【正文】 沖裁、彎曲、深沖、焊接等加工。（3） 熱鍍鋅鋼管和熱鍍鋅鋼絲行業(yè)的應(yīng)用[4]與其他鋼管腐蝕方法相比，熱鍍鋅是使用最多的。這是因為熱鍍鋅鋼管的成本費用低，生產(chǎn)率高，能快速地施加鍍層，操作方法簡單，生產(chǎn)工藝可靠，而且易于實現(xiàn)機械化和自動化，而且鍍層均勻，質(zhì)量優(yōu)良，并使鋼管具有較長的使用壽命。 對于不同用途的鋼絲，為了保證其性能而采用不同成分的鋼絲，并有與之相適應(yīng)的鍍鋅方法，有的鋼絲在經(jīng)過熱鍍鋅后拉拔，易提高機械強度。電化學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及電子射線顯微分析（電子探針）、掃描電鏡和離子質(zhì)譜分析等方法和儀器的誕生與應(yīng)用，使實驗進行分離和分析檢驗，并確定中間合金層的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)成為可能。[5]新的研究結(jié)果表明，在鋼板浸入鋅液后，鋅液中的鋁都富集在鋼板表面上，形成了作為黏附介質(zhì)的中間Fe2Al5層。通過測量計算，對粘附層的存在和對其成分的確認使熱鍍鋅理論有了新的發(fā)展。 Fe2Al5的生長機理（1）抑制層的生成在鐵與鋅液反應(yīng)時，最初形成的合金相應(yīng)該是Fe2Al5相，因為從熱力學(xué)觀點來看，F(xiàn)eAl化合物的生成自由能均較FeZn化合物小，即其吉布斯生成自由能比FeZn化合物更負。盡管鋁對鐵的化學(xué)親和力比鋅對鐵大得多，但必須在鋁含量達到必要的數(shù)值以上時，才能形成完整的Fe2Al5合金相層[6]。在Fe2Al5合金相層形成后，它將鐵與鋅液隔離開來，使FeZn反應(yīng)難以進行，所以稱為抑制層。然而Fe2Al5層的這種阻礙作用是有時間性的，由于鋅及鐵原子的不斷擴散，次抑制層一定時間后開始破壞，引起鋅液與鐵的直接接觸而發(fā)生強烈的反應(yīng)。這段時間稱為抑制期。（2）合金層的形成鋼在含鋁的鋅液中浸鍍時，按鋁含量及浸鍍時間的不同，可形成相組成和相結(jié)構(gòu)上各個不相同的顯微組織。至于這些不同相結(jié)構(gòu)的組織是如何形成與變化的，迄今尚不能充分解釋。然而應(yīng)用FeAlZn三元狀態(tài)圖上的所謂擴散途徑來說明合金層中各相的形成和變化，則可對這一問題有較深入的理解。因為熱浸鍍鋅過程是一個多相之間的相互擴散反應(yīng)的過程，各個相的界面上通常建立局部的平衡。這樣就可以利用三元狀態(tài)圖來進行說明。為此應(yīng)該首先確定擴散途徑最初的結(jié)晶核形成的起點。根據(jù)試驗得知，在一定鋁含量下，F(xiàn)e2Al5結(jié)晶是最初的生成相。在FeAlZn三元狀態(tài)圖上以Fe2Al5相區(qū)為擴散途徑的起點，由此點出發(fā)，通過不同的相區(qū)達到鋅液為終點[7]。這樣可以找到12條擴散途徑，從而形成12種類型的合金層組織。隨著浸鍍時間的延長，合金層的組織發(fā)生變化。其變化情況因鋁含量的不同可歸納為如下4種情況：①%Al（%%Al）。此時最初形成的合金層由Fe2Al5和FeAl3薄層構(gòu)成，它們均勻的覆蓋于鋼表面上，當延長浸鍍時間超過其抑制期時，F(xiàn)e2Al5層破壞，使鋅液直接與鋼表面接觸，在FeZn之間發(fā)生劇烈的反應(yīng)，其合金層金相組織發(fā)生變化，在固液相界面上，向鋁含量減少的方向變化，也就是說，伴隨著反應(yīng)的發(fā)生，固液相界面上鋅液中鋁含量下降，分析表明，%以下，開始出現(xiàn)δ相晶核，并引起合金層從FeAl系向FeZn系變化的自催化反應(yīng)。②%Al（%%Al）。固液界面上鋁含量進一步下降，%以下，與液相接觸的固相中有Fe2Al5層形成，但不久后，由于固液界面上鋁含量下降，而在此Fe2Al5層中形成δ相晶核。③%Al（%%Al）。此時因鋁含量過低而不能形成Fe2Al5晶核。%。因有ζ相形成，故界面上鋁含量有增大的傾向。但從整體上看，因為形成了比液相中鋁含量高的合金層，界面上鋁含量有下降的趨勢。而固相發(fā)生從δ相向δ+ζ相的混合組織方向變化。④不加鋁。合金層的組織按FeZn二元狀態(tài)圖構(gòu)成，即Гδζ順序排列，表面有純鋅層。各相層界線分明。