TWIP钢表面选择性氧化与可镀性研究

The galvanizability of advanced high strength steel is the precondition of whether it is applicable in car-body, and the change of surface condition due to selective oxidation of alloy ellements during annealing play key roles of the galvanizability of advanced high strength steel. This work focuses on the selective oxidation of the alloy elements in TWIP steel, and the thermodynamic and kinetics rule of selective oxidation and surface enrichment behavior of key alloy ellements during annealing will be studied. The internal oxidation mathimatic model will be numerically solved to obtain the affecting rule of annealing atmosphere on selective oxidation of alloy elements. The condition of external oxidation transfering to internal oxidation will be obtained by calculating the oxygen flue through the oxide film and influence of surface oxidation on inward diffusion of oxygen. The chemical composition of TWIP steel and the corresponding annealing atomasphere can be theoretically guided.This model could be equally well be used to study carburization or nitridation. The key theory problems that affect coating quality will be firstly solved by this work, thus promote the development of the high strength coated steel plate.This work can not only fill the studying blank of galvanizability of AHSS in domestic, but also lay a theoretical foundation of development of high strength galvanized steel.

高强度钢板的可镀性是其能否在汽车上得到应用的前提，而影响钢板可镀性的关键在于钢板退火过程中合金元素的选择性氧化引起的表面状态的改变。本课题以TWIP钢为研究对象，从合金元素的选择性氧化问题着手，研究TWIP钢板中的合金元素在退火过程中发生的选择性氧化和表面富集行为的热力学和动力学规律，对内氧化数学模型进行数值方法精确求解，获得退火工艺条件对主要合金元素的选择性氧化和富集的影响规律，通过计算氧化膜中的氧通量和选择性表面氧化物对氧向内扩散的影响给出外氧化转变为内氧化的条件，从理论上指导镀锌TWIP钢板的成分设计及其在连续镀锌线上相应退火气氛的制定；所得的内氧化数学模型也适用于对渗氮、渗碳等过程。本研究重点解决制约钢板镀层质量的关键理论问题，进而推动高强度镀层钢板的开发，不仅能填补我国在TWIP钢可镀性研究方面的空白，而且为高强度镀锌钢板的开发奠定理论基础，具有重要的理论和实际意义。

高强度钢板的可镀性是其能否在汽车上得到应用的前提，而影响钢板可镀性的关键在于钢板退火过程中合金元素的选择性氧化引起的表面状态的改变。.本课题以TWIP 钢为研究对象，从合金元素的选择性氧化问题着手，研究TWIP 钢板中的合金元素在退火过程中发生的选择性氧化和表面富集行为的热力学和动力学规律，对内氧化数学模型进行数值方法精确求解，获得退火工艺条件对主要合金元素的选择性氧化和富集的影响规律，通过计算氧化膜中的氧通量和选择性表面氧化物对氧向内扩散的影响给出外氧化转变为内氧化的条件，从理论上指导镀锌TWIP 钢板的成分设计及其在连续镀锌线上相应退火气氛的制定。.热力学模拟计算表明退火气氛中低露点、高氢气比例、高温可以减少TWIP钢表面的氧化物，其中露点对氧化物含量影响最大，温度次之，氢气比例影响最小。镀锌模拟实验结果表明氧势是决定TWIP钢可镀性的关键因素，氧势高时，Mn内氧化，表面氧化物较少，钢板浸润性好；氧势低时，合金元素发生外氧化，但由于钢表面没有足够氧气，氧化层也较薄，有利于镀锌；而氧势中等时，合金元素发生外氧化，表面氧化物较多，恶化了钢板的可镀性。.内氧化的数值模型基于Wagner模型，结合边界条件、初始条件，采用有限差分法进行求解，并利用MATLAB实现仿真过程，对于溶度积较小的AL2O3和溶度积较大的MnO，数值结果与解析解吻合，表明数值解法的可行性和正确性。对TWIP钢在给定的退火条件下进行模拟分析，不同退火条件下，氧分压越大，Al元素内氧化区越大，内氧化区内合金元素Al的浓度的最大值越小；相反Mn元素浓度的最大值越大。.本研究重点解决制约钢板镀层质量的关键理论问题，进而推动高强度镀层钢板的开发，不仅能填补我国在TWIP 钢可镀性研究方面的空白，而且为高强度镀锌钢板的开发奠定理论基础，具有重要的理论和实际意义。