高速公路锌钢护栏锌层脆性影响因素分析
2．1钢基体材料化学成分
高速公路护栏结构件限用结构钢q235制造．q235材料同前述的假设为纯铁不同，下面讨论q235材料常存元素碳、硅、锰、磷、硫对镀层脆性的影响．表2列出了q235钢的化学成分．
2．1．1碳含量和碳化物组织形态粗略地讲，钢中含碳量越高，钢基体材料参与铁锌化学反应就越剧烈，铁锌合金层就越厚，易诱发脆性裂纹．碳在钢中，总是以碳化物fe。c方式存在，当钢中原始组织为层片状形态时其成分的均匀程度比屈氏体、索氏体差，会促进钢中铁在锌液中的快速溶解，即铁损增大，锌液粘性增加，使铁锌合金层增厚。镀锌层塑性下降脆性增加．适合于热浸镀锌用原材料的含碳量应控制在0．05～0．15范围内．q235钢中含碳量约为o．12％--,o．22，该含量热浸镀锌后对锌层脆性影响很小．
2．1．2硅和磷由表2可知，钢的牌号相同，因等级不同，脱氧方法不同，化学成分就不同．钢中硅含量对锌层脆性的影响特别敏感．钢对锌层脆性的影响表现为镀锌层厚度呈化关系．钢中硅含量的改变引起厚度剧层发达，形成粘附性差的暗灰色锌层，这称为圣德林(sandelin)效应，见图3．
1一浸锌时间为3min；2-浸锌时间为9rain一般认为，当钢中硅含量小于0．03，锌层厚度正常；当si含量为0．03～0．12oa，采用440"--'460℃浸锌时，形成细小疏松且发达的拿相晶体；当si含量为0．12～0．25时，拿相晶体形核受阻，可以获得致密的合金层．若将浸锌温度由440℃～460℃提高到470℃附近，性能又重新变坏；当si含量大于0．30时，镀层厚度又随si增加而增大．对于高速公路护栏梁结构件应首选q235a．f或q235b．f，沸腾钢热浸镀锌因含硅量小于0．07，对镀层正常形成有利，容易获得粘附性优良的镀层．现代研究表明硅和磷对脆性的影响，常用si+p之总量评价．单纯而言钢中磷含量小于0．045对脆性铁锌合金层的生长无影响，但si+p总量高时会使相变薄，相生成柱状晶和特别发达的相结构，使镀层厚度增大，脆性增高且外观由银灰色变成浅灰色．2．i．3锰和硫钢中锰和硫在q235牌号中的含量范围对热镀锌层相结构的影响很少．所以，可以认为对合金层脆性行为一般不会发生．若选择普通低合金钢热浸镀锌，因这类钢的含锰量较高，当mn含量超过1时，镀层仍然由r和4个相构成．但是，相成长最迅速，且拿相晶体在相上的分布不均，能促使锌层脆性增大d]．2．2锌液中的杂质元素根据jt／t281—1995高速公路钢护栏结构件热浸镀锌所用锌锭应符合gb470规定的zn一0或zn一1．锌锭中的杂质元素除铁以外，铅、锅、铜、锡和铝在使用过程中都不会自然增多．这些杂质在gb470范围内，对热浸镀合金层厚度及其脆性没有影响．但铁是有害元素，钢护栏和铁制锌锅被锌液侵蚀，使锌液中含铁量缓慢持续不断地增多．由铁锌相图知，铁在锌液中的最大溶解度为0．02室温下仅为0．003，过剩的铁在锌液中游离，形成铁锌化合物，使锌液粘度不断增大，浸锌时合金层增厚，同时相含铁量也增多，相原来具有的塑性和韧性的减缓冲击能力减弱，容易诱发锌层脆性裂纹和脱壳．严格控制锌液中铁的含量，使浸镀工件区域的锌液铁含量不超过0．06为宜．所以，及时从锌锅底部清除形成的锌渣，适当加深锌锅的尺寸都可以有效降低锌液中的铁含量．严格控制锌液成分，使锌液总是保持较纯洁的流动性好，能对钢基体表保持优良的浸润能力，这是生产热浸镀锌产品对锌液的最基本的要求之一．否则会形成诸如表面粗糙等多种多样的缺陷．2．3添加合金元素高速公路护栏构件材料除前述q235a．f和q235b．f外，还有q235a．z，q235b．z，q235a．b等．牌号后带“z”的，硅含量为0．12～0．30；牌号后带“b”的，硅含量小于0．17．凡带“z”，“b”的钢，热浸镀锌时因硅的含量范围使铁锌反应较为剧烈，硅含量在0．1和0。4附近见图3，使合金层厚度出现峰值，产生超厚铁锌合金层，使镀层脆性增加，粘附性下降．为改善和抑制合金层过份成长、降低镀层脆性、增加附着性，常常采用添加合金元素的办法。在锌液中添加0。1％ni，能阻止铁锌合金层的过份生长，获得外观光亮平滑，镀层较薄和粘附性好的镀层．添加ni，采用添加zn-ni中间合金方式，常用zn一2ni作中间合金[5]．用镍合金化，适合于q235a．b等含硅量小于0。25的钢。
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