合金化熱鍍鋅鍍層鋼板具有環(huán)保、輕量化、可成型、可涂裝、耐腐蝕、可焊性良好等優(yōu)點，在家電及汽車工業(yè)領(lǐng)域應用廣泛。隨著熱鍍鋅技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)者對鍍鋅板表面質(zhì)量的要求也越來越嚴格，首先要做到鍍鋅板表面無缺陷，否則涂漆后鍍鋅層會出現(xiàn)表面缺陷。由于要求鍍鋅層表面平坦，且涂漆后的漆膜光亮，即所謂具有高的鮮映性，因此生產(chǎn)無缺陷鍍層的汽車外板仍然是一件難度較大的工作。合金化熱鍍鋅鋼板是帶鋼出鋅鍋后進入合金化爐，在450~550℃的合金化溫度下，發(fā)生鐵鋅擴散反應而成的。當帶鋼表面存在缺陷會對鐵鋅擴散反應產(chǎn)生影響，導致缺陷被放大，因此鋅鐵合金熱鍍鋅鋼板對表面質(zhì)量的要求會更高。
近年來，針對合金化熱鍍鋅條紋缺陷的研究不多，其中崔磊利用光學顯微鏡、掃描電鏡（SEM）及能譜儀等設備對該類缺陷進行分析，發(fā)現(xiàn)條紋缺陷對應的基板組織存在未完全回復再結(jié)晶的軋制態(tài)組織，并對軋制態(tài)組織形成條紋缺陷機制進行了剖析。研究人員在此基礎(chǔ)上采用一系列理化檢驗方法對條紋缺陷的形成原因進行深入分析，并提出改進措施，以避免該類問題再次發(fā)生。
01理化檢驗
1.1 宏觀觀察
條紋缺陷宏觀形貌如圖1所示。由圖1可知：條紋缺陷沿軋制方向下表面?zhèn)鲃觽?cè)間斷性出現(xiàn)，打磨前后條紋發(fā)白、發(fā)亮，寬度約為1~2mm。
1.2 化學成分分析
合金化熱鍍鋅無間隙原子（IF）鋼條紋缺陷樣板基板的化學成分如表1所示。
1.3 掃描電鏡分析
打磨后條紋和正常部位鍍層的SEM 形貌如圖2所示。由圖2可知：條紋處表面鍍層打磨痕跡較多，原始鍍層形貌較少，原鍍層“火山口”形貌保留較少、更加平整、鍍層合金化更充分；正常表面與條紋相反，鍍層打磨痕跡較少，原始鍍層及其表面“火山口”形貌保留較多。由此可見，條紋缺陷產(chǎn)生的原因是條紋處不同鍍層形貌導致宏觀光線反射差異。
使用加入緩蝕劑的17%（體積分數(shù)）稀鹽酸溶液對標記好的缺陷部位進行溶鋅處理，鍍層完全溶鋅后不同部位的SEM形貌如圖3所示。由圖3可知：條紋處基板表面的“平臺”較少，表明該區(qū)域鋅、鐵元素擴散較充分，正常部位基板表面的“平臺”較多，表明該區(qū)域鋅、鐵元素擴散不充分，該現(xiàn)象與鍍層差異相對應。
基板未再結(jié)晶組織的背散射形貌及二次電子形貌如圖4所示。由圖4可知：未再結(jié)晶的晶粒對應表面幾乎沒有“平臺”，表明該區(qū)域鋅、鐵元素擴散較充分。
1.4 金相檢驗
溶鋅后不同部位基板的微觀形貌如圖5所示。由圖5可知：條紋部位基板存在多處“異常晶粒”，晶粒沿軋向呈長軸狀，測量其中典型晶粒的長度為495.7μm，寬度為74.8μm，長寬比符合5∶1的特征，判斷其為沒有完全回復再結(jié)晶的軋制態(tài)晶粒，條紋部位基板可見3~6個未再結(jié)晶的晶粒，個別晶粒長度最大可達700μm，而暗條紋處基板表面未發(fā)現(xiàn)未再結(jié)晶組織，均為已回復再結(jié)晶的等軸狀細晶粒。
