汽车用IF钢表面氧化膜耐蚀性能的研究

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IF钢(无间隙原子钢)具有强度高和深冲性能优良,无时效性,可以加工成复杂形状的零件等特点,且可提高汽车的抗凹陷性、减轻汽车重量,因此,其广泛用于汽车制造。由于IF钢冷轧板从成品到用户使用,往往要经历较长时间的库存、周转运输,且各地温湿度差异较大,冷轧板表面很容易结露水滴,致使基板表面发生锈蚀,因此研究IF钢表面锈蚀缺陷的产生机理,对提高IF钢的耐蚀性能具有重要的实际和理论意义。
  本文以工厂生产以及应用比较广泛的IF钢作为材料,通过电化学测试手段在3.5%NaCl以及0.1×10-4mol/LNa2SO4电解液中进行耐蚀性表征,研究了Mn含量和热处理对IF钢样板的耐蚀性能的影响,比较了不同型号IF钢样板的耐蚀性的差异。实验采用XPS分析样板表面氧化膜的组成,辅以金相、XRD和EBSD技术,探究了热处理工艺对IF钢表面氧化膜耐蚀性的影响规律,取得如下结论:
  (1)不同Mn含量对IF钢样板耐蚀性的影响:
  在3.5%NaCl电解液中,不同Mn含量的IF钢样板的自腐蚀电位以及施主密度均非常接近,故知Mn含量对IF钢的基体耐蚀性能影响极小。在0.1×10-4mol/LNa2SO4电解液中,随着Mn含量的增加,样板氧化膜的自腐蚀电位更负,电阻更小,施主密度更高。结合湿热实验可知,随着Mn含量的增加,IF钢表面氧化膜耐蚀性减弱。XPS分析表明,随着Mn含量增加,IF钢表面的氧化膜富集了Mn的氧化物类型和含量越多。而XRD以及EBSD的分析结果说明,随着Mn含量的增加,样板的织构更加趋于稳定,影响IF钢耐蚀性能的主要取向{111}<110>和{111}<112>增加。由此可知,Mn含量的增加使得样板表面氧化膜中Mn元素富集度更高,耐蚀性相应变弱。
  (2)热处理对IF钢表面氧化膜耐蚀性的影响:
  在3.5%NaCl电解液中,热处理前后的IF钢样板的自腐蚀电位以及施主密度均非常接近,故知热处理对IF钢的基体耐蚀性能影响极小。在0.1×10-4mol/LNa2SO4电解液中,热处理前样板的自腐蚀电位更正,电阻更大,施主密度更低。结合湿热实验可知,热处理前的IF钢表面氧化膜耐蚀性更好。XPS分析表明热处理后,IF钢表面氧化膜中Mn的氧化物含量增多,而Fe的氧化物含量急剧下降。XRD以及EBSD的分析结果说明,退火后样板的晶粒择优取向明显,影响IF钢耐蚀性能的主要取向{111}<110>和{111}<112>减少且晶粒的取向差主要以大角度取向差为主,热处理后IF钢板表面氧化膜耐蚀性能下降。
  (3)不同型号IF钢板表面氧化膜的耐蚀性能:
  在3.5%NaCl电解液中,不同型号的IF钢样板的自腐蚀电位以及施主密度均非常接近,故不同型号的IF钢的基体耐蚀性能很接近。在0.1×10-4mol/LNa2SO4电解液中,与其它钢种相比,DQ-IF和590CQ-IF钢表面氧化氧化膜的自腐蚀电位更正,电阻更大,施主密度更低,结合湿热实验可知,DQ-IF和590CQ-IF钢板的氧化膜耐蚀性更好。五种不同型号IF钢表面氧化膜耐蚀性能强弱顺序为:DQ-IF钢样板>590CQ-IF钢样板>SEDDQ-IF钢样板>340DDQ-IF钢样板>340BH-IF钢样板。
  (4)对耐蚀性较差的340DDQ-IF钢样板进行热处理工艺优化,可知均热段温度与冷却水种类对其耐蚀影响较大,热处理工艺条件为:均热段温度800℃,出口温度为180℃,冷却水为常温蒸馏水时,可提高其氧化膜的耐蚀性。
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