（3） 合金層的生長合金層厚度的生長在不同鋁含量的鋅液中的反應(yīng)機制并不完全是拋物線或直線關(guān)系。參照金屬氧化膜形成反應(yīng)的不均勻體系中提出的種種反應(yīng)機制，將合金的生長歸納為以下四種反應(yīng)速度規(guī)律。①逆對數(shù)規(guī)律（保護膜形成反應(yīng)）。通常金屬表面在室溫下形成保護膜的反應(yīng)速度屬于逆對數(shù)規(guī)律，其形成的膜層極薄且致密，并達到一定的厚度后便停止進行。其反應(yīng)速度公式為：其中：：保護膜厚度（相當于合金層厚度） A\B：常數(shù) t：時間（相當于浸鍍時間）②拋物線規(guī)律（擴散反應(yīng)）合金層的生長若起因于濃度梯度的擴散過程，則受擴散反應(yīng)控制，一般情況下，其厚度隨時間的延長而以拋物線規(guī)律增大。③直線規(guī)律（界面反應(yīng)）一般說，若在合金層中由于δ相層破壞而存在很多裂紋和空隙，則會導(dǎo)致鋅液浸入內(nèi)部與鋼基表面直接接觸而發(fā)生FeZn間的劇烈反應(yīng)，合金層的生長受界面反應(yīng)控制，服從于直線生長規(guī)律[8]。%%的短時間浸鍍的一側(cè)屬于此種情況。④S形曲線規(guī)律（自催化反應(yīng)）金屬的固態(tài)相變多屬于此種情況，其反應(yīng)率與反應(yīng)時間的關(guān)系呈S形曲線。這時因為反應(yīng)是在發(fā)生相變的相和相變前的相之間的界面上進行的。隨著生成相的數(shù)量的增加而發(fā)生急速的反應(yīng)，故稱為自催化反應(yīng)[9]。由上述的關(guān)于合金層生長理論，可認為開始形成的Fe2Al5抑制層按逆對數(shù)規(guī)律生長，而此抑制層的破壞是按自催化反應(yīng)規(guī)律進行。鋅液浸入具有爆發(fā)型組織的δ相層中的裂紋并形成δ+L組織的合金層按直線規(guī)律生長，而有較厚的致密的δ相層的合金層按拋物線規(guī)律生長。 鋅液中不同元素對熱浸鍍鋅的影響（1）鐵 鐵作為鋅錠的雜質(zhì)而被帶入鋅液，其量是很小的，%。在450℃%，%時，鐵將與鋅生成Fe2Zn7，由于其密度大于鋅而沉入鍋底，形成底渣。 鋅液中鐵的存在，將使鋅液的黏度和表面張力增加，從而使鋅液的流動性變差。同時惡化了鋅液對鋼的潤濕條件。如果相應(yīng)延長鍍鋅實踐，則會使鍍層變厚，而且主要是使η相變厚[10]。鋅液中鐵的存在還會提高鍍層的硬度，并阻礙再結(jié)晶過程。（2）鋁 鋅浴中添加鋁的作用是改善熱浸鍍鋅層的光澤，減少鋅浴表面的氧化，抑制鐵鋅金屬間化合物層的過量生長，增加鍍層的延展性和耐蝕性。 實驗結(jié)果表明，鋅浴中加入鋁的含量w(Al)%~%時，可使鍍層光澤明顯提高。這是由于鋁和氧親和力比鋅大，所有在鋅液表面生成一層Al2O3的保護膜，減少了鋅的氧化。當鋅浴中鋁含量w(Al)%~%時，鋁對鐵鋅金屬間化合物層的生長有抑制作用。短時間浸鍍時鍍層中不出現(xiàn)鐵鋅金屬間化合物，一般認為是鋁的抑制作用，在鐵的表面生成了Fe2Al5阻擋層，該阻擋層阻礙了鐵與鋅的反應(yīng)，因而延緩了鐵鋅金屬間化合物層的生長。但當浸鍍時間較長時，F(xiàn)e2Al5層遭到破壞，將發(fā)生鐵鋅擴散反應(yīng)，并形成τ、δ、ζ相層，但其厚度要比不加鋁時小。鋅浴中鋁含量w(Al)%時，鍍層耐蝕性顯著提高[11]。 當鋅浴中加入鋁的含量w(Al)%后，可以抑制脆性鐵鋅合金相的形成，并獲得厚度適宜粘附性良好的鍍層。這是由于在鐵基體上首先形成一層連續(xù)的Fe2Al5相層，抑制了鐵鋅反應(yīng)。但該抑制層往往在幾秒內(nèi)即會發(fā)生迸裂，而失去對鐵鋅反應(yīng)的抑制作用；同時，在該含量范圍內(nèi)，鋅浴表面會產(chǎn)生大量浮渣且易造成常規(guī)助鍍劑失效。因此，鋼鐵制件熱浸鍍鋅時，一般將鋁含量w(Al)%~%，用于改善鍍層的光澤。鋁對鐵鋅合金相的抑制作用廣泛應(yīng)用于帶鋼連續(xù)鍍鋅上，但在鋼鐵制件的批量熱浸鍍鋅中較少采用。 在帶件鍍鋅時，如果鍍鋅溫度、浸鍍時間和鋅液中的鋁含量三個條件不能完全具備，則Fe2Al5相層就不易形成，或形成而不完整。這樣鍍層由于缺乏黏附中介層，整個鍍層的附著性能也會變差，以致在鍍層稍有彎曲時就會脫落。如果使鋅液中的鋁含量、浸鍍溫度及浸鍍時間都處于使Fe2Al5層形成的最佳條件