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

• Autorzy: Witkowska Małgorzata

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2023.2.1

Warianty tytułu

PL

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

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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).

PL

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

EN

hot dip galvanizing; zinc coatings; microstructure of coating; steel; X-ray

PL

cynkowanie ogniowe; stal; powłoki cynkowe; mikrostruktura powłoki; promieniowanie rentgenowskie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 44, nr 2
• Strony: 5--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Witkowska Małgorzata

• Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0002-3157-6462

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.