Varmförzinkning av höghållfasta stål - en utmaning Mikko Arponen Rautaruukki Oyj Ruukki Production Raahe 1
Halten kisel i stål och des varmförzinkning [Si] + [P] = 0,04% [Si] = 0,12 0,25 % Sandelins effect: 0,04 0.12 % Si 2
Innehåll Stålytans kemiska sammansättning och inverkan på förzinkningsresultat - normalisering av stål - betning i saltsyra/svavelsyra Varmförzinkning av höghållfasta stål en utmaning - Vätesprödhet - Smältmetalsprödhet - Sprödhet förorsakad av deformationsåldring 3
Kallformade hålprofil (1) Zinkskiktens struktur S355J2H; Si = 0,013 %; betning i saltsyra; dopptid 6 min Zinkskikt 93 µm En klar zinktskikt formas, yttersta delen, eta-fas (?), är nästan ren zink växten kontrolleras av diffusion i den fasta järn-zink-fas (Zeta (?)) växten sker trögt 4
Kallformade hålprofil (2) S355J2H; Si = 0,185 %; betning i saltsyra, 4 timmar - GDOS -ytanalys Weight Conc. [%] Skala: O (100 %) Mn (10 %) Si (1 %) Depth [µm] 5
Kallformade hålprofil (3) S355J2H; Si = 0,185 %; betning i saltsyra, 4 timmar - normalisering i argon, 910 C, 30 min. - GDOS -ytanalys Weight Conc. [%] Skala: O (100 %) Mn (10 %) Si (1 %) Depth [µm] 6
Kallformade hålprofil (4) Inverkan av normalisering på varmförzinkningsresultat S355J2H; Si = 0,185 %; betning i saltsyra; dopptid 6 min Kallformat tillstånd Zinkskikt 176 µm Normaliserat tillstånd Argon atmosfär, 30 min, 910 C Zinkskikt 90 µm 7
Inverkan av betningssyra på stålytans kemiska sammansättning (1) S355J2H; Si = 0,21 %, betning i saltsyra, 4 timmar - GDOS -ytanalys Skala: Fe (100 %) P (1 %) O (100 %) Si (1 %) S (1 %) Mn (10 %) 8
Inverkan av betningssyra på stålytans kemiska sammansättning (2) S355J2H; Si = 0,21 %, betning i svavelsyra, 4 timmar - GDOS -ytanalys Skaala: Fe (100 %) P (1 %) O (100 %) Si (1 %) S (10 %) Mn (10 %) 9
Utmaningar vid varmförzinkning av höghållfasta stål Vätesprödhet, (Hydrogen Embrittlement) Smältmetalsprödhet, (Liquid Metal Embrittlement) Sprödhet förorsakad av deformationsåldring, (Strain-age Embrittlement) - Stål med brottgräns 200 450 MPa, OK! - Stål med brottgräns 700 1000 MPa,?? 10
Vätesprödhet (1) I betningsbad väteatomer kan absorberas genom stålets korngränser; - lång betningstid? polarisation av stålytan med vätegasbubblor, - inhibitorer Kan förekomma i höghållfasta stålföremål med relativt höga restspänningar Kan förhindras genom att använda sandblästring i stället för syrabetning 11
Vätesprödhet (2) The floor plate of mine skid cracked during the galvanizing process while being refurbished. The original floor plate had been replaced with wear resistant Bisalloy 80 steel plate, which is susceptible to hydrogen embrittelement. The skid was repaired and galvanized successfully by abrasive blasting rather than acid pickling. 12
Smältmetalsprödhet Förorsakas av smält zink, som tränger in i stålets korngränser; spänningar? brott i stål Vissa stålsorter är mera känsliga för smältmetalsprödhet; rostfria klovar i kolstål? Ytfelen i stålet, legeringsämnen i smält zinc? 13
Sprödhet förorsakad av deformationsåldring Spänningar, som förorsakas av plastisk deformation? kallbearbetning Stark kallbearbetning av stålet kan leda till segregation av kolatomer till dislokationer och förorsakar reduktion av duktilitet; stansning av hål, bockning. Beror på temperatur och tid mycket långsam vid rumstemperatur, snabb vid 450 460 C.? Stålets kemiska sammansättning; C, N, Al, Ti..? Design kriterier? Glödgning vid 650 815 C före varmförzinkning 14
Anodisk upplösning eller vätesprödhet Schematisk presentation av skillnaden mellan anodisk upplösning och katodisk känslig vätesprödhet Anodisk ström: M? M2+ + 2e Katodisk ström: 2e + 2H+? 2H 15
Sammanfattning Stålytans kemiska sammansättning efter betning - halten kisel och fosfor kan vara mycket högre än de normala halterna i stål? inverkan på zinkskikten egenskaper och dess utseende; svarta fläckar. Betningssyra; saltsyra? svavelsyra Höghållfasta stål kan varmförzinkas, men med vissa förutsättningar och inte vilket som helst stål 16
KIITOS! TACK! 17