冷轧钢板表面质量的研讨
目前冷轧钢板通常来自国际技术领先厂商,材料牌号也产自技术领先的欧、美、日等地,虽然成分大致相同。还是存在一定的差别,导致成形、焊接、表面处理、疲劳等存在差异。St12、St13、St14等牌号测定材料元素时,无论直读光谱法还是化学分析法,都易受试样表面状态(平整度、油污、涂镀层残余等)及外物带入等因素影响,此而导致碳等元素含量测试数据失真。
不同钢厂同种材料碳含量范围有一定差别,不同牌号碳含量有一定交叉。需要指出的是,由于冶金技术的不断进步,目前宝钢、鞍钢、本钢、首钢等钢厂的St14牌号基本已发展为含有效Ti元素的无间隙原子钢,碳元素含量控制通常≤0.003%,但有些钢厂尚不具备此控制特征。St12:C≥0.02%且不含有效Ti、Nb元素,C含量典型值为0.05%~0.08%;St13:C<0.05%且不含有效Ti、Nb元素,C含量典型值为0.01%~0.03%;St14:C≤0.01%且不含有效Ti、Nb元素,通常满足但有时少于公式计算有效Ti含量值;St16:C≤0.006%且不含有效Ti、Nb元素,满足公式计算有效Ti含量值。
按相关标准的技术要求判定,当不能明确划分时,可参考其它要素,如金相组织。St12、St13、St14、St16系列冷轧钢板金相组织无明确的技术标准,但通常St12-St16金相组织变化规律为:铁素体+极少量珠光体组织或铁素体+三次渗碳体→铁素体+三次渗碳体→铁素体,随着材料冲压级别不断提高,珠光体逐渐消失,三次渗碳体逐渐减少或很少存在。
冷轧钢板St12-St16系列、08、SPHC、SAPH400、SAPH440、P210、LA420等由于具有强度高、冲压性能优良,广泛用于汽车、家电、建筑、包装等领域的平垫圈、异型类型的紧固件。随着市场竞争的日益激烈,人们对冷轧钢板表面质量要求越来越高,主要针对平垫圈、异型类型的紧固件表面处理质量。因此,冷轧钢板表面的线状缺陷研究十分必要。
冷轧钢板表面黑变色的缺陷是经常遇到的品质难题。发生黑变色的钢板表面明显比光亮的正常板材发黑发暗。发黑缺陷物质与基板结合牢固,采用强碱性脱脂剂脱脂无法除去。当采用磷化处理后,在扫描电镜下观察磷化膜形貌,正常钢板磷化形貌正常,磷化膜重为1.43g/m2;而缺陷钢板表面磷化结晶遮盖不完全,磷化膜重只有0.78g/m2。表面黑变色缺陷会造成钢板脱脂不净,磷化膜遮盖率低,严重影响后续涂层的附着力和耐蚀性。
经扫描电镜能谱仪对钢板表面成分分析,结果表面,黑变色试样C元素峰值较强,正常试样C元素峰值较弱,其他无明显差别。进一步确认表面黑变色缺陷中C元素结构分析可知,钢板表面黑变色是由于带钢表层富集大量以石墨形式存在的C元素造成的。C元素来源可以分为两大类:一类是外源性的,即来自钢板表面上的轧制油等有机残留物的裂解和蒸馏;另一类是内源性的,即钢板基体中渗碳体(Fe3C)分解后,向表面扩散。
钢中成分及其含量对带钢表面C元素石墨化的影响主要体现在两方面:一是该元素能否生成稳定的碳化物,(文章由江苏泰强不锈钢螺丝厂整理编辑),从而抑制Fe3C的分解和C元素的析出;二是该元素是否也具有表面偏聚的倾向,与C元素形成竞争偏聚的关系。
冷轧钢板退火过程对表面状态具有很大的影响,罩式炉退火,特别是氮氢气罩式炉退火时,由于炉内的还原性气氛不强,甲醇裂解不充分时,表面会形成轻微的氧化物层而转为粗糙,甚至呈海绵状,疏松而多孔。研究证明,只要表面有细孔,就大有石墨存在的危险,必须避免在570-680℃之间的保温,该工艺温度正好处于石墨化反映最强烈的温度范围。
黑变色缺陷钢板与正常钢板表面成分无明显差别,缺陷钢板表面C元素含量明显高出正常钢板。钢板表面黑变色缺陷是由于带钢表层富集大量以石墨形式存在的C元素造成的。钢板表面C元素石墨化缺陷的形成与钢板化学成分、钢板表面状态以及退火等生产密切相关。
总之,冷轧钢板表面质量的控制对紧固件的生产是十分必要的,只能加强,不能削弱。
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