【摘 要】
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轻量化、电动化、智能化是汽车技术发展的主要方向,提高材料强度可在保证安全的前提下通过减薄材料厚度实现轻量化。强度超过1500 MPa的热冲压钢是目前强度最高、应用最多的车身用高强度钢。Al-Si镀层技术可避免板料在热冲压成形过程中的高温氧化和脱碳,同时确保成形后的零件具备较好耐蚀性,目前Al-Si镀层板在热冲压钢应用占比超过60%。但是,现有Al-Si镀层热冲压钢板弯曲断裂应变还有待提高以满足进一
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轻量化、电动化、智能化是汽车技术发展的主要方向,提高材料强度可在保证安全的前提下通过减薄材料厚度实现轻量化。强度超过1500 MPa的热冲压钢是目前强度最高、应用最多的车身用高强度钢。Al-Si镀层技术可避免板料在热冲压成形过程中的高温氧化和脱碳,同时确保成形后的零件具备较好耐蚀性,目前Al-Si镀层板在热冲压钢应用占比超过60%。但是,现有Al-Si镀层热冲压钢板弯曲断裂应变还有待提高以满足进一步轻量化的需求,其抗延迟开裂风险还需降低以进一步提高其制造可靠性。本文提出了铝硅镀层导致热冲压钢韧性降低的物理本质,以不同Al-Si镀层厚度的热冲压成形用板为研究对象,采用工业生产工艺模拟和实验室激光共聚焦原位观察等研究手段,系统研究了热浸镀后Al-Si镀层组织结构、热冲压过程中镀层的组织转变规律及热冲压后的冷弯性能,揭示了 Al-Si镀层与硼钢基体界面间高碳致脆机制。主要工作和研究成果如下:（1）研究了热浸镀后Al-Si镀层组织结构。热浸镀态不同厚度Al-Si镀层主要分为两层,外层的铝层和内层的金属间化物层。铝层中含有针状的Al-Si相,金属间化合物主要为Fe2SiAl7相。为维持Al-Si镀层与硼钢基体的热力学平衡,在Fe2SiAl7层与硼钢基体交界处存在一层极薄的带状组织,该组织主要由Fe2Al5相和FeAl3相组成。（2）研究了 Al-Si镀层热冲压过程中的组织演变,分析了 Al-Si镀层热冲压后的组织。不同Al-Si镀层厚度的热冲压钢板经过加热到920℃保温时间4 min实现完全奥氏体化后模具淬火后,其Al-Si镀层结构主要分为四层,由外到里依次为表面层、中间层、金属间化合物层和相互扩散层。表面层主要由氧化铝组成;中间层主要为FeAl2相;金属间化合物层主要为Fe2SiAl2;相互扩散层主要为富Al、Si的α-Fe相。（3）研究了常规厚度与薄厚度Al-Si镀层在加热过程中的组织演化行为,阐述了奥氏体化温度、保温时间和镀层厚度对Al-Si镀层组织演化的影响机理。延长保温时间、提高奥氏体化温度和减薄镀层厚度均可以促进Al-Si镀层与硼钢基体中Al、Si和Fe元素的扩散。扩散程度的加剧致使Al-Si镀层中的富Al的FeAl2相向富Fe的Fe2SiAl2相演变和相互扩散层（α-Fe）的厚度增加。（4）研究了常规厚度与薄厚度Al-Si镀层在加热过程中相互扩散层α-Fe相的原位生长,不同厚度Al-Si镀层在奥氏体化加热、保温过程中相互扩散层α-Fe相依附于基体生长。随着加热温度的升高和保温时间的延长,相互扩散层α-Fe相的厚度逐渐增加且增加趋势减小。（5）揭示了 Al-Si镀层热冲压钢韧性不足的物理本质。Al-Si镀层在奥氏体化过程中镀层/基体界面会向基体侧移动,镀层/基体界面的移动导致基体中的碳元素会向基体侧扩散,在镀层/基体界面处形成明显的碳富集带,并在随后的冷却过程中形成高碳马氏体,高碳马氏体显著降低了 Al-Si镀层热冲压钢的弯曲断裂应变。（6）提出了镀层/基体界面韧化机制,在不改变镀层和基体成分前提下通过减薄镀层厚度控制Al-Si镀层在加热过程中的合金化与界面移动,降低高碳马氏体的厚度以及碳含量,改善Al-Si镀层热冲压钢的断裂应变。
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