Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2023 - zeszyt 2

Influence of galvanizing time on microstructure and microhardness of coating layers on selected structural steels

Wpływ czasu cynkowania na mikrostrukturę i mikrotwardość powłok na wybranych stalach konstrukcyjnych

10.15199/28.2023.2.1

Małgorzata Witkowska

nr katalogowy: 143160
10.15199/28.2023.2.1

Streszczenie

Changes in microstructure and microhardness are reported, depending on the processing parameters of galvanizing Fe-0.4Mn-0.02Si (S235) and Fe-1.4Mn-0.2Si (S355) steel substrates. The thickness of the coatings depended primarily on the dipping time, 4 and 8 min, which was confirmed by magnetic measurements. XRD analysis and SEM observations revealed typical structures of galvanized coatings, composed of η, ζ, δ and Γ. Microhardness measurements showed that the inner layer δ has the highest microhardness and the phase η has the lowest microhardness. Zn coatings on the Fe-0.4Mn-0.02Si substrate (very low Si content) are characterized by higher adhesion and durability compared to the coatings on Fe-1.4Mn- 0.2Si (higher silicon content).

Abstract

Przedstawiono zmiany mikrostruktury i mikrotwardości w zależności od parametrów procesu cynkowania na podłożu stali Fe-0,4Mn-0,02Si (S235) i Fe-1,4Mn-0,2Si (S355). Grubość powstałych powłok zależała przede wszystkim od czasu zanurzenia (4 i 8 min), co potwierdziły pomiary magnetyczne. Analiza XRD i obserwacje SEM ujawniły typowe struktury powłok ocynkowanych, złożone z η, ζ, δ i Γ. Pomiary mikrotwardości wykazały, że warstwa wewnętrzna δ ma największą mikrotwardość, a warstwa η najmniejszą. Powłoki Zn na podłożu Fe-0,4Mn-0,02Si (bardzo mała zawartość Si) charakteryzują się lepszą przyczepnością i trwałością w porównaniu z powłokami na Fe-1,4Mn-0,2Si (większa zawartość Si).

