Zn或AlSi塗層熱沖壓鋼成形過程中裂紋擴充機理及控制工藝研究
引言：千兆級高強度熱壓成型（HPF）鋼闆具有通過高溫奧氏體化、壓制成型和快速冷卻工藝獲得的馬氏體結構，以滿足汽車加強部件的強度要求。
為了獲得千兆級的強度，通常會降低與闆材成形性相關的彎曲性能，這限制了它們在汽車工業中的廣泛應用。
通過已經改變塗覆工藝研究彎曲性能的增強進行烘烤處理減少碳含量，細化原奧氏體晶粒。在對應工業規模HPF鋼闆彎曲行為的實驗室規模三點彎曲試驗中，峰值載荷下的彎曲角被認為是評估彎曲性能的最重要參數。
但是它并不是彎曲标準的一個基于力學的參數，并且資料解釋可能是困難的，因為詳細的彎曲機理還沒有闡明。為了定量評估彎曲參數，需要對與微觀結構和相關彎曲機制相關的彎曲标準進行深入研究。
1. 三種HPF鋼的顯微組織和硬度值
無論界面或内部區域，所有鋼都由全馬氏體（或回火馬氏體）組成，并且一些帶狀結構輕微發現表明在三種鋼中僅存在BCC結構的峰。
這些條帶通常是在正常高合金鋼的鑄造過程中由替代合金元素，如Mn、Ni和Mo的偏析形成的，并且它們很難通過實際的均勻化來去除。
帶狀組織不太可能影響可彎曲性，因為它們形成較弱，并且它們的存在在鋼鐵工業中得到普遍認可。由于通過蝕刻清楚地顯示了原奧氏體晶界，所測量的原奧氏體晶粒尺寸（PAGSs）顯示在顯微照片中。
這一結果表明，ZB鋼在443K下的烘烤幾乎不影響整體馬氏體微觀結構。在三種鋼中，界面區的硬度高于内部區的硬度。它按照AS、Z和ZB鋼的順序降低，而内部區域的硬度在這三種鋼中是相似的。
針對具有較厚塗層的AS鋼（約50微米）時，GDS實驗不能顯示足以到達鋼基底的C分布。在去除表面層後再次進行下一步的實驗。
随着檢測點從界面向内部移動，Z鋼和as鋼中的C含量都降低，并且在類似位置，AS鋼中的總C含量（0.21-0.24 wt %）高于Z鋼中的總C含量（0.19-0.21 wt %）。
2. 三種HPF鋼的拉伸和彎曲性能
Z鋼和AS鋼的總體性能相似，經過烘烤後，Z鋼的屈服強度增加，而抗拉強度略有下降，伸長率相似。
由于所有目前的彎曲試驗都是在至少約3個月後從商業HPF程式開始進行的，是以可以接受的是，它們的結果不受在吸氫HPF環境下鋼樣品中存在的氫量的影響。
三種鋼的曲線形狀相似時，峰值載荷下的彎曲角度（峰值載荷彎曲角度）在AS鋼中最低，并且按照Z鋼和ZB鋼的順序增加。
3. 為了研究拉伸應變區域（外表面的中心區域）的彎曲機制對峰值載荷彎曲角度的影響，進行了斷續彎曲試驗。
在44°角處不存在裂紋或凹槽，而在塗層/鋼界面處發現一條短的微裂紋。在47°處，形成一個小的V形裂紋（為友善起見稱為“V形裂紋”），在V形裂紋尖端測得的角度為80°，裂紋在塗層中形成，但不會滲入鋼的内部。
在62處的峰值負載角度，裂紋擴大并進一步擴充到内部。在100處，擴充的裂紋大部分張開，而另一條裂紋從試樣内表面擴充彎曲載荷随着試件橫截面積的減小而減小。
根據對V形裂紋的觀察，彎曲過程分為四個階段：（1）小V形裂紋的形成；（2）V型裂紋的數量和尺寸增加；（3）從V型裂紋尖端開始剪切裂紋擴充；（4）剪切裂紋的進一步擴充和張開導緻破壞。
結論：通過間斷三點彎曲試驗結合直接顯微組織檢查，研究了塗層和烘烤處理對三種1470 MPa級HPF鋼的臨界或峰值載荷彎曲角的影響。
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