钢铁混晶缺陷的特征及形成原因探讨

导读：所谓混晶，就是大小相差悬殊的晶粒混杂在一起。混晶使材料的机械性能变差。对于汽车板、家电板等表面质量要求较高的领域，混晶会造成表面颜色不均匀缺陷，影响美观，涂装后不仅不能消除，反而会进一步放大。

某钢厂电镀锌生产线产品出现亮斑缺陷，影响产品美观，这对于汽车板及家电板来说，是不允许的。为了弄清亮斑产生原因，最终达到消除亮斑缺陷的目的，对亮斑形成的机理进行了一系列探讨。

1.宏观观察

图1 亮斑宏观形貌

宏观上看，电镀锌钢板表面的亮斑密密麻麻，比较细小，通过粗略测量，单个亮斑宽度小于1mm，长度小于5mm。正常镀层目测呈浅灰色，而亮斑部位呈银白色。

2.扫描电镜及能谱仪分析

图2表面亮斑放大

图3 表面正常部位放大

亮斑部位放大500倍后微观形貌见图2，正常部位放大同样倍数的微观形貌见图3。放大为同样倍数，以便于比较分析。从图2、图3可以看出，镀层的表面是由许多锌晶粒组成。亮斑部位的同生长方向的锌晶粒尺寸明显大于正常部位的锌晶粒尺寸。

3.光学显微观察

镶嵌试样，平行板面磨制金相抛光面，为了尽可能减少磨削量，直接使用1200号砂纸磨制，使磨削深度小于一个晶粒尺寸。然后抛光，最后用3％硝酸酒精试剂浸蚀。

图4即为亮斑部位的光学组织照片，可见亮斑部位混晶组织明显，大晶粒部位的轮廓形态与亮斑形态相一致。

图4金相组织

4.亮斑EBSD分析

图5 亮斑二次电子像

图6 亮斑部位晶粒取向分布

图7亮斑部位反极图

将亮斑部位组织用进行背散射电子衍射分析，二次电子形貌像以及与之对应的晶粒取向图见图5和图6。可见混晶部位的法向晶粒取向以红色显示的{0 0 1}晶面为主。

从反极图上也可以看出，混晶部位的{100}<001>织构明显，见图7。

5.分析讨论

从以上分析可以看出，电镀锌板表面亮斑缺陷是由于原板表面的混晶造成的。一般情况下，原板组织晶粒较细小，且取向杂乱无章，呈各向异性，对自然光线是漫反射。但出现异常的混晶组织时，局部晶粒异常粗大，且晶粒取向一定，对光线产生镜面反射，另外，粗大晶粒取向接近，呈明显的织构特点，也增强了镜面反射。

原板混晶部位电镀后，锌晶粒大小与原板晶粒大小相对应，即原板晶粒大的地方锌晶粒也大，反之亦然。原板表面亮斑轻微，但电镀后亮斑明显，这说明电镀后对原板表面的缺陷具有遗传放大作用。

混晶出现的原因是由于冷轧板退火温度过高，或轧制时变形量或变形速率过小等原因造成，以及连铸坯组织中原始奥氏体晶粒尺寸存在显著差异而遗传至后续工艺所致。因此可以通过控制冷轧板退火温度，加大轧制时变形量或变形速率，使连铸坯组织中原始奥氏体晶粒尺寸均匀化等措施加以解决。

6.结论

电镀锌板表面的亮斑缺陷是由于基板表面的混晶造成的，混晶部位的粗大晶粒对光线形成镜面反射，粗大晶粒的织构取向增强了镜面反射效果。混晶可以通过控制冷轧板退火温度，加大轧制时变形量或变形速率，使连铸坯组织中原始奥氏体晶粒尺寸均匀化等工艺措施来解决。