合金化热镀锌IF钢表面条纹缺陷分析

２０１９年１月

安徽冶金科技职业学院学报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｖｏｌ.２９.Ｎｏ.１Ｊａｎ.２０１９

合金化热镀锌ＩＦ钢表面条纹缺陷分析

(马钢股份公司技术中心　安徽马鞍山　２４３００)

崔　磊

摘　要:应用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对锌铁合金热镀锌ＩＦ钢表面合金化条纹缺陷和对应基板位置的宏观、微观

形貌以及缺陷区域化学成分进行分析ꎬ发现:合金化热镀锌ＩＦ钢表面条纹缺陷区域微观形貌较正常区域平坦ꎻ去除表面镀层后ꎬ条纹缺陷对应的基板组织存在未完全回复再结晶的轧态组织ꎮ与正常回复再结晶组织相比ꎬ相同面积下ꎬ未完全回复再结晶的轧态组织晶界更少ꎮ因ＩＦ钢晶界与晶内对应镀层的合金化反应速率不同导致的合金化镀层表面“火山口”数量也更少ꎮ不同区域微观形貌的差异导致其对光线的反射效果不同ꎬ宏观下呈现为条纹缺陷ꎮ

关键词:合金化条纹ꎻＩＦ钢ꎻ未完全回复再结晶

中图分类号:ＴＧ３３５.２２ꎻＴＧ１１３.１２文献标识码:Ｂ文章编号:１６７２－９９９４(２０１９)０１－００１０－０４　　锌铁合金热镀锌钢板因其良好的焊接性、涂装这种钢板是带钢出锌锅后进入合金化炉ꎬ在５００℃－５５０℃左右的合金化温度下ꎬ发生铁锌扩散反应

梭形ꎬ形貌与木板表面的条纹相似(见图１)ꎮ条纹宽度大小不一ꎬ最宽为７ｍｍꎬ最小只有１ｍｍꎮ钢板化学成分见表１ꎮ

性、耐蚀性在汽车、家电行业中有着广泛的应用ꎮ

形成的[１]ꎮ当带钢表面存在缺陷时ꎬ会对铁锌扩散反应产生影响导致缺陷被放大ꎬ因此锌铁合金热镀锌钢板对表面质量的要求会更高[２]、[３]ꎮ本文研究了一种锌铁合金热镀锌钢板表面条纹缺陷ꎬ对其产生原因进行分析ꎮ

１　实验材料及分析方法

　　实验所用材料为生产现场取得条纹缺陷的锌铁合金热镀锌钢板ꎬ镀层规格４０ｇ/ｍ２(单面)ꎮ应用金相显微镜、ＸＬ３０扫描电镜观察条纹缺陷的表面形貌及截面形貌ꎬ应用ＤＸ４ｉ能谱仪条纹缺陷区域化学成分进行分析ꎻ用添加缓蚀剂的２５％ＨＣｌ溶液将镀层溶解ꎬ并用扫描电镜观察去除锌层后基板的表面形貌ꎮ

０.００１Ｃ

０.０１Ｓｉ

图１　条纹缺陷宏观形貌表１　钢板化学成分０.１２Ｍｎ

０.０１０Ｐ

０.００３Ｓ

０.０６Ｔｉ

２　试验结果

２.１　缺陷表面特征

　　锌铁合金热镀锌钢板的条纹缺陷ꎬ呈灰白色ꎬ在整个钢卷的上下表面均有分布ꎬ条纹形状一般呈

收稿日期:２０１８－１０－０９

作者简介:崔　磊(１９８２－)ꎬ男ꎬ马钢股份公司技术中心ꎬ工程师ꎬ工学硕士ꎮ

２.１　条纹缺陷表面特征

　　锌铁合金热镀锌钢板条纹缺陷区域与正常区域表面微观形貌和能谱分析如图２所示ꎮ对比条纹缺陷区域和正常区域ꎬ可以发现条纹缺陷区域“火山口”相貌明显少于正常区域ꎻ对比两者微观形貌可以发现条纹缺陷区域表面相对平坦ꎬ正常区域表面粗糙、凹坑较多ꎮ从能谱结果上看ꎬ条纹缺陷区域与正常区域的Ｆｅ含量基本相同ꎮ

