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高強鋼在高溫和低溫環境下的區別


  冷軋高強鋼選擇性氧化研究較多,而熱軋高強鋼表麵Si和Mn元素的選擇性氧化研究較少。由於熱軋高強鋼的變形影響較少,因此一般退火溫度比冷軋高強鋼更低,這可能會對矽錳元素的選擇性氧化有抑製作用。

  Fe-0.08%C-0.7%Si-1.15%Mn的熱軋高強鋼當退火溫度從600℃提高到700℃,Fe-Zn層覆蓋麵積比例提高,但是當退火溫度進一步提高,發現Fe-Zn層覆蓋麵積比例又出現下降。熱軋帶鋼與冷軋帶鋼相比,在高溫下的Fe-Zn覆蓋層比例相近,但是低溫退火下熱軋帶鋼的覆蓋比例顯著低於冷軋帶鋼。從元素富集分析來看,隨著退火溫度提高,表麵出現了顯著的Si元素富集和Mn元素富集,其中冷軋板的富集程度又更高。從氧化物種類來看,低溫下主要形成無定型的矽氧化物以及鐵的氧化物,而高溫800℃下則出現二氧化矽。


  高溫下Fe-Zn反應的阻礙因素確實是Si和Mn的選擇性氧化,但是低溫下的阻礙因素則是沒有還原的Fe的氧化膜。采用熱力學數據計算了Fe、Si、Mn氧化物的穩定性,發現在常見的露點溫度和氫氣含量中,Fe的氧化物穩定性較差,而Si和Mn的氧化物穩定性較好,因此在高溫下Si和Mn傾向於與Fe的氧化物反應,形成顆粒狀的Si-Mn氧化物,生產還原鐵。

  在低溫下,冷軋帶鋼的Fe-Zn反應性顯著高於熱軋帶鋼,作者認為這與Si和Mn的反應擴散動力學差異有關。熱軋帶鋼表麵殘餘應力較小,而殘餘應力被認為會加速擴散。此外熱軋帶鋼的淺表層可能存在Si和Mn的貧化區,這會抑製合金元素的擴散。作者進一步測定了熱軋帶鋼和冷軋帶鋼的矽錳擴散動力學指數,結果發現冷軋和熱軋帶鋼的矽錳擴散都基本符合拋物線規律,因此矽錳擴散符合一般擴散規律,而不是反應擴散,所以矽錳的貧化區的影響並不顯著,主要可能是淺表層的殘餘應力影響。