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热镀锌影响
因素综述
前言
生产热镀锌钢板的难点在于获得优良的镀层性能,即良好的镀层粘附性,优良的镀层加工成型性,美观而又能满足不同用户需求的表面特性。热镀锌钢板镀层金相结构一般由Fe-Al层、Fe-Zn合金层、纯锌层组成,其各自的结构、厚度及表面形态等决定了镀层性能。因而影响热镀锌的因素可归结为影响镀层结构的因素,主要影响因素有:钢基化学成分、带钢表面形态、锌液成分、锌液温度及带钢入锌锅温度等。
钢基化学成分对热镀锌的影响
1 碳的影响 钢基中的碳含量对热镀锌有显著影响。碳含量愈高,铁—锌反应愈剧烈,Fe-Zn合金层变厚,使镀锌层粘附性变差。因此,%~%的低碳钢板。
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此外,碳还影响镀锌层的表面质量。对于含碳量高的镀锌原板,若退火温度太高,碳会在钢板表面富集,形成渗碳体,从而提高钢板表面张力,降低锌液对钢表面的浸润能力,使锌液不能在钢板表面均匀流动,在热镀锌时,形成锌瘤缺陷。
2 硅的影响 实践表明,%时,高温下镀锌板表面形成的氧化膜在还原炉中很难被充分还原,热镀锌后,板面生成很厚的灰白色镀层,其粘附性能较差。因此,热镀锌原板一般要求硅含量≤%。 提高还原温度,延长还原时间,提高保护气体中的氢气含量,或提高带钢入锌锅温度,可抑制硅的表面富集作用,使钢板表面SiO2得到充分还原,可使镀层的粘附性得到改善,从而在热镀锌线上可生产出含硅量较高(>%)的一般冲压用高强度钢板(390~490MPa)。
3 铝的影响 热镀锌原板一般采用低碳铝沸腾钢。钢中铝与氮化合生成氮化铝,通过适宜的轧制、退火工艺可控制氮化铝的固溶和析出,使带钢形成有利于深冲的强的结构和饼形晶粒,提高钢带的冲压成型性能和抗时效性。铝的存在(~%Al)其在晶界的偏聚,降低了界面的反应活性,可抑制γ结构的形成。但在连续退火时,Al也易在带钢表面富集,形成氧化物质点,降低钢板对锌液的浸润性。因而,%左右。
4 铜的影响 钢中含铜可显著提高热镀锌板的耐腐蚀性。但在加热时,由于铁易氧化,铜不易氧化,且铜在奥氏体中的溶解度有限,当带钢温度下降时,铜便析出,积存于奥氏体晶界。所以在热轧过程中,随着氧化铁皮的不断剥落,钢表面会形成铜的富集区。因为铜和钢的延伸率不同,所以在轧制过程中钢表面会出现网状裂纹。
酸洗后该缺陷更明显,冷轧后亦不易消除,镀锌之后即在板面形成和轧制方向一致的类似原板划伤或条状结疤的条痕缺陷。试验证明,%时最易出现,%。
5 其它元素的影响 为了生产高强度热镀锌钢板及IF钢热镀锌板,常向钢中加入适量的P、Nb、Ti等元素。Nb、Ti是强碳化物形成元素,可减少固溶碳含量,从而减小了对镀层暴突结构生成的抑制作用。 %时,η相变薄,ξ相和δ1相生长很快,在η相变薄甚至无η相的地方,镀层出现无光泽的斑点,使镀层的粘附性变坏。磷易在晶界偏析,降低晶界反应活性,从而抑制暴突结构的形成。一般认为,磷在晶界的偏析量随钢中碳含量的减小而增加,因而在含Nb或Ti的IF钢中添加适量的P,可有效地抑制暴突结构的生成。
锌液成分对热镀锌的影响
1 铝的影响 由于铝对铁的亲合力强,锌液中铝优先在钢基表面形成很致密的,薄且韧的Fe-Al金属间化合物(Fe2Al5、FeAl3),并牢固地附在钢基表面,起粘附镀层的媒介作用;同时可抑制Fe-Zn合金层的生长(特别是抑制脆性的ξ相的生长),从而改善镀层韧性。 %时,随着铝含量的增加,锌液的粘度增大,流动性降低,纯锌层增厚。同时,铝还与锌液中的氧化铁、氧化锌等杂质结合,并能上浮到锌液表面易于去除,可提高镀层纯度使镀层韧性增强,加工成型性提高。但是,加入过多的铝使铁在锌液中的溶解度降低,以致生成更多的锌渣,且铝本身也极易氧化生成Al2O3浮渣,影响镀锌带钢表面质量。