50/50g熱鍍鋅理論、、鋅金屬擴散原理與鍍鋅層形程 鋼鐵表面熱鍍鋅固態(tài)金屬與液態(tài)金屬間反應擴散程世紀初少者事面理論研究都研究鐵-鋅反應力著手找決定擴散層結(jié)構(gòu)重要素各素間相互關系確定擴散層規(guī)律研究證明擴散層厚度給定溫度主要取決于擴散間由式表示：y2=2Pt式 y-----擴散層厚度微米 t----擴散間； 2P---系數(shù)微米2/由式2-1知給定溫度擴散層厚度按照擴散間呈拋物線規(guī)律增加 難熔金屬易熔金屬溶解由于擴散層面增加面液體金屬溶解情況復雜所研究擴散層界面濃度能變化使增規(guī)律偏離拋物線液態(tài)金屬熔物呈飽狀態(tài)或者難溶金屬易溶金屬般溶解（例由于熔點相差太）拋物線規(guī)律才保持確 研究鐵-鋅互擴散已證實符合拋物線г相相與溶體金屬直接接觸并具鮮明邊界（即邊界變） 所情況y2與t保持著線性關系每拋物線平均參數(shù)2P則取決于直線與T軸間傾斜角切各同溫度2P數(shù)值便研究擴散系數(shù)隨溫度變化情形 固態(tài)難溶金屬與液態(tài)易溶金屬互相作用間相層形序并隨符合于接觸面平衡條件實際反應初期所形相結(jié)構(gòu)與都該系易溶相通研究鐵-鋅反應已證實擴散層間相（即鍍鋅層合金層）形程兩種基本程進行：第鐵溶解鋅第二形金屬化合物1、 鐵溶解液態(tài)鋅程 熱鍍鋅鐵原跑液態(tài)鋅形定濃度溶液種溶液濃度低于該溫度飽濃度（鍍鋅間短）則該反應程產(chǎn)固相于鐵試鋅液取其表面結(jié)晶或者種共晶（FeZn7+Zn）或者共晶夾著余均勻布FeZn7晶體鐵溶解液體鋅濃度于該溫度飽濃度（鍍鋅間）則反應程FeZn7晶體應形并且顯相應鐵表面始同些單FeZn7晶體鐵表面剝?nèi)芤簯B(tài)合金單位間內(nèi)溶解掉物質(zhì)量Dq/dt作溶解速度2、 形金屬化合物Fe5Zn21程形金屬化合物Fe5Zn21程顯第種程平行、直接聯(lián)系進行并非擴散程純粹反應程研究證實化合物Fe5Zn21并始便形至少經(jīng)定間才現(xiàn)段推遲間般稱孕育期t倒數(shù)1/t稱化合物Fe5Zn21形速度給定熱鍍鋅條件鍍鋅層合金層厚度及結(jié)構(gòu)主要取決于所說鐵溶解速度金屬化合物形速度比關系鐵鋅溶解速度等于或稍微于Fe5Zn21形速度則試浸入液態(tài)鋅早段間內(nèi)鐵鋅溶解并形共晶與FeZn7晶體久便形化合物Fe5Zn21力阻止鐵進步溶解鐵鋅溶解速度比Fe5Zn21形速度則由于與液態(tài)鋅相接觸試面鐵快跑溶液所表面形Fe5Zn21反應便減慢化合物Fe5Zn21完全形Fe5Zn21形速度于鐵溶解速度則鍍鋅始Fe5Zn21便首先形并阻止鐵進步溶解種情況鍍鋅層合金層能由種Fe5Zn21晶體組實踐證明鍍鋅間較短能形結(jié)構(gòu)止前面所討論都鋼鐵純鋅熱鍍鋅所發(fā)程金屬化合物Fe5Zn21與鋼基間結(jié)合力非薄弱所Fe5Zn21鍍鋅層粘附性利二、鍍鋅層結(jié)構(gòu)性質(zhì)久少者事鐵—鋅合金系統(tǒng)圖研究工作直本世紀三十代末主要由西拉姆（Schramm）工作使鐵—鋅狀態(tài)圖起重改變種狀態(tài)圖直沿用至今（見圖6-1）載 (36 KB)2009-7-24 23:26圖6-1 