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Song G.M., Vystavel T., van der Pers N., De Hosson J.Th.M., Sloof W.G.: Relation between microstructure and adhesion of hot dip galvanized zinc coatings on dual phase steel. Acta Materialia 60 (2012) 2973–2981.
[2] Di Cocco V., Iacoviello F., Natali S.: Damaging micromechanisms in hot-dip galvanizing Zn based coating. Theoretical and Applied Fracture Mechanics 70 (2014) 91–98.
[3] Kollárová M., Džupon M., Leško A., Parilák L.: Formation of outburst structure in hot dip galvannealed coatings on IF steels. Metalurgija 46 (2007) 9–14.
[4] Kania H., Liberski P.: Cynkowanie wysokotemperaturowe. Ochrona Przed Korozją 10 (2008) 370–376.
[5] Verma A.R.B., van Ooij W.J.: High-temperature batch hot-dip galvanizing. Part 1. general description of coatings formed at 560°C. Surface and Coatings Technology 89 (1997) 132–142.
[6] Di Cocco V., Iacoviello F., D’Agostino L., Natali S.: Damage micro- mechanisms in hot dip galvanized steel. Procedia Structural Integrity 3 (2017) 231–236.
[7] Winnicki M., Piątek M., Piwowarczyk T., Rutkowska-Gorczyca M., Ambroziak A.: Corrosion resistance comparison of zinc coatings deposited by various methods. Welding Technology Review 86 (9) (2014) 34–40.
[8] Kopyciński D.: The sequence of shaping of intermetallic phases in the zinc coating. Materials Engineering 5 (2015) 251–255.
[9] Kuklík V., Kudláček J.: Hot-dip galvanizing of steel structures. Morphology of hot-dip galvanized coatings. Butterworth-Heine- mann (2016).
[10] Bellini C., Carlino F., Natali S.: Analysis of the Al and Ti additions influences on phases generation and damage in a hot dip galvanizing process. Procedia Structural Integrity 18 (2019) 688–693.
[11] Li J., Du A., Fan Y., Zhao X., Ma R., Wu J.: Effect of shot-blasting pre-treatment on microstructure of hot-dip galvanized coating. Surface and Coatings Technology 364 (2019) 218–224.
[12] Tzimas E., Papadimitriou G.: Cracking mechanisms in high temperature hot dip galvanized coatings. Surface and Coatings Technology 145 (2001) 176–185.
[13] Liberski P.: Anticorrosive hot-dip coating. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej (2013).
[14] Kania H., Liberski P., Podolski P.: The kinetics growth and structure of zinc coating obtained in alloy baths. Hutnik Wiadomości Hutnicze 73 (5) (2006) 233–238.
[15] PN-EN ISO 1461:2011. Powłoki cynkowe nanoszone na wyroby stalowe i żeliwne metodą zanurzeniową (cynkowanie jednostkowe). Wymagania i badania.
[16] Maćkowiak J., Short N.R.: Metallurgy of galvanized coatings. International Metals Reviews 24 (1979) 1–19.
[17] Kania H., Liberski P., Podolski P., Tatarek A.: Reasons of surface faulty formation of zinc coatings on steel pipes. Hutnik Wiadomości Hutnicze 74 (5) (2007) 274–278.
[18] Greul T., Comenda Ch., Preis K., Gerdenitsch J., Sagl R., Hassel A.W.: Epitaxial growth of zinc on ferritic steel under high current density electroplating conditions. Electrochimica Acta 113 (2013) 797–802.
[19] Lin H.E., Ho C.H., Lee C.Y.:Discharge performance of zinc coating prepared by pulse electroplating with different frequencies for application in zinc-air battery. Surface and Coatings Technology 319 (2017) 378–385.
[20] EN ISO 10683:2018, Fasteners. Non-electrolytically applied zinc flake coatings.
[21] Xie C., Li H., Zhou X., Sun C.: Corrosion behaviour of cold sprayed pure zinc coating on magnesium. Surface and Coatings Technology 374 (2019) 797–806.
[22] Mathabatha M.H., Popoola A.P.I., Oladijo O.P.: Residual stresses and corrosion performance of plasma sprayed zinc-based alloy coating on mild steel substrate. Surface and Coatings Technology 318 (2017) 293–298.
[23] Evans D.W.: Next generation technology for corrosion protection in ground support elements. 14th Coal Operators’ Conference, University of Wollongong (2014) 177–185.
[24] Heidari G., Mosavi-Khoie M., Hasanzadeh A., Marashi P., Keshmiri H., Shahhosseini A.: Investigation of zinc thermal diffused coatings by solid state diffusion method. Materials Science and Technology Conference and Exhibition (2008) 1462–1472.
[25] ASM Handbook Corrosion, Hot dip coatings 13 (1999).
[26] De Abreu Y., Da Silva A., Ruiz A., Réquiz R., Angulo N., Alanis R.: Study of zinc coatings on steel substrate attained by two different techniques. Surface and Coatings Technology 120–121 (1999) 682–686.
[27] Tuz L.: Determination of causes of low service life of the air fan impeller made of high-strength steel. Engineering Failure Analysis 127 (105501) (2021) 1–8.
[28] Tuz L.: Evaluation of microstructure and selected mechanical properties of laser beam welded S690QL high strength steel. Advances in Material Science 18 (3) (2018) 34–42.
[29] Pańcikiewicz K., Tuz L., Zielińska-Lipiec A.: Zinc contamination cracking in stainless steel after welding. Engineering Failure Analysis 39 (2014) 149–154.
[30] Natali S., Di Cocco V., Iacoviello F.: Prove di flessione non tradizionali su acciai zincati: caratterizzazione e statica del meccanismo ed identificazione dello stato di danneggiamento dei rivestimenti. La Metallurgia Italiana 7–8 (2004) 47–55.
[31] Skrzypek S.J., Witkowska M., Kowalska J., Chruściel K.: The non-destructive X-ray methods in measuring of some material properties. Hutnik Wiadomości Hutnicze 79 (4) (2012) 238–246.
[32] Sandelin R.W.: Galvanizing characteristics of different types of steel. Wire and Wire Products 15 (1940) 655–676.
[33] Sebisty J.J.: Diskussionsbeitrag zur 10, Int. Verzinkertagung, Stresa (1973).
[34] Sepper S., Peetsalu P., Kulu P., Saarna M., Mikli V.: The role of silicon in the hot dip galvanizing process. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences 65 (5) (2016) 159–165.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-2 , nr katalogowy 143160 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA- e-zeszyt (pdf) 2023-2 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2023-2

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma