摘要
钢材热镀锌可以在钢材表面形成一层很薄的铁锌合金层和纯锌覆盖层,这样就避免了钢材直接暴露在服役环境中,解决了钢材因过快的表面腐蚀而导致的失效问题,是钢材表面防护的有效途径之一。含硅钢一般镀锌时,会出现合金层生长超厚,表面灰暗,镀层附着力差的问题,工业上称之为Sandelin效应或硅反应性。经过大量的研究,低硅钢的硅反应性问题已经得到了解决,但高硅钢的硅反应性问题还没有很理想的解决办法。为了解决这一问题,本文选用两种常用的高硅钢,Q235和Q345,通过在纯锌浴中加入合金元素钛进行镀锌实验,试图找到抑制高硅钢硅反应性的有效方法。考虑到含硅钢热浸镀钛锌合金时会涉及到Zn-Fe-Si-Ti四元系,弄清该体系在镀锌温度450℃时的相关系,对于理解钛元素的添加对镀层的生长产生的影响有很大的帮助。因此,本工作实验测定了该体系在镀锌温度下的相关系。 本文选用Q235和Q345,在纯锌浴和含钛量分别为0.05wt.%,0.1wt.%,0.15wt.%,0.2wt.%的合金浴中浸镀0.5,1,3,5,8min。用扫描电子显微镜观察组织,在此基础上研究了钛对镀层生长动力学的影响。得到了如下结论:Ti的加入缩短了δ和Γ的孕育期,促进了合金层中δ的生长和ζ的消失,δ的生长依然受扩散控制,呈抛物线生长规律;Zn-0.05wt.%Ti锌基合金可以很好的抑制高硅钢的硅反应性;浸镀过程中会形成大量的铁锌钛三元化合物T,正是T的形成吸收了富集在ζ晶界处的硅,抑制了高硅钢的硅反应性。 本工作采用平衡合金法,利用扫描电子显微镜、能谱分析仪和 X射线衍射仪等手段,测定了Zn-Fe-Si-Ti富锌角锌固定在93at.%时450℃等温截面。研究结果表明:该体系富锌角存在20个四相平衡,其中14个四相平衡得到了直接证实;体系中出现的所有相都与液锌L平衡;Ti基本不溶于铁硅二元化合物,而Fe在某些钛硅二元化合物中的溶解度较大,如在Ti5Si3中的溶解度可以达到2.1at.%,Zn在τ2中的溶解度可以达到3.0at.%,在其它铁钛硅三元化合物中的溶解度有限;Si在T中的溶解度为0.4at.%,而ζ中几乎不溶硅。
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