平整处理IF钢表面状态与其腐蚀行为的相关性研究

【作者】 陈恒； 贺泽邦； 卢琳；

【机构】 北京科技大学新材料技术研究院； 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室；

【摘要】 IF(无间隙原子)钢是一种极低碳铁素体钢,以其优异的冲压和无时效性等优点而广泛用于汽车结构件的制造。为控制和改善热处理后的表面质量,一般将平整处理作为IF带钢成品前的最后一道处理工序,以消除不连续的塑性变形并提高带钢表面平整度。但是在平整过程中,由于轧制力波动等原因,往往不能获得均匀一致的表面状态,带钢不同部位的表面残余应力和粗糙度等并不完全相同。这些不均匀的表面状态不可避免的会影响到IF钢的腐蚀行为,是IF钢生产过程中不得不面对的难题。虽然针对表面残余应力、粗糙度以及表层晶粒的不均匀分布对腐蚀行为的影响,国内外已有众多学者从多个角度进行了大量研究,但是这些表面参数对IF钢腐蚀行为的耦合作用受到的关注较少,其具体作用规律仍待进一步研究。本文运用X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射技术(EBSD)、白光干涉显微镜、湿热实验和极化曲线等测试方法研究了残余应力、表层晶粒特征和表面轮廓等多因素耦合作用对平整处理后IF钢腐蚀行为的影响机制。实验结果表明,IF带钢表层晶粒的织构和晶粒尺寸则不受平整处理的影响,表现出一致性。但是,平整处理后IF带钢表面不仅具有残余压应力,在某些部位上也存在残余拉应力。不同部位的晶粒取向差(GOS)也出现了不均匀的分布,同时表面形貌也存在一定差异。表面状态的这种不均匀性对IF钢的腐蚀过程有显著影响,这些表面状态参数在不同尺度上影响着腐蚀过程。从极化曲线表现出的宏观腐蚀行为来说,残余应力类型具有决定性影响,残余拉应力试样的腐蚀速率明显高于残余压应力试样的腐蚀速率。湿热试验结果也表现出相同的规律,残余拉应力试样的锈点萌生速度和数量要明显大于残余压应力试样,但这些锈点在形貌上并没有区别,表明它们有着相同的腐蚀机理。从微观角度看,由于IF钢在3.5wt%的氯化钠溶液中的腐蚀过程受阴极氧扩散过程控制,因此IF钢表面形貌中波谷的深度控制了溶液中氧扩散速率,进而影响了IF钢的平均腐蚀速率。而在残余压应力作用的前提下,表层晶粒GOS较大的部位,腐蚀萌生和扩展速率明显更大。更多还原