文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
Zn-Fe-Si-Al四元体系富锌角450℃等温截面的测定及高温镀锌
组织的研究
姓名:潘世文
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:尹付成
20060501
摘要
热浸镀锌是提高钢铁抗腐蚀性能的一种主要方法。随着现代钢铁工业的发展,
Si 被作为钢铁冶炼过程中的镇静剂及钢铁中的强化元素而加入到钢铁中。然而当
钢铁中含有一定量的 Si 时,会由于硅的反应性而降低镀层的性能。抑制含 Si 钢
的反应性的常用方法之一是往锌池中加入合金元素。在连续镀锌中,Al 是锌池中
最常加入的合金元素。锌池中加入 Al 后,在热浸镀锌过程中 Al 会优先与 Fe 反应
而形成抑制层,抑制 Fe,Zn 反应。同时,Al 的加入对连续镀锌钢板的合金化过
程也有着重要的影响。另一种抑制 Si 的反应性的方法是高温镀锌,通过将镀锌温
度提高到 540°C,Si 的反应性被抑制,结果获得的镀层较薄而且规则,同时镀层
的外观质量得到改善。
本工作综合使用金相技术,SEM-EDS 等手段测定了 93at. % Zn-Fe-Al-Si 四元
系 450°C 等温截面。实验结果表明,该截面中有十个四相平衡出现,τ1,τ23 和τ
三个 Fe-Al-Si 三元相在这一体系中出现,并且 Zn 在其中的溶解度都较低。该截
面中没有四元相出现。研究发现 FeSi 能与这一等成分截面中的 FeSi2,Si,η-Zn,
τ1,ζ和τ等大多数相处于平衡。Al 在 FeSi 中的最大溶解度可达到 at. %,
而在 FeSi2 中的溶解度却很低。实验结果表明在液相中 FeSi,FeSi2 和 Si 可以达到
平衡。Fe-Zn-Al 三元相 T(Fe8Al6Zn86)能与η-Zn,Fe2Al5 和τ1 取得平衡。
本工作对高温热浸镀锌的镀层组织进行了研究。通过研究发现 10#钢在高温下
进行浸镀时没有ζ层出现。镀层主要由δ层,δ+η-Zn 两相层组成。富锌的δ相在镀
锌过程中在相变应力作用下发生破裂,最终导致 diffuse-δ层形成。富铁的δ层连续
且组织致密。随着钢中的 Si 含量增加,镀层中 diffuse-δ层的δ相变碎同时富铁的δ
层变薄。在各个 Si 含量的硅铁及 10#钢的镀层中都有微裂纹出现。通过对微裂纹的
观察,推导出微裂纹的形成过程:微裂纹在δ+η-Zn 层的空隙处形成后,继续将
δ+η-Zn 层中的空隙联结起来使得裂纹进行扩展,当这些微裂纹到达δ层时,由于δ
层中δ相的择向生长,微裂纹将沿着镀层/基体法线方向进行进一步的扩展,最终
形成发源于δ+η-Zn 两相层向镀层/基体方向扩展到达δ层的微裂纹。
关键词:Zn-Fe-Al-Si 四元体系;锌基合金;相图;镀锌
ABSTRACT
Hot-dip galvanizing is one of the major methods used zinc-based coatings on steel in
order to provide sacrificial protection against corrosion. As a de-oxidant agent or strengthen
element, alloying element Si is introduced into steels, When galvanizing Si-containing steels,
Sandlin effect arise and reduces the quality of the coatings. The addition of alloying elements
is one of the most used methods to restrain the Sandlin effect. One of the most [common]
important alloy elements added into zinc-bath is Al. As Al added into zinc-bath, the formation
of Fe2Al5 layer can prohibit the appearing of Fe-pound. Meanwhile the Al containing
in the coatings affect the process of Galvaneal largely. Another method for restraining the
Sandlin effect is arising the te