热浸镀中硅反应性研究.pdf

热浸镀中硅反应性研究 菱趄壬‘李智尹付成潘世文 1 湘潭大学材料工程系， 湖南省湘潭市41 关键词： 热浸镀； 硅反应性： 动力学 。 0．引言 热浸镀锌是一种用来防．I}=腐蚀保护钢件的最常用的技术，在生产实际中得到广泛的应 r和rI层很薄，两层很难区分，6和‘层厚．镀层生长为扩散控制，铁损与时间早抛物线 关系。大部分钢中都含有一定鲑的硅，它是作为钢中强化元素或连铸除氧等而被引入的。 而在一般热镀锌时，如果钢中含有少麓硅将使镀层迅速增厚，表面节灰色或暗灰色，有时 还形成局部爆发组织，使表面粗糙，且镀层和基体结合较弱易剁落。这种现象在镀锌工业 中称为硅反应性(Silicon reactivity)。硅反应性冈其降低镀锌层质量且增加锌的消耗而长期 困扰着镀锌．r=业，这种硅反应性机理至今还没完全弄清，特别是必威体育精装版的有关硅反应性的解 释均建立在‘相与化合物FeSi之间不存在相平衡的错误的假设上。所以进一步研究硅在热 镀锌盼作用很有必要。 1．实验结果和讨论 镀层部分地方火稳由层状变为爆发 性组织而快速生K，形成的厚镀层土要 由大量细小的(品粒和液体构成，形成液 体通道，靠近基体有Diffuse△层(在 4500C为6相+液体)。液体可以通过液 体通道侵蚀基体，铁损与时间早线性关 系，生长为界面反应控制，图l为镀层 显微组织· 幽1．含硅o．32％桀体在锌池中5分钟形成镀层显微组织． 当钢进入锌液，基体与锌液之间是 Ⅱ稳平衡，根据我们的热力学计算，钢板附近锌液中的铁含量达劁6．75at％，与相的成分 ．157． 相近，适合‘相形核，‘相首先在液相中形核生长。当没有第三组元时，形成致密‘相层， 随后6相层生成，形成平整镀层组织，整个镀层生长满足抛物线规律。 当钢中存在硅时，在镀层生K，砖在6 层和(层相界附近的6相区、相界和c：：相品界 富集。根据我们对Zn．Fe．Si二元体系的评估 计算，硅的化学位是随着锌含簟的增加而迅 速提高，冈此镀层中的硅有向铁含量高的物 相富集的趋势。而相中硅的溶解度儿乎为 零，因此硅在6层和(层相界附近的6相、相 幽2．550。C纯铁高温热镀锌镀层，6相中出现了 界和‘相晶界富集。为了排除c；相的干扰．在 人量裂纹，裂纹中是液体． 5500C进行了高温热镀锌，因为在此温度时( 相消失。6与液体直接接触。如幽2所示， 6相与锌液体直接接触产生破碎的 Diffusse．A组织(6+Liq)。 在前面分析的基础上，川扩散通道理 论来描述硅的反应性。钢板进入锌液，铁 溶解的同时，砖也溶入锌液，由丁．铁与硅 有较强的吸引，硅与锌的交互作．Hj较弱，0 。 硅将在基体面上富集。FhT‘61对硅的溶解o 5 E-3 10MoLE‰I盏囟为∞ 度几乎为零，在其生K时将硅排出，‘相品 幽3．镀层中的扩散通道示惫图。 粒间液体硅浓度升高，‘相品界附近存在液 体来容纳硅，扩散通道开始就超越‘相，并切割‘相和液相的Tieline线，如图3所示，这时 液相出现在‘相品界，穿过‘相与外面的锌液连接，形成液体通道，致密的‘相层难以形成， 液体直接与6相接触，液体可以沿着微裂纹腐蚀6相，形成破碎的Diffuse．△(6相+锌液) 区域。 2．结论 分析了含硅钢镀层生长过程中的硅富集和Diffusse．A组织形成的原因，用扩散通道理 论解释了硅的反应性机理。 本：【作得到国家白科基金和教育部新世纪优秀人才培养计划基金 NCET-04．778资助。参考文献(略) ．158．