Page 68 - 理化检验-物理分册2021年第十期

胡少梅, 等: 扩孔钢酸洗后表面色差形成原因

表面质量。国内外相关研究表明, 热轧板的氧化铁
皮结构以及与钢基体的结合状态是决定酸洗效果的
关键 [ 2-6 ] , 表 面 粗 糙 度 不 同 是 造 成 色 差 的 主 要 原
因 [ 7 ] 。笔者针对扩孔钢 HR440 / 580HE 酸洗板表
面出现的色差缺陷, 分别从热轧基板表面及横截面
氧化铁皮形貌、 酸洗板表面显微形貌等角度分析了
色差缺陷产生的原因, 以期消除色差缺陷、 提升
HR440 / 580HE 扩孔钢酸洗板的表面质量。
图3 扩孔钢 HR440 / 580HE热轧带钢表面宏观形貌
1 理化检验
Fi g 3 Macromor p holo gy ofsurfaceofhotrolledstri p ofthe

1.1 化学成分分析 reamin g steelHR440 580HE
表1为 HR440 / 580HE 扩孔钢的化学成分。可 颜色深浅不一的条带状色差。
见其碳含量较低, 采用低碳成分设计是为了保证良 对深色条纹区域进行扫描电镜( SEM ) 观察, 发现
好焊接性能; 硅元素为铁素体形成元素, 能强化铁素 存在不同程度的微裂纹, 局部出现团簇状疏松氧化铁
体组织; 锰元素为奥氏体稳定元素, 同时还能实现固 皮。图4a ) 中区域1裂纹密集, 图4b ) 的能谱( EDS ) 结
溶强化; 镍元素和钛元素为微合金元素, 通过第二相 果换算成铁与氧质量分数比为72.24 / 27.76 , 与 Fe 3O 4
弥散析出作用提高钢的强度。扩孔钢又称为铁素 中铁与氧质量分数比72.4 / 27.6基本一致, 可以推测
体 / 贝氏体钢( F / B钢), 通过添加铁素体固溶元素硅 团簇状氧化铁皮成分主要为 Fe 3O 4 。图4c ) 中区域2
裂纹稀疏, 图4c ) 的能谱结果换算铁与氧质量分数比
提高铁素体强度, 降低铁素体 / 贝氏体两相强度差,
为61 / 39 , 严重偏离 FeO 中的铁与氧质量分数比, 分
避免两相界面出现微裂纹, 提高后续深加工的成形
性能。图2为 HR440 / 580HE 扩孔钢的显微组织, 析该区域的氧化铁皮主要以铁的高价氧化物 Fe 2O 3
形式存在, 此种氧化铁皮均匀存在于热轧带
主要为铁素体+贝氏体+少量细小弥散碳化物。 和 Fe 3O 4
表1 扩孔钢 HR440 / 580HE的化学成分( 质量分数) 钢表面。在热轧带钢冷却过程中, 由于钢基体与氧化
铁皮的收缩系数不同, 氧化铁皮与基体界面形成应力
Tab 1 Chemicalcom p ositionsofthereamin g steel

HR440 580HE massfraction % 集中, 使得氧化铁皮出现微小裂纹。
元素 C Si Mn P S Nb Ti 图5是浅色条纹区域的SEM 形貌及 EDS分析
测试值 0.07 0.30 1.60 0.013 0.002 0.040 0.015 结果, 其中图5b ) 是图5a ) 中区域1的 EDS分析结
果, 与深色条纹区的 EDS分析结果对比可知, 浅色
0.06~ 0.25~ 1.55~ ≤ ≤ 0.035~ 0.01~
标准值
0.08 0.35 1.65 0.015 0.005 0.045 0.02 条纹区同样存在均匀分布的高价铁氧化物, 并且局
部团簇状氧化铁皮含量更多, 该区域的存在会造成
对可见光的漫反射, 且团簇状氧化铁皮越多, 漫反射
越严重, 同时造成表面粗糙度的不均匀, 与肉眼观察
现象一致。图5c ) 是图5a ) 中区域4的 EDS分析结
果, 可知该区域局部有硅元素的存在。笔者认为有
以下原因: ①局部氧化铁皮脱落, 造成钢基体表面富
集硅元素物质裸露; ②高温加热过程中, 氧化铁皮与
基体之间形成了铁橄榄石, 在后续轧制过程中, 铁橄
图2 扩孔钢 HR440 / 580HE的显微组织形貌 榄石与氧化铁皮混合附着在钢板表面。

Fi g 2 Microstructuremor p holo gy ofthereamin g steelHR440 580HE 1.3 热轧基板横截面氧化铁皮结构分析
1.2 热轧基板表面氧化铁皮微观形貌及能谱分析 图6为 HR440 / 580HE 热轧带钢横截面氧化铁
图3 为 HR440 / 580HE 扩孔钢热轧板表面形 皮形貌。可以看出, 氧化铁皮致密程度存在差异, 部
貌。观察发现 HR440 / 580HE 扩孔钢热轧板表面 分氧化铁皮致密, 部分氧化铁皮较为疏松且存在裂
存在明显色差, 浅色条纹区域比深色光亮条纹区域 纹, 导致粗糙度差异。对热轧基板横截面氧化铁皮
粗糙, 由于微观粗糙程度的不同造成反光差异, 形成 进行线扫描分析, 疏松氧化铁皮部位不存在硅元素
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