鐵鋅合金系統(tǒng)圖由狀態(tài)圖看鍍鋅溫度450~670℃范圍內(nèi)所產(chǎn)相層由鐵始其順序：（1） α固溶體鋅溶入鐵所形溫度450℃其含量約6%層內(nèi)含冷卻室溫呈細散布析г相；（2） α+г共晶混合物；（3） г相化合物Fe5Zn21基礎間金屬相；（4） г+δ1包晶混合物；（5） δ1相FeZn7基礎間金屬相；（6） δ1相+ξ相包晶混合物；（7） ξ相FeZn13基礎間金屬相；（8） η相幾乎由純鋅組含微量鐵（0.003%）固溶體 熱鍍鋅產(chǎn)實際獲鍍層其結(jié)構(gòu)定完全含述八相層實踐證明鍍件鋅液浸沒間短α固溶體根本形另外α+г共晶、г+δ1包晶、δ1+ξ包晶別623℃、672℃、530℃溫度才能形所鍍鋅溫度450~470℃范圍內(nèi)述四相層形能形г相、δ1相、ξ相、η相等四相層浸鋅間極短例5秒左右г相形η相幾乎由純鋅組稱純鋅層鋅鐵合金層存δ1相ξ相各相層結(jié)構(gòu)參數(shù)性質(zhì)見表6-1http://lqefei.blog.163.com/edit/熱鍍鋅博客表6-1 各種鐵鋅合金層晶體結(jié)構(gòu)性質(zhì)相名稱 式 鐵含量 晶體結(jié)構(gòu) 顯微硬度HD 性質(zhì)原（%） 重量（%）α鋅鐵固溶體 — 80~100 體立 150гFe5Zn21 23.2~31.1 20.5~28 體立 于515 脆性δ1FeZn7 8.1~13.2 7.0~11.5 六 454 塑性ξFeZn13 7.2~7.4 6.0~6.2 單斜 270 脆性η鐵鋅固溶體 — 0.01~0.02 六緊密排列 37 塑性低碳鋼試浸入450℃鋅液經(jīng)兩獲鍍層結(jié)構(gòu)進行顯微照相發(fā)現(xiàn)鍍鋅層結(jié)構(gòu)由若干順序排列組所組排列順序絲毫差符合于鐵鋅系統(tǒng)狀態(tài)圖沿鍍鋅溫度線部見圖6-2 載 (63.05 KB)2009-7-24 23:26圖6-2 鋅層顯微結(jié)構(gòu)圖圖г相緊靠鋼基體所稱粘附層實際浸鋅間短形δ1相兩種形式現(xiàn)位于鋼基側(cè)晶體排列較密集稱δ1密相；另側(cè)較稀疏稱δ1稀相研究發(fā)現(xiàn)δ1密相晶體速度于速度晶體密集δ1稀相晶體速度于速度所晶體少并呈現(xiàn)柵欄態(tài)由稱做柵狀層表現(xiàn)較稀疏狀態(tài)圖知直640℃種δ1相都穩(wěn)定ξ相位于δ1相純鋅層間呈柱狀或束狀并且沒δ1相致密450℃ξ相形致密層保護δ1相；490℃ξ相連續(xù)形鋅滲入ξ晶體間直接與δ1相起反應；500℃完全形ξ相高溫鍍鋅種ξ結(jié)晶首先部合金層脫落并漂入鋅液所謂漂走層由名液態(tài)鋅些ξ晶粒便形鋅渣沉入鍋底稱作底渣外層η相即純鋅層形鐵-鋅狀態(tài)圖關其厚度取決于氣刀噴吹壓力帶鋼速度等素延展性佳層、 http://lqefei.blog.163.com/edit/熱鍍鋅博客鍍鋅 理論發(fā)展 1、 熱鍍鋅經(jīng)典理論與產(chǎn)實踐矛盾現(xiàn)象期直認造鍍鋅層粘附性易發(fā)鋅層脫落原兩：（1）鋼基表面殘留未原氧化物干擾鐵-鋅合金層形導致鍍層粘附性良；（2）操作條件佳例鍍鋅溫度高、浸鍍間、鋁含量低等素使鐵鋅合金層厚造鋅層脫落熱鍍鋅操作總十強調(diào)爐體密封性爐內(nèi)充原條件并且準確控制各產(chǎn)素力爭獲盡能薄鐵-鋅合金層產(chǎn)實踐現(xiàn)反現(xiàn)象即些產(chǎn)品雖鐵鋅合金層薄且鋼基表面殘留氧化物其鍍層粘附性另外些具較厚鋅鐵合金層產(chǎn)品鍍層若改變操作條件即保持鋅液鋁含量變情況減慢鍍鋅速度（即延浸鋅間）、提高帶鋼入鋅鍋溫度使種產(chǎn)品鍍層粘附性改善種現(xiàn)象熱鍍鋅經(jīng)典理論相互矛盾2、 