TWIP鋼表面選擇性氧化與可鍍性研究

《TWIP鋼表面選擇性氧化與可鍍性研究》是依託東北大學，由崔青玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：TWIP鋼表面選擇性氧化與可鍍性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：崔青玲
• 依託單位：東北大學

中文摘要

高強度鋼板的可鍍性是其能否在汽車上得到套用的前提，而影響鋼板可鍍性的關鍵在於鋼板退火過程中合金元素的選擇性氧化引起的表面狀態的改變。本課題以TWIP鋼為研究對象，從合金元素的選擇性氧化問題著手，研究TWIP鋼板中的合金元素在退火過程中發生的選擇性氧化和表面富集行為的熱力學和動力學規律，對內氧化數學模型進行數值方法精確求解，獲得退火工藝條件對主要合金元素的選擇性氧化和富集的影響規律，通過計算氧化膜中的氧通量和選擇性表面氧化物對氧向內擴散的影響給出外氧化轉變為內氧化的條件，從理論上指導鍍鋅TWIP鋼板的成分設計及其在連續鍍鋅線上相應退火氣氛的制定；所得的內氧化數學模型也適用於對滲氮、滲碳等過程。本研究重點解決制約鋼板鍍層質量的關鍵理論問題，進而推動高強度鍍層鋼板的開發，不僅能填補我國在TWIP鋼可鍍性研究方面的空白，而且為高強度鍍鋅鋼板的開發奠定理論基礎，具有重要的理論和實際意義。

結題摘要

高強度鋼板的可鍍性是其能否在汽車上得到套用的前提，而影響鋼板可鍍性的關鍵在於鋼板退火過程中合金元素的選擇性氧化引起的表面狀態的改變。 本課題以TWIP 鋼為研究對象，從合金元素的選擇性氧化問題著手，研究TWIP 鋼板中的合金元素在退火過程中發生的選擇性氧化和表面富集行為的熱力學和動力學規律，對內氧化數學模型進行數值方法精確求解，獲得退火工藝條件對主要合金元素的選擇性氧化和富集的影響規律，通過計算氧化膜中的氧通量和選擇性表面氧化物對氧向內擴散的影響給出外氧化轉變為內氧化的條件，從理論上指導鍍鋅TWIP 鋼板的成分設計及其在連續鍍鋅線上相應退火氣氛的制定。 熱力學模擬計算表明退火氣氛中低露點、高氫氣比例、高溫可以減少TWIP鋼表面的氧化物，其中露點對氧化物含量影響最大，溫度次之，氫氣比例影響最小。鍍鋅模擬實驗結果表明氧勢是決定TWIP鋼可鍍性的關鍵因素，氧勢高時，Mn內氧化，表面氧化物較少，鋼板浸潤性好；氧勢低時，合金元素髮生外氧化，但由於鋼表面沒有足夠氧氣，氧化層也較薄，有利於鍍鋅；而氧勢中等時，合金元素髮生外氧化，表面氧化物較多，惡化了鋼板的可鍍性。 內氧化的數值模型基於Wagner模型，結合邊界條件、初始條件，採用有限差分法進行求解，並利用MATLAB實現仿真過程，對於溶度積較小的AL2O3和溶度積較大的MnO，數值結果與解析解吻合，表明數值解法的可行性和正確性。對TWIP鋼在給定的退火條件下進行模擬分析，不同退火條件下，氧分壓越大，Al元素內氧化區越大，內氧化區內合金元素Al的濃度的最大值越小；相反Mn元素濃度的最大值越大。 本研究重點解決制約鋼板鍍層質量的關鍵理論問題，進而推動高強度鍍層鋼板的開發，不僅能填補我國在TWIP 鋼可鍍性研究方面的空白，而且為高強度鍍鋅鋼板的開發奠定理論基礎，具有重要的理論和實際意義。