硅反应性及合金元素对热浸镀锌影响的研究

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1、博士学位论文摘要热浸镀锌是一种用以保护钢件免受腐蚀的、在工业上广泛应用的技术。但是，含硅量高于0．07wt％的钢在一般镀锌时，会出现镀层外观质量差、厚度较大、易于从基体上剥落等镀锌工业中所指的硅反应性现象。含磷的钢热浸镀锌时也会出现与含硅钢相似的现象。到目前为止，关于硅反应性的形成机理，还存在着很大的争议；在控制硅反应性方面，也没有一种完全有效的办法。因此，对于含硅(或磷)钢的热浸镀锌，还有许多基础工作要做。本研究就是围绕热浸镀锌的这些基础问题而开展的。在本研究工作中，进行了固态Zn／Fe、Zn／Fe．Si扩散偶实验，分析了硅对锌．铁金属间化

2、合物形成的影响及其生长动力学规律。在Zn／Fe、Zn／Fe．Si扩散偶中，总扩散层的生长均为抛物线形式，但是，硅的加入使得Z11／Fe．Si扩散层组织中6相的生长受到严重抑制，并且，6层与‘层间的界面变得极不规则，6相呈不连续小岛状突起伸入到<中。硅的加入量对扩散层组织及合金层总厚度影响不大。测试了与硅反应性相关的Zn-Fe．P和Zn．AI—P两个三元系的450℃等温截面的富锌部分，得到了这两个体系在热浸镀锌温度下的相平衡关系。在Zn．Fe．P三元系450℃等温截面的富锌．铁部分，存在8个三相平衡；在Zn．AI-P三元系450℃等温截面的富锌

3、部分，存在3个三相平衡；磷在液锌、o【．Fe以及4个Zn．Fe化合物中的溶解度都非常低。根据所得到的相图，分析了磷对热浸镀锌组织的影响。含磷钢基体热浸镀锌时，镀层将出现硅反应性的现象。为了解锌池中铋对锌铁反应的作用，实验测试了Zn-Fe．Bi三元系的450℃等温截面。该截面中存在5个三相平衡和6个两相平衡，没有发现三元新相形成。铋在四种Zn．Fe化合物和0【一Fe中溶解度极低，而铁在富锌相中也几乎不溶。根据热浸镀锌温度下该体系的相平衡信息，分析了锌池中的铋对热浸镀锌组织的影响。铋对控制硅反应性没有作用。用工业纯铁和含硅钢进行热浸镀锌，系统地研

4、究了浸镀温度、钢基中硅含量以及硅磷协同作用对热浸镀锌镀层组织的影响，分析了工业纯铁和含硅钢镀层生长动力学规律。工业纯铁和含硅钢随温度升高，镀层厚度的变化规律相似，但是其镀层生长动力学不同。在450℃博士学位论文摘要的锌池中进行热浸镀锌时，工业纯铁镀层总厚度呈抛物线增加，镀层生长由扩散控制，含硅钢镀层总厚度呈线性增加，其生长由界面反应控制。硅促进了<相的生长而阻碍6相的生长，与固态扩散偶中硅对<相和6相的作用一致。在同时含硅和磷的钢基体中，当有效硅含量达到O．07叭％时，镀层组织呈现出硅反应性组织的特征，镀层较厚。基于对Zn．Fe．Si三元系4

5、50℃等温截面扩散通道的分析，提出了热浸镀锌中硅反应性的模型。当硅浓度较低的钢镀锌时，开始生成正常层状组织。由于硅在晶界和相界富集，导致扩散通道超越(相，并切割<相和液相的共轭线，这时液相出现在‘相晶界形成液体通道，液锌可以通过6相侵蚀基体，整个镀层生长由液相与6相反应速度决定，生长速度保持不变，即镀层生长为线性规律，反应性组织的形成存在孕育期。当钢中硅浓度较高时，扩散通道开始就超越c=相，并切割‘相和液相的共轭线，反应性组织的形成不需要孕育期。关键词硅反应性，扩散偶，相平衡，热浸镀锌，金属间化合物II博上学位论文AB．STRACTABSTR

6、ACTHot—dipgalvanizingisawidespreadusedindustrialtechnologyinprotectingsteelfromcorrosion．ButwhenthecontentofSiinsteelishigherthan0．07wt％，thecoatingbecomethickerwithpoorappearance，andiseasilyflakedfromthebasesteelinbatchgalvanizing．TIlisiscommonlyknownassiliconreactivity．Pho

7、sphorus-containingsteelbehavesinananalogousmannerwithsilicon—containingsteelwhengalvanizing．Uptonow,thereisstilllackofconvincingknowledgeaboutthemechanismaboutsiliconreactivity；nomethodswerecompletelyeriectiveinavoidingsiliconreactivity．Therefore，therearealotoffundamentalwo

8、rktodoingalvanizingsteelscontainedsiliconorphosphorous．Theresearchesarecarriedouta