K: Ar cinkuotų ritinių tvirtumas turi įtakos cinko dangai?
A: Taip, taip. Cinkuotų ritinių tvirtumas -t. y. medžiagos gebėjimas sugerti plastinės deformacijos energiją prieš lūžimą{2}}nustatomas ne tik nuo plieno pagrindo. Cinko dangos buvimas keliais būdais keičia bendrą cinkuotos ritės atsparumą. Tyrimai parodė, kad, palyginti su tuo pačiu pagrindu, karštai cinkuoto plieno lakštų atsparumas tempimui ir plastinės deformacijos gebėjimas yra mažesnis. Plastiškumas pirmiausia sumažėja dėl mikroįtrūkimų, susidarančių ant pagrindo paviršiaus karštojo -cinkavimo metu, o stiprumo sumažėjimą lemia mažesnis paviršiaus cinko dangos stiprumas, palyginti su plieniniu pagrindu. Be to, skirtingų tipų dangos (gryno cinko danga, cinko -geležies lydinio danga) turi labai skirtingą poveikį kietumui. Todėl, vertinant cinkuotų ritinių kietumą, cinko danga turi būti laikoma nepriklausomu veiksniu ir negali būti tiesiog tapatinama su pagrindo kietumo indeksu.
2. Koks yra intermetalinių junginių, esančių cinko-geležies lydinio dangose, poveikis kietumui?
A: Cinko{0}}geležies lydinio dangos susideda iš kelių plonų geležies-cinko intermetalinių junginių sluoksnių, įskaitant Γ fazę, Γ1 fazę, δ fazę ir ζ fazę. Šie junginiai dažniausiai yra kieti ir trapūs ir yra pagrindinė cinkuotų ritinių kietumo sumažėjimo priežastis. Tarp jų pati vidinė Γ fazė, esanti arčiausiai pagrindo, yra trapi fazė ir turi didžiausią įtaką dangos sukibimui; kuo storesnė Γ fazė, tuo lengviau ją susmulkinti ir nulupti. Gretima Γ1 fazė, nors ir gali slopinti šoninį įtrūkimų plitimą, pati yra šiek tiek trapi. Tinklelis-kaip δ fazė viduryje turi gerą plastiškumą ir yra vienas iš nedaugelio tvirtumą{9}}suteikiančių dangos sluoksnių. Išorinė ζ fazė yra linkusi įtrūkti deformacijos metu ir plinta išilgai fazių ribų. Dideli lydinio dangos fazių plastiškumo skirtumai sukelia vidinius įtempimus dangoje ir dangos/plieno pagrindo sąsajoje dėl skirtingo deformacijos laipsnio štampavimo metu, dėl ko dangos per anksti įtrūksta ir žymiai sumažėja cinkuotos ritės kietumas lenkimo, giluminio tempimo ir kitokio apdorojimo metu.
3. Kaip cinkavimo proceso metu susidarę mikroįtrūkimai veikia kietumą?
A: Pats karštojo{0}}cinkavimo procesas įtraukia mikro įtrūkimus į cinko sluoksnį ir pagrindo paviršių. Šie įtrūkimai tampa įtempių koncentracijos taškais, kurie tiesiogiai ir neigiamai veikia kietumą. Tyrimai atskleidžia kelių-pakopų plyšių atsiradimo ir plitimo kelią: pirma, dėl liekamojo įtempimo aukštos-temperatūros σ-FeZn10 sluoksnyje susidaro mikroįtrūkimai; veikiami išorinio tempimo įtempio, įtrūkimai šiame sluoksnyje plinta aukštyn išilgai grūdelių ribų; vėliau įtrūkimai pereina į ζ-FeZn13 sluoksnį ir toliau plinta FeZn13-Zn fazės sąsaja; galiausiai jie vėl plinta išilgai grūdelių ribų paviršiaus η-Zn sluoksnyje, kol danga visiškai sutrūksta. Šis daugiapakopis plyšių plitimo režimas iš vidinės trapios fazės į išorę reiškia, kad dar prieš bendrajam įtempimui pasiekiant pagrindo takumo ribą, dangos įtrūkimai jau susiformavo ir išplito. Cinkuotoms ritėms, kurias reikia pakartotinai lenkti arba giliai tempti, šie mikroįtrūkimai pagreitins plitimą didelių deformacijų metu ir netgi išsiplės į pagrindą, labai susilpnindami medžiagos kietumo atsargas eksploatacijos metu.
