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     汽車用超低碳烘烤硬化鋼(ULC-BH鋼)是一種在沖壓成型前具有較低的屈服強(qiáng)度，經(jīng)過沖壓成型或預(yù)先拉伸變形后，再通過烘烤溫度的時效處理，屈服強(qiáng)度可以得到一定程度提高的優(yōu)質(zhì)汽車用鋼。對烘烤硬化鋼來說，固溶元素特別是固溶碳含量是影響其烘烤硬化性能(即烘烤硬化值BH2)的最主要因素，因此實(shí)現(xiàn)定量分析固溶碳含量是十分必要的。由于超低碳烘烤硬化鋼中的固溶碳含量與熱軋、冷軋工藝以及BH2值等之間的關(guān)系較為復(fù)雜，來自首鋼集團(tuán)有限公司技術(shù)研究院的史學(xué)星、鞠新華等研究人員希望利用內(nèi)耗技術(shù)建立了固溶碳含量與最終成品BH2值之間的關(guān)系，并由此找到兼顧材料力學(xué)性能的最佳工藝參數(shù)并應(yīng)用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。研究人員主要針對超低碳烘烤硬化鋼模擬考察了不同熱軋卷曲溫度、退火溫度和緩冷溫度對試驗(yàn)鋼固溶碳含量和BH2值的影響規(guī)律，從而為烘烤硬化鋼的現(xiàn)場工藝改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

     試驗(yàn)材料為ULC-BH鋼熱軋板坯，厚度為4.5mm。在中試模擬試驗(yàn)室，按照不同熱軋卷曲溫度、不同退火溫度和緩冷溫度分別進(jìn)行工藝模擬，考察不同工藝下試驗(yàn)鋼的固溶碳含量和BH2值變化規(guī)律。具體的模擬工藝為：①將相同成分的熱軋板坯分別采用不同的卷曲溫度(660，700，730℃)進(jìn)行熱軋卷曲，隨后將不同熱軋卷取溫度的產(chǎn)品冷軋后均采用780℃均熱退火，帶速為200m·min-1；②將相同成分的700℃熱軋卷經(jīng)冷軋后分別采用不同的溫度(780，810，840℃)進(jìn)行退火處理；③將相同成分經(jīng)過700℃熱軋卷曲、780℃退火處理后的試驗(yàn)板分別采用不同的緩冷溫度(650，680，710℃)進(jìn)行緩冷。

1.2 試驗(yàn)方法

     采用鋼中固溶碳測定儀，按照GB/T 13665—2007《金屬阻尼材料阻尼本領(lǐng)試驗(yàn)方法扭擺法和彎曲振動法》規(guī)定的方法加工出55mm×4mm×1mm的矩形待測試樣進(jìn)行內(nèi)耗試驗(yàn)。

     采用萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24174—2009《鋼烘烤硬化值(BH2)的測定方法》，測量經(jīng)過預(yù)拉伸2.0%總應(yīng)變的試樣在溫度170℃下烘烤20min后下屈服強(qiáng)度相對于試樣2.0%總應(yīng)變對應(yīng)的強(qiáng)度的增加值，即BH2值。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同卷曲溫度的影響

      不同卷曲溫度下試驗(yàn)鋼的內(nèi)耗、固溶碳含量和BH2值變化曲線如圖1所示。

圖1 不同卷曲溫度下ULC-BH鋼的內(nèi)耗曲線、固溶碳含量及BH2值

     由圖1a)可見，ULC-BH試驗(yàn)鋼在660，700，730℃的卷曲溫度下，其內(nèi)耗試驗(yàn)均在50℃附近出現(xiàn)明顯了的C-Snoek峰，但隨著卷曲溫度的升高C-Snoek峰高值差別不大，約為0.00055。利用固溶碳引起的內(nèi)耗峰與固溶碳之間的線性關(guān)系，可定量計(jì)算出660，700，730℃對應(yīng)的固溶碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)分別為2.46×10-6，2.74 ×10-6，2.54×10-6，由計(jì)算結(jié)果來看卷曲溫度對試驗(yàn)鋼的固溶碳含量影響不大，且差別在0.3×10-6范圍內(nèi)，如圖1b)所示。同時由圖1c)也可以看出，卷取溫度對最終成品的BH2 值影響不明顯。

2.2 退火溫度的影響

     不同退火溫度下試驗(yàn)鋼的內(nèi)耗、固溶碳含量和BH2值變化曲線如圖2所示。

圖2 不同退火溫度下ULC-BH鋼的內(nèi)耗曲線、固溶碳含量及BH2值

     由圖2可以看出，退火溫度對ULC-BH試驗(yàn)鋼中的固溶碳含量和BH2值影響非常敏感。ULC-BH試驗(yàn)鋼在780，810，840℃的退火溫度下，其內(nèi)耗試驗(yàn)在50℃附近也均出現(xiàn)明顯的C-Snoek峰；退火溫度由780℃提高到840℃，C-Snoek內(nèi)耗峰高值由0.00050提高到0.00065。對圖2a)中不同退火溫度下的C-Snoek內(nèi)耗峰擬合計(jì)算得出780，810，840℃對應(yīng)的固溶碳含量分別為2.22×10-6，4.11×10-6，7.15×10-6，即固溶碳含量隨著退火溫度升高而增大，幅度為2×10-6~3×10-6，如圖2b)所示。由圖2c)可以看出，試驗(yàn)鋼的BH2值也隨著退火溫度升高而增大。

2.3 緩冷溫度的影響

     不同緩冷溫度下試驗(yàn)鋼的內(nèi)耗、固溶碳含量和BH2值變化曲線如圖3所示。

圖3 不同緩冷溫度下ULC-BH鋼的內(nèi)耗曲線、固溶碳含量及BH2值

     由圖3可以看出，緩冷溫度對ULC-BH試驗(yàn)鋼中的固溶碳含量和BH2值影響也非常敏感。ULC-BH 試驗(yàn)鋼在650，680，710℃不同的緩冷溫度下，其內(nèi)耗試驗(yàn)在50℃附近都出現(xiàn)明顯的C-Snoek峰，但緩冷溫度由650℃提高到710℃時，C-Snoek內(nèi)耗峰高值由0.00072降低到0.00055。對圖3a)中不同緩冷溫度下的C-Snoek內(nèi)耗峰擬合計(jì)算得出650，680，710℃對應(yīng)的固溶碳含量分別為4.58 ×10-6，3.99 ×10-6，2.57×10-6。即緩冷溫度為650℃和680℃時，試樣鋼中固溶碳含量差異不大，但緩冷溫度由680℃升高到710℃，其固溶碳含量隨著緩冷溫度升高而降低，幅度約1.5 ×10-6，如圖3b)所示。由圖3c)可以看出，試驗(yàn)鋼的BH2值也隨著緩冷溫度升高而降低。

3 結(jié)論

     (1) 不同的工藝參數(shù)對超低碳烘烤硬化鋼中的固溶碳含量和BH2值都有較大影響，卷曲溫度對試驗(yàn)鋼固溶碳含量和BH2值影響較小。

     (2) 隨著退火溫度升高，試驗(yàn)鋼的固溶碳含量和BH2值都逐漸增大，且退火溫度由780℃升至840℃，固溶碳含量增加2×10-6~3×10-6。

     (3) 隨著緩冷溫度升高,試驗(yàn)鋼的固溶碳含量和BH2值都逐漸減小，且緩冷溫度由650℃升至710℃，固溶碳含量降低約1.5×10-6。