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高强钢在高温和低温环境下的区别


  冷轧高强钢选择性氧化研究较多,而热轧高强钢表面Si和Mn元素的选择性氧化研究较少。由于热轧高强钢的变形影响较少,因此一般退火温度比冷轧高强钢更低,这可能会对硅锰元素的选择性氧化有抑制作用。

  Fe-0.08%C-0.7%Si-1.15%Mn的热轧高强钢当退火温度从600℃提高到700℃,Fe-Zn层覆盖面积比例提高,但是当退火温度进一步提高,发现Fe-Zn层覆盖面积比例又出现下降。热轧带钢与冷轧带钢相比,在高温下的Fe-Zn覆盖层比例相近,但是低温退火下热轧带钢的覆盖比例显著低于冷轧带钢。从元素富集分析来看,随着退火温度提高,表面出现了显著的Si元素富集和Mn元素富集,其中冷轧板的富集程度又更高。从氧化物种类来看,低温下主要形成无定型的硅氧化物以及铁的氧化物,而高温800℃下则出现二氧化硅。


  高温下Fe-Zn反应的阻碍因素确实是Si和Mn的选择性氧化,但是低温下的阻碍因素则是没有还原的Fe的氧化膜。采用热力学数据计算了Fe、Si、Mn氧化物的稳定性,发现在常见的露点温度和氢气含量中,Fe的氧化物稳定性较差,而Si和Mn的氧化物稳定性较好,因此在高温下Si和Mn倾向于与Fe的氧化物反应,形成颗粒状的Si-Mn氧化物,生产还原铁。

  在低温下,冷轧带钢的Fe-Zn反应性显著高于热轧带钢,作者认为这与Si和Mn的反应扩散动力学差异有关。热轧带钢表面残余应力较小,而残余应力被认为会加速扩散。此外热轧带钢的浅表层可能存在Si和Mn的贫化区,这会抑制合金元素的扩散。作者进一步测定了热轧带钢和冷轧带钢的硅锰扩散动力学指数,结果发现冷轧和热轧带钢的硅锰扩散都基本符合抛物线规律,因此硅锰扩散符合一般扩散规律,而不是反应扩散,所以硅锰的贫化区的影响并不显著,主要可能是浅表层的残余应力影响。