏体组织,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提升至1 510 MPa和4.4%.因填充焊丝同时对焊缝中的碳也有稀释作用,焊缝中马氏体硬度(491 HV)低于母材中马氏体(523 HV),拉伸时裂纹于马氏体内部萌生并扩展,最终断裂于焊缝.

纳米金刚石表面准原子层沉积硅镀层

采用准原子层沉积(Quasi Atomic Layer Deposition-QALD)技术在纳米金刚石表面沉积硅镀层。通过硅烷气体在纳米金刚石颗粒表面饱和吸附,然后原位热解的分步反应实现了硅镀层对纳米金刚石的完整包覆。实验使用TEM、XRD、FTIR和TGA-DSC等分析方法研究了镀硅纳米金刚石的形貌、结构、表面吸附状态和热稳定性。结果表明,SiH4气体循环吸附-热解的QALD方法可在纳米金刚石颗粒表面形成均匀连续、厚度可控的硅镀层。热解反应温度为600℃时,硅镀层为立方相。纳米金刚石镀硅后,热稳定性显著提高,温度升高到1000℃也没有明显的氧化反应发生。

热浸镀时间对铝锌硅镀层锌花尺寸和合金层厚度及形态的影响

采用热浸镀模拟试验机对低碳钢进行了不同时间的热浸镀铝锌硅。采用扫描电子显微镜和能谱仪检测了镀层的表面形貌、截面形貌和成分。结果表明:随着浸镀时间从1.2 s增加至5.2 s,镀层的锌花尺寸略有减小,合金层增厚;热浸镀1.2 s产生的镀层较薄,且合金层不连续;热浸镀3.2 s产生的镀层厚度增大,镀层与基体间的合金层界限明显,合金层连续;热浸镀5.2 s产生的镀层致密,质量较好,合金层明显增厚。

高碳钢片对铝硅镀层热成形钢激光焊接接头组织性能的影响

以45号碳钢薄片为夹层,利用CWX3000光纤激光器对1.5 mm厚的铝硅镀层热成形钢进行激光焊接试验,研究焊缝碳含量对焊接接头显微组织和力学性能的影响.试验结果表明,碳钢薄片的加入使焊缝碳含量增加,奥氏体相区扩大,焊缝δ铁素体的体积分数由17.3%降低至4.5%,焊缝平均硬度由425 HV增加至557 HV,焊接接头的抗拉强度由980 MPa增加至1 280 MPa,杯突值由1.7 mm增加至3.2 mm,抗拉强度及成形性能均有所提升.

Cu、Sn对铝硅镀层热冲压成形性能的影响

常规的铝硅镀层产品在热冲压过程易形成裂纹,成形性能较差。通过在铝硅镀层中添加Cu、Sn,研究不同Cu、Sn含量对铝硅镀层热冲压成形性能的影响。通过热浸镀模拟试验机制取不同Cu、Sn含量的铝硅镀层钢板试样,使用电感耦合等离子体光谱仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪研究不同Cu、Sn含量铝硅镀层钢板试样的镀层组织结构。使用箱式电阻加热炉及U型冲压机进行热冲压成形,使用扫描电子显微镜、能谱分析仪、辉光光谱仪研究了U型件铝硅镀层裂纹扩展情况。结果表明:当铝硅镀层中添加一定量的Cu时,镀层中会形成少量富Cu相,添加一定量的Sn可使组织更细小、均匀;加热后铝硅铜镀层硬度增大,恶化其热冲压成形性能;但添加一定量的Sn可改善铝硅镀层热冲压成形性能。

Si含量对铝硅镀层热成形前后镀层结构与表面形貌的影响研究

通过在铝硅镀液中调整Si的含量,研究了不同Si含量对铝硅镀层热成形前后镀层结构与表面形貌的影响。结果表明:不同Si含量对铝硅镀层热成形前的镀层结构与表面形貌影响不大,镀层由内外两层构成,外层为含有一定固溶Si的纯Al层并夹杂有少量的柱状的τ_(6)相,内层主要为Fe-Al-Si三元相τ_(5);不同Si含量明显影响铝硅镀层热成形后的镀层结构与表面形貌,高Si含量的镀层有利于形成Fe-Al-Si三元相呈连续分布的镀层结构,高Si含量的镀层不易形成孔洞,高Si含量的镀层热成形后有利于形成更为粗糙的表面。

热浸镀铝硅镀层微观组织结构表征

目的研究热成形钢热浸镀铝硅镀层的微观组织与物相组成。方法利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析铝硅镀层表面与截面的微观组织形貌与成分,利用X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射技术(EBSD)分析铝硅镀层的物相组成与比例。结果热浸镀铝硅镀层表面由富Al相、少量的富Fe相以及树枝晶网状分布的高Si相构成,截面是由内外两层组成,其靠近铁基体的内层为Fe-Al-Si合金层,外层为Al-Si层。进一步的研究显示,Al-Si层由富Al相、少量的富Fe相以及柱状分布的高Si相构成,高Si相主要存在于合金层与铝硅层界面以及Al-Si层中。结论热浸镀铝硅镀层中富Al相、富Fe相、高Si相和Fe-Al-Si三元合金层的物相分别为Al、Al_(13)Fe_(4)、Si和Al_(8)Fe_(2)Si。对热浸镀铝硅镀层中高Si相的研究显示,分布于合金层与铝硅层界面处的高Si相,可以有效阻碍镀层的生长,而分布于铝硅层中的高Si相在空间中以立体网状骨架的结构形式存在,这种立体网状结构形式作为镀层的主体框架,可以有效地提高镀层的强韧性和成形性能。

