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时间：2018-11-27
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1、第二章热镀锌理论钢铁表面热镀锌是固态难熔金属与液态易熔金属间的反应和扩散过程。铁放入液态的纯锌中时，在铁的表面与锌液发生Fe－Zn反应，在铁锌之间形成一个扩散层。扩散层从铁开始到锌又分为很多相或称中间层、中间相。通过研究证实，扩散层的中间相的形成过程是由两种基本过程来完成的。（1）铁溶解在液态锌中；（2）形成金属化合物。1第一节中间相形成的两个基本过程铁溶解在液态锌中的过程：热镀锌时，铁原子跑到液态锌中形成了一定浓度的溶液（Fe%）。设某温度下的饱和浓度为Fe’%，则：（1）Fe%2、该反应过程中就不产生固相。镀锌完后其表面上的结晶或者是一种共晶（FeZn7+Zn），或者是共晶中夹杂着多余的均匀分布的FeZn7晶体。（2）Fe%>Fe’%（镀锌时间长），则在反应过程中FeZn7晶体就应形成并长大。形成底碴，或造成锌粒缺陷。2第一节中间相形成的两个基本过程形成金属化合物Fe5Zn21的过程：金属化合物Fe5Zn21的形成是一个反应过程，它的形成存在一个滞后现象，这段推迟时间一般称为孕育期t，它的倒数1／t称为化合物的形成速度。在确定的热镀锌条件下，镀锌层的合金层厚度及结构主要取决于铁的溶解速度3、（单位时间内被溶解掉的铁量dQ/dt）和金属化合物形成速度的对比关系。3铁的溶解及化合物的形成（1）当铁的溶解速度≈Fe5Zn21形成速度，早期形成共晶与FeZn7，后形成Fe5Zn21（能有力阻止铁的进一步溶解）。（2）当铁的溶解速度远>Fe5Zn21形成速度，带钢表面上形成Fe5Zn21的这一反应便大大减慢，化合物Fe5Zn21就完全不会形成。（3）当铁的溶解速度＜Fe5Zn21形成速度，则镀锌一开始Fe5Zn21便首先形成，并阻止了铁的进一步溶解。在此情况下，镀锌层的合金层可能只由一种Fe5Zn21晶体组4、成。实践证明，就是镀锌时间较短，也有可能形成这样的结构。上述所讨论的都是钢铁在纯锌中热镀锌时所发生的过程，由于Fe5Zn21与钢基间的粘附力很差，对镀锌层的粘附性影响极大，为了改善这种状态，需在生产中向锌液中加铝来解决。4第二节镀锌层的结构和性质西拉姆Fe-Zn状态图锌含量，重量百分比铁含量，重量百分比温度，℃锌含量，原子百分比5从西拉姆Fe－Zn状态图，可见当镀锌温度在450-670℃的范围内，所产生的相层由铁开始可以得到如下顺序的相：α固溶体，是锌溶入铁所形成的，当温度为450℃时，其含量约为6％。此层内含5、有冷却到室温时呈细小散布析出的γ相；α+γ的共晶混合物；γ相，它是以化合物Fe5Zn21为基础的中间金属相；γ+δ1的包晶混合物；δ1，它是以FeZn7为基础的中间金属相；δ1+ζ的包晶混合物；ζ相，它是以FeZn13为基础的中间金属相；η相，它几乎是由纯锌组成的含有微量铁（0.003％）的固溶体。6在热镀锌生产中，实际获得的镀层，其结构不一定完全含有上述八个相层。实践证明，当镀件在锌液中浸没时间很短时，α固溶体根本不会形成。另外α+γ共晶、γ+δ1包晶、δ1+ζ包晶分别在623℃、672℃、530℃的温度下才6、能形成。所以在镀锌温度为450-470℃的范围内上述四个相层是不会形成的。而只可能形成γ相、δ1相、ζ相、η相等四个相层，当浸锌时间极短在几秒钟，γ相也不会形成，η相几乎由纯锌组成又称纯锌层，铁锌合金层只存在δ1相和ζ相。7部分相层的结构参数和性质相层符号γδ1ζη名称粘附层栅状层漂走层纯锌层Fe含量原子，％23.2-31.38.1-13.27.2-7.4－重量，％20.5-287.0-11.56.0-6.20.003分子式Fe5Zn21FeZn7FeZn13Zn晶格结构体心立方六方单斜密排六方每一晶胞下的原子7、数量52550±8282晶觖常数，埃8.9560-8.9997α=12.86c=57.60C=5.06α=13.65B=7.61β=128。44’α=2.660c=4.9379HD（负荷20克时的显微硬度）>51545427037比重，g/cm37.57.25±0.057.807.14熔点，℃782640530419.4性质脆性的塑性的脆性的塑性的8第三节加铝热镀锌镀层的粘附性机理生产实践中向锌液中投入定量的铝会明显的改善锌层的附着性：含铝量从0.1％开始锌层中的γ相和δ1相的厚度大量的减少；当铝含量达到0.28、％时，γ相和δ1相几乎完全消失，这时镀层仅有两个结构，即由共晶混合物ζ+η和η所组成，这种合金层具有良好的韧性。锌层形成过程如下：A—带钢，B—Fe2Al5中间层，C—Fe-Zn合金层，D—纯锌层，E—镀层外表氧化膜，F—带钢温度变化曲线9加铝热镀锌镀层的粘附性机理在加铝法带钢热镀锌过程中，由于铝对铁比锌对铁有较大的热力学亲合力，Fe-Al的自由焓为40卡／克·原子，大于Fe-Zn的自
