長期以來，中國對普碳鋼熱軋鋼材表面質(zhì)量缺乏系統(tǒng)研究，造成經(jīng)常因表面鐵皮控制不當(dāng)而出現(xiàn)問題，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。典型的氧化鐵皮結(jié)構(gòu)由最外層較薄的Fe2O3中間層的Fe3O4層和靠近基體側(cè)的FeO層組成。
由于熱軋工藝和周圍環(huán)境不同，造成帶鋼表面氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)和厚度會有很大的變化，對于某些熱軋深沖用鋼如汽車大梁板等，為徹底擺脫酸洗帶來的環(huán)境負(fù)擔(dān)，可以通過優(yōu)化控制熱軋過程中帶鋼表面氧化鐵皮的結(jié)構(gòu)，降低氧化鐵皮厚度，取消后續(xù)酸洗工序，實現(xiàn)免酸洗沖壓。目前日本等國已開發(fā)出可帶氧化鐵皮進(jìn)行深加工的“黑皮鋼”。這種鋼表面氧化鐵皮主要由Fe3O4組成，具有較高的塑性、較薄的厚度及與基體緊密的結(jié)合力，在深加工過程中氧化鐵皮可隨基體發(fā)生變形，因此不需要通過酸洗去除氧化鐵皮。
通過熱力學(xué)分析和FeO層中氧的貧化與富集分析FeO的先共析和共析反應(yīng)行為。FeO等溫轉(zhuǎn)變分為兩個階段：即第一階段為析出先共析Fe3O4后續(xù)階段發(fā)生共析反應(yīng)（FeO→Fe＋Fe3O4）。通過控制卷取溫度，可以控制FeO的共析反應(yīng)，從而達(dá)到控制氧化鐵皮結(jié)構(gòu)的目的。實際試軋結(jié)果表明，氧化鐵皮以Fe3O4為主，其含量超過80%，氧化鐵皮厚8~11μm，冷彎試驗表明，氧化鐵皮與耐磨板結(jié)合牢固，氧化鐵皮粘附性好。
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