4. Ar cinko danga sukelia vandenilio trapumą cinkuotose ritėse?
A: Taip. Vandenilio trapumas yra dar vienas svarbus mechanizmas, kuriuo cinko danga turi įtakos cinkuotų ritinių kietumui, ypač jūrinėje ar drėgnoje aplinkoje. Jei cinko danga yra pažeista eksploatacijos metu, ji suteikia katodinę plieno pagrindo apsaugą. Tačiau pernelyg neigiamas apsaugos potencialas gali sukelti vandenilio išsiskyrimą ant plieno paviršiaus. Vandenilio atomai prasiskverbia į matricos gardelę, todėl smarkiai sumažėja medžiagos kietumas. Tyrimai rodo, kad vandenilio prasiskverbimas į jūros vandenį žymiai sumažina karštai{5}}panardintojo cinkuoto plieno pailgėjimą po lūžio ir energijos tankį, pakeisdamas jo lūžio režimą iš plastiško lūžimo į beveik -skilimo trapumą. Ilgėjant eksploatavimo laikui, vandenilio kiekis medžiagoje nuolat didėja, o jautrumas vandenilio trapumui taip pat didėja. Štai kodėl didelio stiprumo spyruoklinėms poveržlėms, tvirtinimo detalėms ir kt. po cinkavimo paprastai reikia specialaus vandenilio šalinimo terminio apdorojimo (paprastai palaikoma 190–230 laipsnių temperatūroje 6–8 valandas), kad būtų sumažinta trapių lūžių rizika.
5. Kokie pagrindiniai veiksniai turi įtakos cinkuotų ritinių kietumui? Kaip jų galima išvengti?
A. Veiksnius, turinčius įtakos cinkuotų ritinių kietumui, daugiausia galima suskirstyti į šias kategorijas: Pirma, dangos storis ir tipas-kuo storesnis cinko sluoksnis, tuo didesnė įtrūkimų atsiradimo ir plitimo rizika; legiruotos dangos dėl kietų ir trapių intermetalinių junginių paprastai turi mažesnį kietumą nei gryno cinko dangos. Antra, substrato sudėtis -elementų, tokių kaip silicis ir manganas, kiekis ir santykis substrate turi įtakos selektyviam oksidacijos elgsenai atkaitinimo metu. Kai sąsajoje susidaro trapi ζ fazė, tempimo bandymo metu sąsaja yra linkusi įtrūkti, o įtrūkimai plinta į pagrindą, todėl sumažėja kietumas. Trečia, gamybos proceso -karšto-panardinimo temperatūra, panardinimo laikas ir legiravimo procesai turi įtakos kiekvienos dangos fazės storiui ir pasiskirstymui, todėl keičiasi kietumas. Siekiant išvengti kietumo pablogėjimo, rekomenduojamos šios priemonės: pasirinkti tinkamus dangų tipus pagal apdorojimo reikalavimus (pirmenybę teikite gryno cinko dangoms, o ne legiruotoms dangoms giliai tempiamoms dalims); griežtai kontroliuoti cinko sluoksnio storį, kad nebūtų viršytos konstrukcijos specifikacijos; optimizuoti substrato sudėtį, kad būtų išvengta nepalankių sąsajų trapių fazių susidarymo; o didelio stiprumo cinkuotoms dalims pridėkite vandenilio šalinimo terminio apdorojimo procesą, kad išvengtumėte vandenilio{10}}sutrūkimo.