2、该反应过程中就不产生固相。镀锌完后其表面上的结晶或者是一种共晶（FeZn7+Zn），或者是共晶中夹杂着多余的均匀分布的FeZn7晶体。（2）Fe%>Fe’%（镀锌时间长），则在反应过程中FeZn7晶体就应形成并长大。形成底碴，或造成锌粒缺陷。2第一节中间相形成的两个基本过程形成金属化合物Fe5Zn21的过程：金属化合物Fe5Zn21的形成是一个反应过程，它的形成存在一个滞后现象，这段推迟时间一般称为孕育期t，它的倒数1／t称为化合物的形成速度。在确定的热镀锌条件下，镀锌层的合金层厚度及结构主要取决于铁的溶解速度
3、（单位时间内被溶解掉的铁量dQ/dt）和金属化合物形成速度的对比关系。3铁的溶解及化合物的形成（1）当铁的溶解速度≈Fe5Zn21形成速度，早期形成共晶与FeZn7，后形成Fe5Zn21（能有力阻止铁的进一步溶解）。（2）当铁的溶解速度远>Fe5Zn21形成速度，带钢表面上形成Fe5Zn21的这一反应便大大减慢，化合物Fe5Zn21就完全不会形成。（3）当铁的溶解速度＜Fe5Zn21形成速度，则镀锌一开始Fe5Zn21便首先形成，并阻止了铁的进一步溶解。在此情况下，镀锌层的合金层可能只由一种Fe5Zn21晶体组
4、成。实践证明，就是镀锌时间较短，也有可能形成这样的结构。上述所讨论的都是钢铁在纯锌中热镀锌时所发生的过程，由于Fe5Zn21与钢基间的粘附力很差，对镀锌层的粘附性影响极大，为了改善这种状态，需在生产中向锌液中加铝来解决。4第二节镀锌层的结构和性质西拉姆Fe-Zn状态图锌含量，重量百分比铁含量，重量百分比温度，℃锌含量，原子百分比5从西拉姆Fe－Zn状态图，可见当镀锌温度在450-670℃的范围内，所产生的相层由铁开始可以得到如下顺序的相：α固溶体，是锌溶入铁所形成的，当温度为450℃时，其含量约为6％。此层内含
5、有冷却到室温时呈细小散布析出的γ相；α+γ的共晶混合物；γ相，它是以化合物Fe5Zn21为基础的中间金属相；γ+δ1的包晶混合物；δ1，它是以FeZn7为基础的中间金属相；δ1+ζ的包晶混合物；ζ相，它是以FeZn13为基础的中间金属相；η相，它几乎是由纯锌组成的含有微量铁（0.003％）的固溶体。6在热镀锌生产中，实际获得的镀层，其结构不一定完全含有上述八个相层。实践证明，当镀件在锌液中浸没时间很短时，α固溶体根本不会形成。另外α+γ共晶、γ+δ1包晶、δ1+ζ包晶分别在623℃、672℃、530℃的温度下才
6、能形成。所以在镀锌温度为450-470℃的范围内上述四个相层是不会形成的。而只可能形成γ相、δ1相、ζ相、η相等四个相层，当浸锌时间极短在几秒钟，γ相也不会形成，η相几乎由纯锌组成又称纯锌层，铁锌合金层只存在δ1相和ζ相。7部分相层的结构参数和性质相层符号γδ1ζη名称粘附层栅状层漂走层纯锌层Fe含量原子，％23.2-31.38.1-13.27.2-7.4－重量，％20.5-287.0-11.56.0-6.20.003分子式Fe5Zn21FeZn7FeZn13Zn晶格结构体心立方六方单斜密排六方每一晶胞下的原子
7、数量52550±8282晶觖常数，埃8.9560-8.9997α=12.86c=57.60C=5.06α=13.65B=7.61β=128。44’α=2.660c=4.9379HD（负荷20克时的显微硬度）>51545427037比重，g/cm37.57.25±0.057.807.14熔点，℃782640530419.4性质脆性的塑性的脆性的塑性的8第三节加铝热镀锌镀层的粘附性机理生产实践中向锌液中投入定量的铝会明显的改善锌层的附着性：含铝量从0.1％开始锌层中的γ相和δ1相的厚度大量的减少；当铝含量达到0.2
8、％时，γ相和δ1相几乎完全消失，这时镀层仅有两个结构，即由共晶混合物ζ+η和η所组成，这种合金层具有良好的韧性。锌层形成过程如下：A—带钢，B—Fe2Al5中间层，C—Fe-Zn合金层，D—纯锌层，E—镀层外表氧化膜，F—带钢温度变化曲线9加铝热镀锌镀层的粘附性机理在加铝法带钢热镀锌过程中，由于铝对铁比锌对铁有较大的热力学亲合力，Fe-Al的自由焓为40卡／克·原子，大于Fe-Zn的自
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