Отправить статью по E-mail ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ ВЫДЕРЖКИ В РАСПЛАВЕ НА МОРФОЛОГИЮ ЦИНКОВОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЯХ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КРЕМНИЯ
- Авторы: Головач А.М.1, Дмитриева М.О.1, Бондарева О.С.1, Мельников А.А.1
-
Учреждения:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
- Выпуск: № 2 (2020)
- Страницы: 23-31
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/38
- DOI: https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-2-23-31
- ID: 38
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Формирование цинкового покрытия на сталях в процессе горячего цинкования обуславливается такими факторами, как температура процесса, время выдержки, химический состав стали, особенно содержание в ней кремния. В 40-х годах XX века Р.В. Санделин (R.W. Sandelin) описал процесс значительного ускорения реакции между железом и цинком при содержании кремния в стали 0,06-0,10 %. Существуют разные способы контроля реактивности кремния, однако самым простым способом управления толщиной покрытия является правильный выбор времени выдержки изделия в расплаве. Цель работы - определение влияния времени выдержки в расплаве на толщину и микроструктуру образующегося покрытия на сталях с различным содержанием кремния С235 (Si=0,02 %), Ст3пс (Si=0,04 %), Ст3сп (Si=0,17 %), 09Г2С (Si=0,6 %). Химический состав сталей для количественного определения кремния проводился с помощью метода искровой спектроскопии. Установлено, что толщина покрытия на стали растет с течением времени выдержки в расплаве по параболическому закону. Особенно интенсивный рост толщины покрытия с увеличением времени наблюдается на реактивных сталях с содержанием кремния 0,04 % и высококремнистых сталях с содержанием кремния 0,6 %. На реактивной стали также обнаружен значительный рост разнотолщинности. Анализ микроструктуры покрытия проводился с использованием растрового электронного микроскопа TESCAN Vega SB, он показал, что рост покрытия обусловлен особенностями строения ζ-фазы. Анализ тройной диаграммы Fe-Zn-Si позволил сделать вывод, что при содержании кремния в стали 0,04 % и 0,6 % в системе протекает эвтектическая реакция распада жидкости на смесь фаз ζ+η+FeSi. Этот процесс приводит к прямому контакту расплава и стальной основы и ускоряет взаимную диффузию железа и цинка. В результате интенсивно образуется ζ-фаза, что приводит к стремительному росту толщины покрытия.
Ключевые слова
Об авторах
А. М. Головач
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Автор, ответственный за переписку.
Email: machete.ru2016@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1329-3001
студент
РоссияМ. О. Дмитриева
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: mdmitr1ewa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4874-9278
студент
РоссияО. С. Бондарева
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: osbond@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4273-2483
кандидат технических наук, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения
РоссияА. А. Мельников
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: melnickov.alex@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1953-3670
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения
РоссияСписок литературы
- Знаменский Ю.П. Цинкование погружением. Обнинск, 2012. 546 с.
- Maass P., Peissker P. Handbook of Hot-Dip Galvanization. Germany: Wiley-VCH, 2011. 494 p.
- Sandelin R.W. Galvanizing characteristic of different types of steel // Wire and wire product. 1940. Vol. 15. № 11. P. 655-660.
- Тарасова А.А. Особенности цинкования кремнийсодержащих сталей. М.: Металлургия, 1984. 72 с.
- Kodras M.S., Niessen P. Siliconinduced destabilization of galvanized coatings in the sandelin peak region // Metallography. 1989. Vol. 22. № 3. P. 253-267.
- Tang N.Y. Control of Silicon Reactivity in General Galvanizing // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2008. Vol. 29. № 4. P. 337-344.
- Xu B., Phelan D., Dippenaar R. Role of silicon in solidification microstructure in hot-dipped 55 wt% Al-Zn-Si coatings // Materials Science and Engineering A. 2008. Vol. 473. № 1-2. P. 76-80.
- Che C., Lu J., Kong G., Xu Q. Role of silicon in steels on galvanized coatings // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2009. Vol. 22. № 2. P. 138-145.
- Kania H. Kinetics of growth and structure of coatings obtained on sandelin steels in the high-temperature galvanizing process // Solid State Phenomena. 2014. Vol. 212. P. 127-132.
- Liberski P., Tatarek A., Mendala J. Investigation of the initial stage of hot dip zinc coatings on iron alloys with various silicon contents // Solid State Phenomena. 2014. Vol. 212. P. 121-126.
- Inoue J., Miwa S. and Koseki T. Effect of Si content in steel on formation of Fe-Zn intermetallic compound layer at pure Zn melt/steel interface // Tetsu-To-Hagane / Journal of the Iron and Steel Institute of Japan. 2014. Vol. 100. № 3. P. 390-396.
- Tu H., Song Y.-Y., Liu Y., Lü W., Su X.-P., Peng H.-P., Wu C.-J. Effect of Silicon on Microstructure and Growth Kinetics of Hot-Dip Galvanized ZnAl4 Coatings // Fenmo Yejim Cailiao Kexue yu Gongcheng / Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy. 2015. Vol. 20. № 6. P. 815-821.
- Pokorny P., Kolisko J., Balik L., Novak P. Reaction kinetics of the formation of intermetallic Fe - Zn during hot-dip galvanizing of steel // Metalurgija. 2016. Vol. 55. № 1. P. 111-114.
- Sepper S., Peetsalu P., Kulu P., Saarna M., Mikli V. The role of silicon in the hot dip galvanizing process // Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. 2016. Vol. 65. № 2. P. 159-165.
- Bellini C., Carlino F., Natali S. Analysis of the Al and Ti additions influences on phases generation and damage in a hot dip galvanizing process // Procedia Structural Integrity. 2019. Vol. 18. P. 688-693.
- Min T., Gao Y., Huang X., Gong Z., Li K., Ma S. Effects of aluminum concentration on the formation of inhibition layer during hot-dip galvanizing // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2018. Vol. 127. P. 394-402.
- Samanta S., Halder A.K., Deo Y., Guha S., Dutta M. Effect of Mn and Cr on the selective oxidation, surface segregation and hot-dip Zn coat ability // Surface and Coatings Technology. 2019. Vol. 377. Art. 124908.
- Xu W., Wei L., Zhang Z., Liu Y., Chou K.-C., Fan H., Li Q. Effects of lanthanum addition on the microstructure and corrosion resistance of galvanized coating // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 784. P. 859-868.
- Shibli S.M.A., Meena B.N., Remya R. A review on recent approaches in the field of hot dip zinc galvanizing process // Surface and Coatings Technology. 2015. Vol. 262. P. 210-215.
- Sha C., Liu S., Du Y., Xu H., Zhang L., Liu Y. Experimental investigation and thermodynamic reassessment of the FeSiZn system // Calphad: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. 2010. Vol. 34. № 4. P. 405-414.
Дополнительные файлы
