熱鍍鋅影響綜述

1、 熱鍍鋅影響熱鍍鋅影響 因素綜述因素綜述 前言 v生產(chǎn)熱鍍鋅鋼板的難點(diǎn)在于獲得優(yōu)良的鍍層性能， 即良好的鍍層粘附性，優(yōu)良的鍍層加工成型性，美 觀而又能滿足不同用戶需求的表面特性。熱鍍鋅鋼 板鍍層金相結(jié)構(gòu)一般由FeAl層、FeZn合金層、 純鋅層組成，其各自的結(jié)構(gòu)、厚度及表面形態(tài)等決 定了鍍層性能。因而影響熱鍍鋅的因素可歸結(jié)為影 響鍍層結(jié)構(gòu)的因素，主要影響因素有：鋼基化學(xué)成 分、帶鋼表面形態(tài)、鋅液成分、鋅液溫度及帶鋼入 鋅鍋溫度等。 鋼基化學(xué)成分對(duì)熱鍍鋅的影響鋼基化學(xué)成分對(duì)熱鍍鋅的影響 v1碳的影響碳的影響 鋼基中的碳含量對(duì)熱鍍鋅有顯著影響。碳含量 愈高，鐵鋅反應(yīng)愈劇烈，F(xiàn)eZn合金層變厚，使

2、鍍鋅層粘附性變差。因此，熱鍍鋅原板一般選用含 碳量為0.050.15的低碳鋼板。 v 碳以什么狀態(tài)存在也很重要.一般以Fe3C的狀 態(tài)存在 v此外，碳還影響鍍鋅層的表面質(zhì)量。對(duì) 于含碳量高的鍍鋅原板，若退火溫度太 高，碳會(huì)在鋼板表面富集，形成滲碳體， 從而提高鋼板表面張力，降低鋅液對(duì)鋼 表面的浸潤能力，使鋅液不能在鋼板表 面均勻流動(dòng)，在熱鍍鋅時(shí)，形成鋅瘤缺 陷。 v2硅的影響硅的影響 實(shí)踐表明，當(dāng)鋼中硅含量超過0.04時(shí)，高溫 下鍍鋅板表面形成的氧化膜在還原爐中很難被充分 還原，熱鍍鋅后，板面生成很厚的灰白色鍍層，其 粘附性能較差。因此，熱鍍鋅原板一般要求硅含量 0.03。 提高還原溫度，延長

3、還原時(shí)間，提高保護(hù)氣體 中的氫氣含量，或提高帶鋼入鋅鍋溫度，可抑制硅 的表面富集作用，使鋼板表面SiO2得到充分還原， 可使鍍層的粘附性得到改善，從而在熱鍍鋅線上可 生產(chǎn)出含硅量較高（0.5）的一般沖壓用高強(qiáng)度 鋼板（390490MPa）。 v3鋁的影響鋁的影響 熱鍍鋅原板一般采用低碳鋁沸騰鋼。鋼中鋁與 氮化合生成氮化鋁，通過適宜的軋制、退火工藝可 控制氮化鋁的固溶和析出，使帶鋼形成有利于深沖 的強(qiáng)的結(jié)構(gòu)和餅形晶粒，提高鋼帶的沖壓成型性能 和抗時(shí)效性。鋁的存在（0.2Al）其在晶界的偏 聚，降低了界面的反應(yīng)活性，可抑制結(jié)構(gòu)的形成 。 但在連續(xù)退火時(shí)，Al也易在帶鋼表面富集，形成氧 化物質(zhì)點(diǎn)，降

