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含硅活性钢对热浸镀锌的影响

发布时间: 2026-08-31

1.背景与圣德林效应

连续铸钢以硅做脱氧剂,产出含硅活性钢;钢中的硅会显著加速铁‑锌反应,即圣德林效应,在硅含量0.07%‑0.1%、>0.3%出现两个反应峰值,造成镀层灰暗、镀层超厚、附着力差,降低产品质量。

按硅含量将钢分为亚圣德林钢、圣德林钢、过圣德林钢。

解决手段:调整锌浴温度,或锌浴添加合金元素,调控铁锌反应,获得合格镀层。

依据ISO标准,按硅、磷含量划分A‑D四类钢材,硅含量升高,镀层由光亮致密变为灰暗粗大,铁锌合金层向镀层表面生长,镀层厚度随硅含量上升而增大,磷也会协同影响反应活性。

2.硅对合金相层生长的影响机理

(1)生长动力学:硅改变镀层生长规律。无硅时镀层生长符合抛物线规律;含硅钢初期受溶解过程控制呈直线生长,后期受扩散控制回归抛物线;浸镀时间、温度、硅含量共同决定相层生长速率,短时间浸镀硅的作用不显现。

(2)微观相演变:硅参与铁锌扩散,生成铁硅化合物;会造成Γ相失稳,改变Γ、Γ₁、δ、ζ各相形核与生长行为;借助Fe‑Zn‑Si三元相图可解释相平衡,硅不能和ζ相二元共存,只能生成铁硅化合物或者δ相释放。

(3)4种硅含量下的反应模式

亚圣德林钢(低硅):ζ相在钢基体异质形核,依次生成δ、Γ相,镀层抛物线生长,镀层质量良好。

硅接近圣德林峰(0.07%):ζ相转为液相内均质形核,铁可对流传输,镀层线性快速生长。

硅继续升高:液相快速生成δ+铁硅化合物,液相存续时间缩短,镀层生长速率下降。

高硅(过圣德林):ζ相远离钢基体均质形核,垂直基体方向快速生长,镀层厚度显著增加。

3.危害本质

硅改变铁锌间的形核、扩散机制,破坏正常层状镀层组织,造成ζ相过度生长,带来镀层过厚、外观灰暗、附着力不良的缺陷。