不同部位基板沿軋向截面的微觀形貌如圖6所示。由圖6可知：正常部位均為已回復的等軸狀組織，而條紋處表層存在一層未再結(jié)晶組織，該組織僅有1~3個晶粒厚度，厚度為10~20μm。該鋼條紋缺陷的產(chǎn)生原因為表層組織在退火過程中回復再結(jié)晶受到抑制。
02現(xiàn)場排查
現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)該批次合金化熱鍍鋅IF鋼缺陷材料時，清洗段電導率存在明顯異常，排查發(fā)現(xiàn)為熱水刷洗槽出口擠干輥傳動側(cè)擠干輥的擠干效果欠佳，堿洗脫脂后脫脂劑被帶入電解槽，殘留的脫脂劑影響了帶鋼的退火回復再結(jié)晶過程，在鍍鋅合金化后鋼板表面出現(xiàn)條紋缺陷。
03綜合分析
合金化熱鍍鋅IF鋼條紋缺陷形成機制如圖7所示。IF鋼也稱超低碳鋼，正常情況下，IF鋼晶界不存在C、N等間隙原子，晶界上Zn、Fe原子擴散速率快，晶界處鋅鐵擴散反應速率較晶粒內(nèi)更快，因此會在鍍層表面反應形成充分和不充分的區(qū)域，其中鍍層擴散不充分區(qū)域即形成鍍層“火山口”形貌。然而，在基板表層存在未結(jié)晶組織的異常情況下，該未再結(jié)晶組織仍呈軋制態(tài)形貌，晶粒和晶界處保留了加工硬化特征，導致內(nèi)部釘扎位錯較正常回復再結(jié)晶組織多，加快了晶粒內(nèi)的鋅、鐵元素擴散速率和Fe-Zn相的平均生長速率，因此總體未再結(jié)晶組織表面鋅鐵合金鍍層的“火山口”形貌會比正常等軸晶更少，經(jīng)過平整后，不同的鍍層形貌對光的反射有不同的影響，最終導致條紋痕跡與正常區(qū)域出現(xiàn)色差。
IF鋼在酸軋后鍍鋅退火前，在清洗段經(jīng)過噴淋、堿洗、刷洗、擠干、電解、刷洗、漂洗、烘干等過程，其中堿洗主要使用含有NaOH、NaCO3等成分的脫脂劑，由于設備異常，在經(jīng)過清洗段堿洗漂洗后的鋼板表面殘留少量脫脂劑，在退火爐內(nèi)升溫加熱過程中，脫脂劑內(nèi)的某些元素抑制了帶鋼表層組織的再結(jié)晶，因此退火后的帶鋼表層仍保留了一層沿軋向拉長的、長寬比約為5∶1的未再結(jié)晶組織。
04結(jié)語及建議
（1）合金化熱鍍鋅IF鋼表面條紋缺陷產(chǎn)生的原因是：清洗段生產(chǎn)過程中，鋼板表面存在殘留脫脂劑，導致該鍍層基板表面存在未再結(jié)晶組織，鍍層表面形貌差異引起了宏觀光線反射差異，最終導致鋼板表面產(chǎn)生條紋缺陷。
（2）合金化熱鍍鋅IF鋼基板存在未再結(jié)晶組織時，會使該區(qū)域晶粒內(nèi)的鋅、鐵元素擴散速率和Fe-Zn相的平均生長速率比正常等軸晶區(qū)域更快，導致局部鋅鐵合金鍍層的“火山口”形貌比正常等軸晶更少，鍍層更平整。
（3）建議加強脫脂后的清洗，減少脫脂劑殘留，以避免產(chǎn)生條紋缺陷。
京公網(wǎng)安備11010802046783號