熱鍍鋅層粘附機理熱鍍鋅經(jīng)典理論認加鋁熱鍍鋅希望γ相優(yōu)先形相四晶格各向擴散速度相等所擴散速度較慢能形較薄鐵-鋅合金層加鋁熱鍍鋅認能形阻止擴散鐵-鋁相層獲較薄合金層實際發(fā)現(xiàn)薄鐵鋅合金層定都具鍍層粘附性說明鐵鋅合金層厚薄絕決定鍍層粘附力唯標準鐵鋅合金層結(jié)構(gòu)含鋁量能起更加重要作用根據(jù)熱鍍鋅理論研究鍍層附著力取決于鐵-鋅合金層厚薄取決于鋼基鐵-鋅合金層間由Fe2Al5形間層隨著帶鋼入鋅鍋溫度提高鍍鋅間延僅鐵-鋅合金層厚度增加且間層鋁含量同升情況鍍層粘附力般所提高合金層吸鋁量愈高則鍍層粘附性愈；合金層吸鋁量僅取決于鋅液鋁含量且更程度取決于浸入鋅液帶鋼溫度凝固程直進行低于擴散反應所需要溫度止鋅熔點比鋁熔點更接近鋅液溫度鋅擴散能力較所鋅化合物或鐵-鋅化合物向含鋁間層擴散或者定式首先與間層鐵-鋁化合形鐵-鋁化合物鐵-鋅化合物凝聚層并且作相混合體共由于鋁鐵比鋅鐵較熱力親力所加鋁帶鋼熱鍍鋅溫度間影響總優(yōu)先鋼基表面形鐵-鋁化合物薄均質(zhì)間層能夠牢固附著鋼基表面實際起粘附鍍層媒介質(zhì)作用熱鍍鋅由于種素交織起鍍層形程錯綜復雜通列模擬程扼要說明鋅層形步驟（1）帶鋼表面氧化鐵皮經(jīng)原爐原海綿狀純鐵其表面已處于化狀態(tài)并且經(jīng)退火爐冷卻段已帶鋼冷卻所要求入鋅鍋溫度例480℃（2）帶鋼浸入鋅液兩程同發(fā)帶鋼熱量傳遞給鋅液同導致自身溫度降并基本與鋅液溫度保持平衡例460℃；二Fe2Al5間相層始形并達定厚度（3）鐵與液態(tài)鋅間進行反應擴散鐵-鋅合金層始形并繼續(xù)由于Fe2Al5間層阻止作用使擴散程進行比較緩慢（4）帶鋼離鋅鍋其表面帶液態(tài)鋅始冷卻并直冷卻鋅凝固點419℃（5）液態(tài)鋅凝固結(jié)晶并表面形層致密氧化膜（6）固態(tài)鋅冷卻述鍍層形程完全看步驟2獲良鍍層關鍵區(qū)間形完整鍍層粘附媒介物——Fe2Zn5間相層研究證明間層形需要定溫度間若提高鋅液鋁含量加速層形帶鋼熱鍍鋅浸鋅溫度、間鋅液含鋁量三條件具備則Fe2Zn5間相層易形或者形完整由于鍍層缺乏粘附媒介質(zhì)所鐵-鋅合金層薄其鍍層粘附力差稍微彎曲即發(fā)鋅層脫落若改變操作條件例：提高帶鋼入鋅鍋溫度、延浸鋅間（即降低帶鋼運行速度）或增加鋅液鋁含量便促使間層形具備完整粘附媒介質(zhì)則鍍層附著力才能獲改善良操作條件鋅液溫度高、浸鋅間或帶鋼離鋅鍋沒及冷卻鐵、鋅繼續(xù)向含鋁間相層擴散間層厚度增情況降低鋁濃度鋅或鐵-鋅超含鋁間層溶解度便形富鋅固溶體則粘附介質(zhì)作用遭破壞同間層失阻止擴散作用帶鋼熱鍍鋅說鍍層鋁含量衡量粘附強度重要標準鋼基表面間層含較高鋁量僅獲良鍍層粘附力必要條件充條件鋅Fe2Al5間層溶解飽形貧鋅固溶體層才能起粘附作用阻止鐵、鋅擴散作用并形薄鐵-鋅合金層鍍層粘附性較若鋅Fe2Al5間層溶解度達飽形富鋅固溶體間層鋁絕含量雖沒減少鋁百含量卻顯著降同鋅飽破壞Fe2Al5間層均質(zhì)性由便使間層喪失粘附作用阻止擴散作用并且形較厚鐵-鋅合金層鍍層附著力同變壞四、鋅液各元素熱鍍鋅影響加鋁熱鍍鋅鋅液所含鋁熱鍍鋅影響強烈元素關于面知識已前面討論除鋁外其元素通微量雜質(zhì)存于原料鋅錠鐵-鋅合金層形及鍍層厚度塑性作用都極其微達某種目專門向鋅液加入定量類金屬能同形式熱鍍鋅發(fā)影響：提高或降低鋅液熔點；增加或減少鋅液表面張力粘度；擴或縮表面結(jié)晶鋅花；使元素本身進入鍍鋅層各相層并改變結(jié)晶相組、厚度形速度等1、 