Fe-Zn合金層生長和ZAM鍍層組織的研究.pdf

1、熱浸鍍鋅是一種防止鋼鐵被腐蝕的有效保護方法，在熱浸鍍時，靠近鋼件表面會形成一系列Fe-Zn中間合金相。鋼中含有的鈦和磷元素對熱浸鍍鋅層的生長具有一定的影響，這引起了很多研究者的關注。對鍍鋅層進行合金化可以提高鍍層的耐蝕性能，其中 ZAM(Zn-6Al-3Mg)合金鍍層是一種新開發(fā)的熱浸鍍鋅合金鍍層，它具有卓越的耐蝕性。但是，文獻報道指出在 ZAM鍍層中存在少量的初晶MgZn2相，該硬脆相的存在使鍍層的抗裂性能大大下降。因此，進一步開展F

2、e-Zn合金層生長和ZAM鍍層組織研究對熱浸鍍鋅行業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文采用Zn/Fe和Zn/Fe-P液-固擴散偶在450℃下退火，研究了鐵基體中的磷對Fe-Zn中間合金化合物層生長動力學的影響。研究結(jié)果表明，鐵中的磷能延遲或抑制Γ相的生長，但能促進δ相生長；鋼中磷含量越高，δ相的生長速度越快。在Zn/Fe-0.123wt％P液-固擴散偶中，F(xiàn)e-Zn中間合金層的生長規(guī)律與在Zn/Fe擴散偶中的生長規(guī)律相似，但Fe-Zn

3、中間合金層在Zn/Fe-0.340wt％P液-固擴散偶中的生長規(guī)律卻與Zn/Fe擴散偶有顯著的差異，擴散通道模型可以解釋這種差異產(chǎn)生的原因。
　　采用光學顯微鏡和掃描電鏡分析了鋼基體中的鈦對(Zn-0.2wt％Al)/Fe擴散偶中的Fe-Zn中間合金層生長動力學的影響。研究結(jié)果表明，在(Zn-0.2wt％Al)/Fe擴散偶中不存在δ相層，但在(Zn-0.2wt％Al)/(Fe-Ti)擴散偶中卻可明顯觀察到該相層的存在。在鐵基體中增

4、加鈦元素含量能延遲δ相層的消失，并促進δk相層的形成。在擴散層中，δp相以樹枝狀形態(tài)朝向δ相層進行生長。在所有的擴散偶中，中間合金相層在380℃時的生長是由鋅和鐵原子的擴散控制的。中間合金相層的厚度隨鐵基體中鈦含量的增加而增加，當鈦含量為0.4 wt.％時，合金層的厚度達到最大值。
　　本文研究發(fā)現(xiàn)，硅元素的加入使ZAM鍍層表層組織中粗大樹枝狀富鋁相發(fā)生明顯細化，且硅含量越高樹枝晶越細??；與此同時，隨著硅含量的增加，樹枝狀富鋁相的

5、體積分數(shù)下降，Zn/Al/MgZn2三元共晶組織體積分數(shù)增加；此外，硅的加入使ε-Zn相和MgZn2相在鍍層表層組織中消失，同時使鍍層表面層組織中出現(xiàn)Mg2Si相顆粒。純鐵片在Zn-6Al-3Mg-0.1Si熔池中浸鍍60 s時,隨著浸鍍溫度升高，鍍層表面中的樹枝狀富鋁相明顯粗化，且其體積分數(shù)明顯減少，在530℃浸鍍后鍍層中出現(xiàn)異常表層組織。
　　本文的研究結(jié)果表明，向鋅熔池中加入微量鈦元素能細化ZAM鍍層的凝固組織，消除粗大的M