具有不同微观组织先进高强钢的液态锌脆性

锌镀层钢板是汽车上常用的一种材料，具有良好耐腐蚀性能。但是有研究表明这种镀锌钢板在点焊时候容易出现液态金属脆性问题（LME）。之前有研究认为锌扩散导致钢基体中出现铁素体是出现脆性裂纹的主要原因。浦项公司和浦项科技大学研究人员采用Gleeble动态热模拟机研究了不同微观组织的先进高强钢的液态锌脆性问题。研究结果发表在2016年的《Metals and Materials International》上。

研究对象为一般高强钢、双相钢以及TWIP钢，在Gleeble3500动态热模拟试验机上进行研究。试验温度范围为600-900℃，加热速度为20K/s，以不同的变形速率（0.01-1/s）进行拉伸变形，变形总量为40%。使用场发射扫描电镜观察样品表面裂纹附近的晶粒组织，采用场发射电子探针分析锌渗透，使用双束聚焦离子束技术制备截面样品用于透射电镜分析。

从热拉伸曲线上可以发现，带有锌层的双相钢样品在较高拉伸速率和较高试验温度下都会出现初始阶段的断裂。临界的拉伸速率为0.1/s，临界的加热温度为700℃。进一步，研究者在加热到900℃时施加不同的预应变，然后冷却到600℃再进行拉伸变形，发现0.4%的预应变可以很好评价材料的液态金属脆性的倾向。

使用场发射电子探针和透射电镜分析了不同变形量对基板裂纹的影响。电子探针分析发现0.4%的变形量下导致基板表层出现显著的锌渗透。而透射电镜分析则发现，采用0.4%变形量后晶界位置出现微观裂纹，裂纹中有明显的Zn元素聚集。

研究者认为，在实验条件下，是否为奥氏体组织并非出现LME的关键因素。事实上，700℃时双相钢依然为铁素体，但是也会在一定拉伸速率下出现LME。