鉛影響自界存總鉛、鋅共礦床冶煉鋅雖經(jīng)精餾各級品鋅仍含定量鉛值注意熱鍍鋅總特意向鋅液添加些鉛450℃鋅液鉛溶解極限1.5%超飽濃度進步加鉛則導致鋅鍋底部現(xiàn)鉛層鉛存降低鋅液粘度表面張力由便能增鋅液鐵表面浸潤能力熱鍍鋅向鋅液加鉛使鍍層表面獲美麗鋅花同改善鋅液鋼板浸潤條件縮短帶鋼浸潤間2、 鐵影響鋅液溫度450℃鐵鋅液溶解度（即飽濃度）0.03%若鐵量繼續(xù)增加則鐵便與鋅結(jié)合鐵-鋅合金沉入鍋底即所謂底渣外鐵易鋁結(jié)合底渣減少效鋁含量使鍍層粘附性變壞另外鐵存增加鋅液粘度表面張力惡化鋅液鋼板潤濕條件使鍍鋅間延3、 銻影響鋅液加入銻獲美麗鋅花4、 其元素影響除元素外些其雜質(zhì)元素數(shù)由于與鋅礦石共冶煉鋅沒除干凈留（鎘、錫、銻）產(chǎn)程避免帶入（鐵）鋅液雜質(zhì)元素含量鍍鋅造些影響其主要列幾面：4.1 影響鍍層性質(zhì)結(jié)構(gòu)增加或減少鐵鋅液溶解速度（鎘、銻）使鐵鋅合金層變厚或減薄增加或降低鋅液流性使純鋅層減薄或加厚（鐵）增加鋅脆性使鍍層變脆（砷）；4.2 改變鋅層抗蝕性使鋅層抗蝕性提高或降低；4.3 改善鍍層外觀使鋅花形狀、、顏色發(fā)變化；五、鋼基板各元素熱鍍鋅影響1、 碳影響鋼含碳量愈高鐵-鋅反應愈強烈鐵損失越鋼基參加反應愈強烈即鐵-鋅合金層變愈厚使鍍鋅層粘附性變壞適合熱鍍鋅用原板含碳量應0.15%低碳鋼板2、 硅影響鋼基硅含量較高給熱鍍鋅帶困難般認含硅量較高鎮(zhèn)靜鋼能用熱鍍鋅故期半采用含硅量于0.07%沸騰鋼作熱鍍鋅原板經(jīng)驗證明鋼基硅含量高引起鍍鋅層鐵-鋅合金層ξ相劇烈增厚形灰色鍍層使鍍鋅層粘附性變壞鋼基板含較高硅熱鍍鋅所產(chǎn)利影響已公認其作用原理相復雜般認鋼板硅熱鍍鋅影響主要取決于二氧化硅取決于游離態(tài)硅原主要硅原體積較并且硅氧具較親力退火爐難氫氣原鋼板加熱或罩式爐進行再結(jié)晶退火引起硅表面富集并發(fā)列化反應：Si + O2 = SiO2Si +2FeO = SiO2 + 2Fe僅鋼板表面且內(nèi)部形層SiO2氧化膜鍍鋅即灰色鍍層觀察金相組織發(fā)現(xiàn)灰色鍍層脆性ξ相特別發(fā)達導致鐵-鋅合金層劇烈增造鍍層粘附性降由見鋼板SiO2影響熱鍍鋅主要素3、 鈦影響鈦產(chǎn)低合金高強度熱鍍鋅板主要添加元素鍍鋅程并沒太影響鋼板機械性能定影響由于鈦與碳氮具較親力鋼TiCTiN狀態(tài)存碳氮引起鋼材效主要元素所鋼含鈦固定氮碳鋼材防化具重要作用4、 錳、磷、硫低碳鋼般含錳、磷、硫較少實踐證明鋼錳硫含量鍍鋅層結(jié)構(gòu)影響鋼磷熱鍍鋅卻顯著壞影響含磷量0.15%左右η相變薄ξ相δ1相快η相變薄甚至完全沒η相鍍層便現(xiàn)光澤斑點并且使鍍層粘附性變壞
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。