热成型钢板、铝硅镀层钢板和热镀纯锌镀层钢板的耐蚀性研究

过去几年,热成型镀层钢板被广泛用于汽车轻量化零部件,以满足汽车工业日益严苛的燃油消耗、温室气体排放和乘员安全性法规要求。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和盐雾试验箱等设备,对裸板、锌基镀层和铝硅镀层热成型钢板的形貌和腐蚀性能进行对比分析。结果表明:3种热成型材料的金相组织均为马氏体和少量残余奥氏体组织;铝硅镀层和锌基镀层热成型钢板镀层完整,未出现贯穿到基材的裂纹;热成型裸板脱碳层深度约为10μm,铝硅镀层由α-Fe相、Fe_(2)Al_(5)相、FeAl相和Fe_(2)Al_(5)相4层结构组成,锌基镀层主要由α-Fe相组成;裸板、铝硅镀层、锌基镀层热成型钢板在中性盐雾环境下出现5%红锈的时间分别为6,76,96 h,腐蚀深度分别为257,134,66μm;经电泳处理后的裸板、铝硅镀层、锌基镀层热成型钢板在中性盐雾环境下的腐蚀宽度分别为75.6,42.3,143.8μm,腐蚀深度分别为32.2,7.0,2.5μm,抗腐蚀性能排序为锌基镀层电泳板>铝硅镀层>裸板。

钢板连续热浸镀铝硅镀层的微观结构和冷成形性能

采用连续热浸镀工艺和成分为Al-10%Si(质量分数)的镀液在0.8 mm厚的冷轧低碳钢板上制备铝-硅涂层。检测了连续热浸镀铝硅镀层的形貌、元素分布、微观结构和相成分。研究了钢板浸入渡槽的温度(640~710℃)对镀层组织和冷成形时开裂倾向的影响,并分析了涂层开裂的原因。结果表明:钢板浸入渡槽的温度对热浸镀铝硅镀层的组织和冷成形过程中镀层开裂的倾向有显著影响;钢板冷成形时,铝-硅涂层的裂纹产生在粗大的富硅相处;浸入640℃渡槽的钢板涂层中粗大富硅相贯穿了铝-硅涂层,且随着钢板浸入渡槽的温度的提高,富硅相更为弥散和细小,这有利于提高镀层性能,减小镀层的开裂倾向。

铝硅镀层结构特点以及性能检测分析

文章介绍了铝硅镀层产品微观组织、镀层的耐蚀性、耐高温性等性能的检测结果。通过EM及金相、模拟加热等试验、分析手段,主要分析了铝硅镀层常温状态下截面、表面的组织结构特点,各相的特点以及相应的化学成分情况;经高温加热后铝硅镀层的表面颜色、组织结构的变化情况以及耐高温的特点的原因。对不同后处理类型的铝硅镀层产品的电极电位、极化曲线以及耐蚀性进行了检测;不同温度下铝硅镀层的颜色的变化情况以;同时还进行了不同后处理铝硅镀层板耐酸性以及耐碱性检测。

铝硅镀层对淬火热成形钢疲劳性能的影响

本文以淬火后的镀铝硅热成形钢T1500HS+AS为研究对象,对淬火后板材的镀层、组织及拉伸性能进行了检验。随后采用磨抛去除镀层的方法获得热成形后的裸板,对镀层板和裸板的疲劳性能进行了检验,分析镀层板和裸板的性能差异,同时对两种样品的疲劳断口进行了扫描分析,以阐释二者之间产生差异的原因。试验结果表明:淬火T1500HS+AS镀铝硅热成形钢的镀层厚度约为36微米,淬火后镀层表面会形成大量微裂纹,大部分裂纹终止在过渡层,也有部分裂纹穿过过渡层接近基体组织。铝硅镀层的能谱分析表明铝在镀层中含量最多,分布于整个镀层,硅元素在镀层的次表层和扩散层中最广,由于元素的扩散作用,镀层中也含有一部分铁元素。镀层中存在明显的岛状析出相,其成分主要是硅和铁。淬火后板材强度达到了1500MPa级别,同时具有较高的屈服强度1087MPa,断后延伸率在5%左右。疲劳测试表明镀铝硅板的疲劳性能低于裸板,断口分析发现镀层板的裂纹源存在两处,一处为镀层表面裂纹形成的裂纹源,另一处为基体内部夹杂物形成的裂纹源,而裸板的裂纹源则仅为基体内部夹杂物形成的裂纹源。淬火镀层裂纹会向基体扩展,由于镀层裂纹的存在,增加了裂纹源的数量,使得镀层板在疲劳试验中提前失效,对热成形钢的疲劳性能产生不利影响。

热浸镀铝锌硅镀层锌花不均缺陷形成原因分析

采用OM和SEM-EDS研究了铝锌硅镀层小锌花和正常锌花的表面及截面的形貌和组织结构和化学成分;采用SEM-EDS和XRD研究了镀层的合金层组织结构、化学成分及相组成。结果表明,小锌花和正常锌花的锌花形貌、组织结构及化学成分基本一致。两者的不同点在于小锌花合金层中τ5相的数量明显多于正常锌花合金层中τ5相的数量,τ5相数量上的差别是锌花不均缺陷产生的原因。τ5相数量越多,铝锌硅镀层在凝固过程中形核点就会越多,形成的锌花也越细小。