总第８３期　　　　　　　　　崔　磊:合金化热镀锌ＩＦ钢表面条纹缺陷分析

􀅰１１􀅰

图２　正常区域与条纹缺陷区域表面微观形貌

图３　能谱结果

表２　条纹缺陷区域与正常区域的能谱分析结果区域正常区域

Ｗｔ％

ＡｌＡｔ％

Ｗｔ％

ＦｅＡｔ％

Ｗｔ％

ＺｎＡｔ％

面积百分比ꎬ发现条纹缺陷区域光整压痕面积小于正常区域ꎮ这也能反映出与正常区域表面形貌相比ꎬ条纹缺陷区域表面更加平坦ꎮ计算结果和图片分别见表３和图４ꎮ

表３　条纹缺陷区域与正常区域表面

光整压痕面积百分比区域正常区域条纹缺陷区域

占面积百分比２２.０７％１９.２４％

１.５４３.５９１１.８６１３.３２８６.６０８３.０９３.６１１２.３９１３.９０８６.０５８２.４８

条纹缺陷区域１.５６

　　图２中的黑色形貌区域为光整时带钢与光整机工作辊接触时产生的压坑ꎮ从压坑数量和占板面面积百分比也能衡量出合金化镀层表面的粗糙程度ꎮ计算条纹缺陷区域与正常区域光整压痕的

图４　正常区域与条纹缺陷区域光整压痕形貌

􀅰１２􀅰

２.２　条纹缺陷对应基板分析

安徽冶金科技职业学院学报　　　　　　　　　　　　２０１９年第１期

　　图５为去掉表面锌层前后形貌对比ꎬ去除镀层后发现锌层条纹对应的基板处存在亮条纹ꎬ而且基板亮条纹的轮廓与锌层表面条纹轮廓完全相同ꎮ

陷区域表面存在较多没有完全回复再结晶的轧态组织ꎬ正常区域表面全部为完成回复再结晶的等轴晶粒组织ꎮ

３　分析

　　本文中的锌铁合金镀层钢板表面条纹缺陷主要是条纹缺陷区域与正常区域表面形貌或相结构不同ꎬ造成其对光线的反射效果不同ꎬ肉眼观察下呈现为条纹缺陷ꎮ合金化镀锌板表面微观形貌与合金化反应程度有关ꎮ对于ＩＦ钢正常回复再结晶组织ꎬ由于其晶界不存在Ｃ、Ｎ等间隙原子ꎬ晶界上Ｚｎ、Ｆｅ原子扩散速度快ꎬ此处合金化组织的生长速度快[４]ꎮ因此ꎬ对应基板晶粒中心位置和晶界位置的镀层合金化速率不同ꎬ最终呈现为较多的“火

　　扫描电镜下观察去除镀层的基板发现ꎬ条纹缺陷对应基板表面平坦ꎬ正常区域与条纹缺陷区域的化学成分没有区别ꎬ全部为Ｆｅꎮ

　　观察浸蚀后的基板表面组织ꎬ发现条纹缺陷区域与正常区域的形貌与组织存在很大差别ꎬ条纹缺

图５　３０１钢种组去锌层前后形貌对比

山口”组织ꎮ而基板表面存在较多轧态组织的区域ꎬ其晶界面积明显小于正常回复再结晶区域ꎬ因晶界、晶内锌铁合金扩散速率不同形成的“火山口”组织也更少ꎬ最终形成的合金化镀层表面更加平坦ꎮ

