電磁抹拭對力學(xué)性能影響

易泓歷(河北工業(yè)大學(xué)，天津300130)

非接觸式的電磁抹拭工藝在熱鍍鋅行業(yè)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)該行業(yè)高速、低耗、綠色生產(chǎn)。在提高熱鍍鋅行業(yè)經(jīng)濟(jì)性的同時，對促進(jìn)該行業(yè)節(jié)能、降耗具有重大的社會意義。磁場在提供洛倫茲力作為鍍層抹拭力的同時，也通過改變原子擴(kuò)散的驅(qū)動力和界面反應(yīng)影響熱鍍鋅過渡層金屬間化合物的組織結(jié)構(gòu)和生長動力學(xué)[3]。

1 試驗(yàn)方法及表面質(zhì)量評價體系設(shè)計

1.1 試驗(yàn)材料

基體材料：A:直徑為0.8mm的冷拔鋼絲，B:10mm×10mm的方形界面棒材；

抹拭裝置：高頻電磁場抹拭；

鍍層材料：純鋅。

1.2 試驗(yàn)方法及評價標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計

鋼絲鍍鋅工藝流程：脫脂→堿洗→清洗→酸洗→清洗→浸助鍍劑→烘干→熱浸鍍→電磁抹拭。

鋼條鍍鋅工藝流程：脫脂→堿洗→清洗→酸洗→清洗→浸助鍍劑→烘干→熱浸鍍→電磁抹拭。

纏繞實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：參照《金屬線材纏繞、松懈試驗(yàn)辦法GB2976-82》[4]，具體操作方法是將試樣沿螺旋線方向以緊密的螺旋圈纏繞在規(guī)定直徑的芯棒上。

耐蝕性實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：熱浸鍍層的耐腐蝕性能測試主要采用中性鹽霧試驗(yàn)用腐蝕到一定程度的時間表示，本文參照國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 10125-1997鹽霧測試標(biāo)準(zhǔn)》[5]規(guī)定鹽霧試驗(yàn)操作方法。

力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：參照《擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)方法GB/T229-2007》[6]，具體操作方法是將試樣制成長度為55mm，橫截面為10mm×10mm的方形截面，在試樣長度中間進(jìn)行V字形缺口。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

通過改變電磁抹拭設(shè)備的電流密度，得到不同過渡層厚度的鋼絲、鋼條。如圖1和圖2所示。經(jīng)過低電流密度電磁抹拭樣品標(biāo)記為A，經(jīng)過高電流密度電磁抹拭樣品標(biāo)記為B。

圖1 低電流密度電磁抹拭鋼絲(A)

圖2 高電流密度電磁抹拭鋼絲(B)

2.1 電磁抹拭對耐蝕性的影響

耐腐蝕性能[7]測試是在FQY025鹽霧試驗(yàn)箱中進(jìn)行；主要比較出紅銹的時間，液體介質(zhì)為5%(是質(zhì)量百分比)NaCl溶液。每種樣品取四個放到試驗(yàn)箱中，各種數(shù)據(jù)取平均值。耐腐蝕性能鹽霧試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 鹽霧試驗(yàn)結(jié)果

鍍純鋅(A)明顯比鍍純鋅(B)腐蝕速率大很多，A樣品鋅層質(zhì)量略大于B樣品本應(yīng)該腐蝕速率低，正是由于B樣品過渡層厚才減緩了腐蝕。

2.2 電磁抹拭對附著性的影響

為了分析比較兩種鍍層的附著性，做了單倍纏繞試驗(yàn)，芯棒的直徑就是鋼絲本身。

疏松的束狀鐵鋅金屬間化合物是比較脆、韌性差、顯微硬度比較低的化合物，影響了鍍層的附著性。所以，從圖3和圖4可以看出它們的鍍層雖然沒有剝落，但都呈現(xiàn)魚鱗狀外紋，鍍純鋅(A)的表面魚鱗比鍍純鋅(B)的樣品要少些。這也證明了過渡層厚一定程度上影響了附著性，但是影響不大。

圖3 鍍純鋅(A)纏繞試驗(yàn)

圖4 鍍純鋅(B)纏繞試驗(yàn)

2.3 電磁抹拭對力學(xué)性能的影響

熱鍍鋅往往對鋼絲基體力學(xué)性能有一定的影響，通過相應(yīng)的拉拔強(qiáng)度試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)，可以比較出鍍純鋅(A)、鍍純鋅(B)對鋼絲力學(xué)性能的影響(見表2)。

表2 鋼絲的力學(xué)性能

從表2中可以看出，熱鍍鋅對鋼絲基體抗拉強(qiáng)度有一定影響，伸長率和面收縮率幾乎不 變；鍍純鋅(B)的抗拉強(qiáng)度比鍍純鋅(A)小，鍍鋅后的抗拉強(qiáng)度比未鍍鋼絲小很多。造成這種現(xiàn)象的主要原因是鍍純鋅在450℃左右[8]，中溫回火[9]后產(chǎn)生回火托氏體(屈氏體)，另外疏松的束狀鐵鋅金屬間化合物是比較脆、韌性差、顯微硬度比較低的化合物[10]，化合物越厚抗拉強(qiáng)度越高。

從表2中可以看出,熱鍍鋅對鋼條基體抗拉強(qiáng)度有一定影響，過渡層[11]越厚沖擊強(qiáng)度越高，造成這種現(xiàn)象的主要原因是過渡層越厚沖擊強(qiáng)度越高。

3 結(jié) 語

1)鍍純鋅(A)明顯比鍍純鋅(B)腐蝕速率大很多，A樣品鋅層質(zhì)量略大于B樣品本應(yīng)該腐蝕速率低，正是由于B樣品過渡層厚才減緩了腐蝕。

2)過渡層厚一定程度上降低附著性，但是影響不大。

3)熱鍍鋅降低了鋼絲抗拉強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，過渡層中疏松的束狀鐵鋅金屬間化合物越厚抗拉強(qiáng)度越高、沖擊強(qiáng)度越高。

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[3]孔綱，盧錦堂.熱浸鍍鋅助鍍工藝的研究與應(yīng)用[J].材料保護(hù).2005，38（8）.56-58.

[4]GB 2976-92.金屬線材纏繞、松懈試驗(yàn)辦法[S].北京：中華人民共和國冶金工業(yè)部，1992.

[5]GB/T 10125-1997.鹽霧測試標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，1997.

[6]GB/T 229-2007擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)方法[S].北京：中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，2007.

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