Page 46 - 理化检验-物理分册2022年第十期

林传华, 等: 铝锌合金镀层成形性能影响因素

度较薄。试样规格为 70mm×120mm ( 长 × 宽), 先 试样[ 见图 2a )], 而镀层剥离甚至起皮露出钢基体

用折弯机将试样折弯 120° 后, 再使用压平仪将其压 的为 NG 试样[ 见图 2b )]。对镀层截面进行金相检
平到 180° 。 对 试 样 进 行 金 相 检 验 和 扫 描 电 镜 验和 SEM 分析, 再测量镀层的合金层厚度, 测量 3
( SEM ) 分析, 再测量镀层厚度和裂纹长度。 次后取平均值。
1.2 合金层厚度试验
合金层相比外覆层更容易产生裂纹, 对铝锌合
金镀层钢板进行合金层厚度试验。试验采用经过深

冲的、 厚度为 1.0 mm 的 DX54D+AZ 铝锌合金镀

层钢板, 锌锅温度为 600 ℃ , 入锅带钢温度为 580~

670 ℃ 。试样规格为 340 mm×845 mm ( 长 × 宽),
用300t冲压机( 见图 1 ) 对试样进行冲压, 冲压圆弧

角 半径为 5mm 。 冲压后镀层有裂纹的钢 板为OK

图 1 300t冲压机外观

图 2 冲压后不同变形程度镀层试样的宏观形貌
1.3 合金层与外覆层之间界面模拟试验 图 4a ), 4b ) 分别为 1 , 2 试样的 SEM 形貌, 可知镀
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设计模拟试验, 研究镀层组织对成形性能的影 层裂纹开口长度( 黑色箭头) 较大; 图 4c ) 为 3 试样
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响。材料为 DX51D+AZ , 厚度为 0.5 mm , 试样规 的 SEM 形貌, 镀层几乎无开裂; 图 4d ) 为 4 试样的
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格为 70 mm×120 mm ( 长 × 宽 )。 锌 锅 温 度 为 SEM 形貌, 可知镀层部分开裂( 黑色箭头), 相比于

600 ℃ , 浸镀时间为 3s 。控制气刀压力, 使镀层厚 1 , 2 试样, 其裂纹开口长度小。另外还发现 4 试
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度一致, 然后用不同冷却方式对试样进行冷却凝固, 样的镀层厚度比 3 试样的镀层厚度大。
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试样 A 为自然冷却方式, 试样 B 为强制风冷方式。 对 1 ~4 试样弯折后的镀层裂纹进行量化分
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与镀层厚度对比试验相同, 制作折弯试样。采用金 析可知: 1 , 2 试 样 的 实 测 镀 层 厚 度 为 22 μ m~
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相检验和 SEM 分析试样镀层截面, 再测量镀层裂 23 μ m , 裂纹总长度为 472 μ m~530 μ m , 镀层裂纹

纹的长度。 长度占比( 与裂纹总长度的比值) 为 40%~45% ; 3 #
试样 的 实 测 镀 层 厚 度 为 7 μ m , 裂 纹 总 长 度 为

2 结果与讨论
44 μ m , 镀层裂纹长度占比为 5% ; 4 试样的实测镀
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2.1 镀层厚度的影响 层厚度为 11 μ m , 裂纹总长度为 133 μ m , 镀层裂纹

用体式显微镜观察弯折后的试样, 其微观形貌 长度占比为 12% 。由此可知, 镀层较厚的钢板在弯
如图 3 所示, 图 3a ), 3b ) 分别为 1 , 2 试样弯折后 折后易发生开裂。镀层裂纹长度占比与镀层厚度的
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截面的微观形貌, 镀层表面裂纹( 黑色箭头处) 清晰 关系如图 5 所示。
可见。图 3c ), 3d ) 分别为 3 , 4 试样弯折后截面的 钢板弯曲后会发生变形, 弯曲的外层受到拉应
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微观形貌, 镀层表面裂纹不可见。由图 3 可知: 镀层 力被拉长, 内层受到压应力被挤压。钢板中间的拉
较厚的 1 , 2 试样比镀层较薄的 3 , 4 试样更容 应力与压应力相等, 不发生变形, 即中性层。钢板弯
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易产生裂纹。 曲变形时, 表层镀层的强度与钢基层会有差异, 导致
用 SEM 分析 1 ~4 试样, 结果如图 4 所示。 钢板弯曲变形, 中性层将不通过横截面的中心, 会有
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