4、低鋼板對(duì)鋅液的浸潤性。因而，一般 將鋁沸騰鋼中的Als含量控制在約0.02左右。 v4銅的影響銅的影響 鋼中含銅可顯著提高熱鍍鋅板的耐腐蝕 性。但在加熱時(shí)，由于鐵易氧化，銅不易氧 化，且銅在奧氏體中的溶解度有限，當(dāng)帶鋼 溫度下降時(shí)，銅便析出，積存于奧氏體晶界。 所以在熱軋過程中，隨著氧化鐵皮的不斷剝 落，鋼表面會(huì)形成銅的富集區(qū)。因?yàn)殂~和鋼 的延伸率不同，所以在軋制過程中鋼表面會(huì) 出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋。 v酸洗后該缺陷更明顯，冷軋后亦不易消除， 鍍鋅之后即在板面形成和軋制方向一致的類 似原板劃傷或條狀結(jié)疤的條痕缺陷。試驗(yàn)證 明，此網(wǎng)紋缺陷在含銅量超過0.3時(shí)最易出 現(xiàn)，所以熱鍍鋅原板的銅含量一般要求不高

5、 于0.15。 v5其它元素的影響其它元素的影響 為了生產(chǎn)高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼板及IF鋼熱鍍鋅板， 常向鋼中加入適量的P、Nb、Ti等元素。Nb、Ti是 強(qiáng)碳化物形成元素，可減少固溶碳含量，從而減小 了對(duì)鍍層暴突結(jié)構(gòu)生成的抑制作用。 當(dāng)鋼中磷含量達(dá)0.15時(shí)，相變薄，相和1 相生長很快，在相變薄甚至無相的地方，鍍層出 現(xiàn)無光澤的斑點(diǎn)，使鍍層的粘附性變壞 。磷易在晶 界偏析，降低晶界反應(yīng)活性，從而抑制暴突結(jié)構(gòu)的 形成。一般認(rèn)為，磷在晶界的偏析量隨鋼中碳含量 的減小而增加，因而在含Nb或Ti的IF鋼中添加適量 的P，可有效地抑制暴突結(jié)構(gòu)的生成 。 鋅液成分對(duì)熱鍍鋅的影響鋅液成分對(duì)熱鍍鋅的影響 v1鋁的影

6、響鋁的影響 由于鋁對(duì)鐵的親合力強(qiáng)，鋅液中鋁優(yōu)先在鋼基表面形成 很致密的，薄且韌的FeAl金屬間化合物（Fe2Al5、 FeAl3），并牢固地附在鋼基表面，起粘附鍍層的媒介作用； 同時(shí)可抑制FeZn合金層的生長（特別是抑制脆性的相的 生長），從而改善鍍層韌性。 當(dāng)鋅液中鋁含量低于0.5時(shí)，隨著鋁含量的增加，鋅 液的粘度增大，流動(dòng)性降低，純鋅層增厚。同時(shí)，鋁還與鋅 液中的氧化鐵、氧化鋅等雜質(zhì)結(jié)合，并能上浮到鋅液表面易 于去除，可提高鍍層純度使鍍層韌性增強(qiáng)，加工成型性提高。 但是，加入過多的鋁使鐵在鋅液中的溶解度降低，以致生成 更多的鋅渣，且鋁本身也極易氧化生成Al2O3浮渣，影響鍍 鋅帶鋼表面質(zhì)量

7、。 v同時(shí)，鋁含量過高，鍍鋅產(chǎn)品耐CuSO4侵蝕 能力降低。所以，在帶鋼連續(xù)熱鍍鋅中，鋁 含量一般控制為0.150.20。目前已開 發(fā)了ZnAl系列熱鍍鋅板，與普通鍍鋅板相 比，具有相同的鍍層粘附性，但由于鋅的犧 牲保護(hù)作用及鋁的非動(dòng)態(tài)作用，鍍層的耐蝕 性卻是普通鍍鋅層的幾倍。 v2鉛的影響鉛的影響 鉛可使鍍層表面獲得大鋅花。由于鉛的熔點(diǎn)低， 所形成的PbZn固溶體可降低鋅液熔點(diǎn)，延長鋅液 凝固時(shí)間，從而延長晶粒長大時(shí)間，促進(jìn)大鋅花的 形成。隨著鉛含量的改變，鍍鋅表面的鋅花尺寸呈 指數(shù)曲線變化 。當(dāng)含鉛量為0.25（常規(guī)）時(shí)，可 獲得大鋅花鍍鋅板，鋅花平均尺寸9.5mm；當(dāng)鋅液 中鉛含量大于0