图６　基板表面形貌

图７　基板能谱分析

总第８３期　　　　　　　　　崔　磊:合金化热镀锌ＩＦ钢表面条纹缺陷分析

􀅰１３􀅰

图８　浸蚀后基板表面组织

４　结论

　　合金化条纹缺陷是因为基板在退火过程中表面局部晶粒没有完全回复再结晶ꎬ该区域锌铁扩散反应速率与正常区域不同ꎬ导致合金化镀层表面微观形貌存在差异造成的ꎮ参考文献

[１]　Ａ.Ｒ.Ｍａｒｄｅｒ.Ｔｈｅｍｅｔａｌｌｕｒｇｙｏｆｚｉｎｃ－ｃｏａｔｅｄｓｔｅｅｌ[Ｊ].[２]　ＴａｎｇＮＹꎬＧｏｏｄｗｉｎＦＥ.ＡＳｔｕｄｙｏｆｄｅｆｅｃｔｓｉｎｇａｌｖａ￣

ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ.２０００ꎬ４５:１９１－２７１

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ｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｈｏｔ－ｄｉｐｇａｌｖａｎｎｅａｌｅｄｓｈｅｅｔｓｔｅｅｌ[Ｊ].Ｊｏｕｒ￣ｎａｌｏｆｔｈｅＫｏｒｅａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ.２００１:４９－５５

ＺｉｎｃａｎｄＺｉｎｃＡｌｌｏｙＣｏａｔｅｄＳｔｅｅｌＳｈｅｅｔ(Ｇａｌｖａｔｅｃｈ

[４]　金鑫焱ꎬ刘昕ꎬ钱洪卫.合金化热镀锌ＩＦ钢表面亮

条纹缺陷分析[Ｊ].理化检验－物理分册.２００８ꎬ４４:６９８－７０１

２００２ꎬ４０:２０６－２１４

ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＳｔｒｉａｅＤｅｆｅｃｔｏｎＨｏｔＤｉｐＧａｌｖａｎｎｅａｌｅｄＩＦＳｔｅｅｌ

　　Ａｂｓｔｒａｃｔ:ｓｔｒｉａｅｄｅｆｅｃｔｏｎｈｏｔｄｉｐｇａｌｖａｎｎｅａｌｅｄＩＦｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅꎬｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ(ＳＥＭ)ａｎｄｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｓｐｅｃｔｒｕｍ(ＥＤＳ)ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｉａｅｄｅｆｅｃｔａｒｅａａｒｅｍｏｒｅｆｌａｔｔｅｒｔｈａｎｎｏｒｍａｌａｒｅａ.Ｗｈｅｎｔｈｅｇａｌ￣ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｉｒｏｎ－ｚｉｎｃｄｉｆｆｕｓｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄａｔｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｉｓｍｏｒｅｒａｐｉｄｔａｎｉｎ￣ｖａｎｎｅａｉｅｄｃｏａｔｉｎｇｉｓｄｉｓｓｏｌｖｅｄꎬｓｔｒａｉｅｄｅｆｅｃｔｓｗｉｌｌｂｅｆｏｕｎｄｏｎｓｕｂｓｔｒａｔｅｗｈｅｒｅｅｘｉｔｕｎ－ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄｔｒａｇｒａｎｕｌａｒｆｏｒＩＦｓｔｅｅｌꎬｔｈｅｎｏｒｍａｌｈｏｔｄｉｐｇａｌｖａｎｎｅａｌｅｄｓｕｒｆａｃｅｅｘｉｔｍａｎｙ“ｄｅｎｔ”.Ｗｈｅｎｔｈｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｅｘｉｔｕｎ－ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ“ｄｅｎｔ”ｉｓｆｅｗｅｒｔｈａｎｎｏｒｍａｌａｒｅａ.Ｉｔｉｓｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｉａｅｄｅｆｅｃｔａｎｄｎｏｒｍａｌａｒｅａ.

　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｔｒｉａｅｄｅｆｅｃｔꎻＩＦｓｔｅｅｌꎻｕｎ－ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

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ＣＵＩＬｅｉ