具有不同微觀組織先進高強鋼的液態鋅脆性

鋅鍍層鋼板是汽車上常用的一種材料，具有良好耐腐蝕性能。但是有研究表明這種鍍鋅鋼板在點焊時候容易出現液態金屬脆性問題（LME）。之前有研究認為鋅擴散導致鋼基體中出現鐵素體是出現脆性裂紋的主要原因。浦項公司和浦項科技大學研究人員採用Gleeble動態熱模擬機研究了不同微觀組織的先進高強鋼的液態鋅脆性問題。研究結果發表在2016年的《Metals and MaterialsInternational》上。

研究對象為一般高強鋼、雙相鋼以及TWIP鋼，在Gleeble3500動態熱模擬試驗機上進行研究。試驗溫度範圍為600-900℃，加熱速度為20K/s，以不同的變形速率（0.01-1/s）進行拉伸變形，變形總量為40%。使用場發射掃描電鏡觀察樣品表面裂紋附近的晶粒組織，採用場發射電子探針分析鋅滲透，使用雙束聚焦離子束技術製備截面樣品用於透射電鏡分析。

從熱拉伸曲線上可以發現，帶有鋅層的雙相鋼樣品在較高拉伸速率和較高試驗溫度下都會出現初始階段的斷裂。臨界的拉伸速率為0.1/s，臨界的加熱溫度為700℃。進一步，研究者在加熱到900℃時施加不同的預應變，然後冷卻到600℃再進行拉伸變形，發現0.4%的預應變可以很好評價材料的液態金屬脆性的傾向。

使用場發射電子探針和透射電鏡分析了不同變形量對基板裂紋的影響。電子探針分析發現0.4%的變形量下導致基板表層出現顯著的鋅滲透。而透射電鏡分析則發現，採用0.4%變形量後晶界位置出現微觀裂紋，裂紋中有明顯的Zn元素聚集。

研究者認為，在實驗條件下，是否為奧氏體組織並非出現LME的關鍵因素。事實上，700℃時雙相鋼依然為鐵素體，但是也會在一定拉伸速率下出現LME。

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