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分享:铝锌合金镀层成形性能影响因素

2023-02-21 16:23:42 

林传华1,金鑫焱2,阎元媛2

(1.宝山钢铁股份有限公司 冷轧厂,上海 200941;2.宝山钢铁股份有限公司 研究院,上海 200941)

摘 要:分析了铝锌合金镀层厚度合金层厚度以及界面层显微组织对镀层成形性能的影响结果表明:铝锌合金镀层越厚,外覆层变形量越大,受到的拉应力越大,越容易产生裂纹;合金层越 ,其在应变时越容易发生开裂;镀后冷却速率越慢,界面层越容易富集脆而硬的硅相,进而使镀层 开裂,镀层的成形性能变差

关键词:热镀锌铝;成形;合金层;凝固;裂纹 中图分类号:TG115.5 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2022)10-0029-05

铝锌合金镀层钢板具有优异的耐腐蚀性能和良 好的光 热 反 射 性 能,在 建 筑家 电 等 行 业 应 用 广 [1]由于镀层组织中各合金相存在差异,因此钢 板在使用加工时容易出现裂纹[2]钢板经过折弯 ,镀层表面通常可见裂纹WILLIS[3]对加工后的镀层进行分析,发现 了裂纹数量裂纹平均宽度与镀层厚度有线性相关 ,镀层越厚,裂纹越多GUO [2]了锌小对镀层成形性能的影响,发现小锌大锌 花钢板的裂纹更密集更短更窄,穿透钢基体的裂 纹数量更少铝锌合金镀层由内层的合金层以及外层的外覆 层组成笔者分别对镀层的合金层外覆层以及界 面层进行,,究镀层显,制镀层的显微组织结构,从而获得加工成形性能优 异的铝锌镀层

1 试验方法 1.1 镀层厚度对比试验

际生,,裂纹了验,进行 镀层厚度对比试验试验材料为热浸镀生产线生产 的厚度为0.4mm DX51D+AZ铝锌合金镀层钢 热浸镀时,锌锅温度为600,600,浸镀时间为3s,:Al分数为54.9%;Zn的质43%;Si1.55%;Fe的质量分数为0.474%;同工况下,制作出不同层厚度的试样,1 # ,2 # 试样的镀层厚度较厚,3 # ,4 # 试样的镀层厚度较薄试样规格为70mm×120mm(×),用折弯机将试样折弯120°,再使平到 18描 电 镜 (SEM),再测和裂

1.2 合金层厚度试验

合金层相比外覆层更容易产生裂纹,对铝锌合 金镀层钢板进行合金层厚度试验试验采用经过深 冲的厚度为1.0 mm DX54D+AZ层钢板,锌锅温600 ,入锅带580~ 670 试样规格为340mm×845mm(×), 300t冲压(1),角 半径为5mmOK [2a)],而镀层剥离甚至起皮露出NG [见图2b)]。对镀层截面进SEM ,再测量镀层的合金层厚度,测量3 次后

1.3 合金层与外覆层之间界面模拟试验

设计模拟试验,研究镀层组织对成形性能的影 材料为 DX51D+AZ,厚度为0.5 mm,试样规 格为 70 mm×120 mm(× )。 锌 锅 温 度 600 ,3s控制气刀压力,使镀层厚 度一致,然后用不同冷却方式对试样进行冷却凝固, 试样 A 为自然冷却方式,试样 B 为强制风冷方式与镀层厚度对比试验相同,制作折弯试样采用金 相检验和 SEM 分析试样镀层截面,再测量镀层裂 纹的长度

2 结果与讨论

2.1 镀层厚度的影响

用体式显微镜观察弯折后的试样,其微观形貌 如图3所示,3a),3b)分别为1 # ,2 # 截面的微观形貌,镀层表面裂纹()可见3c),3d)分别为3 # ,4 # 微观形貌,镀层表面裂纹不可3:较厚的1 # ,2 # 试样比镀层较薄的3 # ,4 # 易产生裂纹SEM 分析1 # ~4 # 试样,结果如图4所示4a),4b)1 # ,2 # SEM ,(黑色);4c)3 # SEM 形貌,镀层几乎无开裂;4d)4 # SEM ,(),1 # ,2 # ,4 # 3 # 1 # ~4 # 析可:1 # ,2 # 22μm~ 23μm,裂纹总长度为47m~530μm,长度占比(与裂纹总长度的)40%~45%;3 # 试样 的 实 测 镀 层 厚 度 为 7 μm,44μm,镀层5%;4 # 层厚11μm,133μm,长度占比为12%,的钢板在弯 折后易发镀层裂纹长度占比与镀层厚度的 系如5,被拉,,,曲变形时,表层镀层的强度与钢基层会有差异,导致 钢板弯曲变形,中性层将不通过横截面的中心,会有 少许的偏移,这个偏移量受钢基体强度和镀层强度 的影响以厚度为0.3 mm 的钢板为例,钢板厚度 是镀层厚度的10倍以上,因此可以简化处理,认为 中性层位置不变综上所述,铝锌镀层越厚,其成形性能越差层的主要目的是对钢基体进行防护,钢板的服役寿 命往往取决于镀层厚度,但是镀层厚度由钢板的使 用工况决定,不可随意增减

2.2 合金层厚度的影响

不同入锌锅带钢温度与合金层厚度的关系如图 6所示,由图6可知:随着温度的升高,合金层厚度 几乎呈线性增加;660 以上时,合金层厚度超过2 μm;1.3μm ,易出现 基体NG

铝锌合金层是镀液中 的结果反应的产物为金属 Al ,Si 化 元 合 素 物 与钢基体反应 Fe-Al-Si-Zn, 构成了镀层的内层[3-5]合金层厚度应小于5μm, 否则在高应变时镀层会产生裂纹因此,需要控合金层厚度合金层厚度受浸镀时间反应温度等 影响,一般在相同条件下,温度越高,反应越剧烈,金层厚度越大合金层硬度比外覆层大,成形性能比外覆层差, 中间合金层是产生裂纹的主要原因

2.3 合金层与外覆层界面的影响

不同厚度铝锌镀层钢板截面的 SEM 形貌如图 7所示由图7可知:的镀面处 的富锌相占比少,分布很多硅相[7a)];镀层与合金层界面处的富锌相占比多,硅相相对少 [7b)]。1 # ~4 # ,

模拟试8,8a),A,8b)风冷试样,B,A的锌花大,试样 B的锌花小A,B的铝锌镀层表面微观形貌如图9所示,试样 A 可见 裂纹[见图9a)],试样B[9b)]。 10A,BSEM 由图10:A 金层富锌相占比少,分布;B 处富 锌相占比多,硅相少试样 A,B镀层厚度均25μm,合金层厚度均约为1.1μm ~1.3μm由此 可知,镀层凝固时的冷却速率影响镀层的显微组织,界面处显




3 结论

(1)相以及硅,存在差异,导致钢板产生变形,在使用加工时出现裂 镀层越厚,外覆层的变形量越大,受到的拉应力 越大,越容易发生开裂相比较,薄镀层的变形量 ,受到的应力小,开裂的倾向减小(2),基体之,合金的成形性能差,在应变时合金层是产生裂纹的重要 来源要获得性能良好的镀层,需要控制中间合金 层的厚度(3),间的界而硬,, 成形性能变差

文章来源:材料与测试网