8、.25時(shí)，隨著鉛含量的增大，鋅花 尺寸無明顯變化。 v雖然鋅花很美觀，但鍍鋅板在進(jìn)一步涂層時(shí)，它會(huì) 導(dǎo)致涂層表面凹凸不平，加之鋅結(jié)晶方位的差別， 有損涂層板的外觀性。因此生產(chǎn)涂層鋼板時(shí)，應(yīng)將 鋅花控制在較小的范圍內(nèi)。 實(shí)踐表明，無鉛鍍鋅板的鈍化效果良好，鍍層 耐腐蝕壽命高。這是因?yàn)殂U在晶界的偏析會(huì)導(dǎo)致晶 界腐蝕，使鍍層老化。此外，如含鉛鍍鋅板長期放 置在倉庫中或高溫潮濕的地方，鍍層會(huì)變黑，產(chǎn)生 黑斑缺陷。 v3鐵的影響鐵的影響 鋅液中的鐵含量一般控制在小于0.03。若含 鐵量增加，鐵與鋅結(jié)合生成以FeZn7為主要成分的 底渣，并與鋅液中的鋁發(fā)生反應(yīng)，生成以Fe2Al5為 主要成分的浮渣。這些渣

9、一旦附著在帶鋼表面，會(huì) 形成鋅粒缺陷，影響鍍鋅板的表面質(zhì)量。同時(shí)，由 于鐵與鋁結(jié)合，減少了鋅液中有效鋁含量，從而使 鍍層粘附性變壞。此外，鐵的存在可增加鋅液的粘 度和表面張力，從而降低鋅液對(duì)鋼板的浸潤能力， 使鍍鋅時(shí)間延長。 v4 其它元素的影響其它元素的影響 v為了提高鍍層耐腐蝕性，可向鋅液中加入適量的銅或鎂。試 驗(yàn)證明，加入0.81.0的銅，鍍層的耐腐蝕性獲顯著改 善。但銅含量過高，鋅液的熔點(diǎn)升高，要求鍍鋅工作溫度高。 在高的鍍鋅溫度下，銅可促使FeZn合金層急劇增厚，使 鍍層韌性和粘附性同時(shí)變壞。如果鋅液中添加0.024 0.084的鎂，可使熱鍍鋅板的耐腐蝕性提高1.21.5倍。但 鋅液

10、中添加鎂，會(huì)使鋅液對(duì)鋼板的浸潤性下降，同時(shí)加鎂過 量會(huì)使鍍層表面變成乳白色，使鍍層脆化，粘附性下降。 vSb、Bi能促進(jìn)大鋅花的形成，提高鍍層致密性，抑制晶界 腐蝕。為實(shí)現(xiàn)環(huán)保，已出現(xiàn)了用銻、鉍代替鉛生產(chǎn)大鋅花鍍 鋅板的趨勢。但隨著鋅液中Sb或Bi含量的增加，F(xiàn)eZn合 金層增厚，鍍層性能惡化（鉛對(duì)FeZn合金層的形成無明 顯影響，不會(huì)影響鍍層的附著力），因而一般Sb、Bi的加入 量需小于0.3。 鋅液中加入適量的錫可使鍍層表面呈現(xiàn)銀白色金屬光澤， 使鋅花變得光亮。同時(shí)，錫對(duì)鋅花尺寸并無明顯影響 。添加 0.20的錫，其晶粒直徑僅為1.2mm，錫對(duì)鍍層粘附性的影 響，還需進(jìn)一步探索。但錫易產(chǎn)生晶界腐蝕，使鍍層耐蝕性 能下降，因而鋅液中錫含量一定要嚴(yán)格控制。 v熱鍍鋅所用鋅錠含鎘量一般為0.001 0.07。鎘含量0.