J: Vai cinkoto spoļu stingrība ietekmē cinka pārklājumu?
A: Jā, tā ir. Cinkotu spoļu stingrību{1}}proti, materiāla spēju absorbēt plastiskās deformācijas enerģiju pirms lūzuma-nosaka ne tikai tērauda pamatne. Cinka pārklājuma klātbūtne vairākos veidos maina cinkotās spoles kopējo izturību. Pētījumi liecina, ka, salīdzinot ar to pašu substrātu, karsti cinkotajām tērauda loksnēm ir mazāka stiepes izturība un plastiskās deformācijas spēja. Plastmasas samazināšanās galvenokārt ir saistīta ar mikroplaisām, kas veidojas uz pamatnes virsmas karstās cinkošanas laikā, savukārt stiprības samazināšanās ir saistīta ar virsmas cinka pārklājuma zemāku izturību, salīdzinot ar tērauda pamatni. Turklāt dažādiem pārklājumu veidiem (tīram cinka pārklājumam, cinka-dzelzs sakausējuma pārklājumam) ir ievērojami atšķirīga ietekme uz izturību. Tāpēc, novērtējot cinkoto spoļu stingrību, cinka pārklājums ir jāuzskata par neatkarīgu faktoru, un to nevar vienkārši pielīdzināt pamatnes stingrības indeksam.
2. Kāda ir intermetālisko savienojumu ietekme uz cinka-dzelzs sakausējuma pārklājumu izturību?
A: Cinka-dzelzs sakausējuma pārklājumi sastāv no vairākiem plāniem dzelzs-cinka intermetālu savienojumu slāņiem, tostarp Γ fāzi, Γ1 fāzi, δ fāzi un ζ fāzi. Šie savienojumi pārsvarā ir cieti un trausli, un tie ir galvenais iemesls cinkoto spoļu stingrības samazinājumam. Starp tiem visdziļākā Γ fāze, kas ir vistuvāk pamatnei, ir trausla fāze, un tai ir vislielākā ietekme uz pārklājuma adhēziju; jo biezāka ir Γ fāze, jo vieglāk to pulverizēt un nolobīt. Blakus esošā Γ1 fāze, lai gan tā var kavēt plaisu izplatīšanos uz sāniem, pati par sevi ir nedaudz trausla. Režģim,{8}}kā δ fāzei vidū, ir laba plastiskums, un tas ir viens no nedaudzajiem pārklājuma slāņiem, kas nodrošina izturību. Ārējā ζ fāze ir pakļauta plaisāšanai deformācijas laikā un izplatās pa fāzes robežām. Lielās plastiskuma atšķirības starp sakausējuma pārklājuma fāzēm izraisa iekšējo spriegumu pārklājumā un pārklājuma/tērauda pamatnes saskarnē dažādu deformācijas pakāpju dēļ štancēšanas laikā, kas izraisa priekšlaicīgu pārklājuma plaisāšanu un ievērojami samazina cinkotās spoles izturību lieces, dziļās vilkšanas un citās apstrādes laikā.
3. Kā cinkošanas procesā radušās mikroplaisas ietekmē izturību?
A: Karstās{0}}cinkošanas process pats par sevi rada mikroplaisas cinka slānī un pamatnes virsmā. Šīs plaisas kļūst par sprieguma koncentrācijas punktiem, tieši un negatīvi ietekmējot izturību. Pētījumi atklāj daudzpakāpju ceļu plaisu ierosināšanai un izplatībai: pirmkārt, atlikušā sprieguma dēļ augstas-temperatūras σ-FeZn10 slānī veidojas mikroplaisas; pakļaujot ārējam stiepes spriegumam, plaisas šajā slānī izplatās uz augšu pa graudu robežām; pēc tam plaisas pāriet uz ζ-FeZn13 slāni un turpina izplatīties pa FeZn13-Zn fāzes saskarni; visbeidzot, tie atkal izplatās pa graudu robežām virsmas η-Zn slānī, līdz pārklājums pilnībā saplīst. Šis daudzpakāpju plaisu izplatīšanās režīms no iekšējās trauslās fāzes uz āru nozīmē, ka pat pirms kopējais spriegums sasniedz substrāta tecēšanas robežu, pārklājuma plaisas jau ir izveidojušās un izplatījušās. Cinkotajām spolēm, kurām nepieciešama atkārtota liekšana vai dziļa vilkšana, šīs mikroplaisas paātrinās izplatīšanos lielu deformāciju laikā un pat iestiepsies pamatnē, ievērojami vājinot materiāla stingrības rezerves ekspluatācijas laikā.
4. Vai cinka pārklājums izraisa ūdeņraža trauslumu cinkotajās ruļļos?
A: Jā. Ūdeņraža trauslums ir vēl viens svarīgs mehānisms, ar kura palīdzību cinka pārklājums ietekmē cinkoto spoļu stingrību, īpaši jūras atmosfērā vai mitrā vidē. Ja cinka pārklājums ekspluatācijas laikā tiek bojāts, tas nodrošina tērauda pamatnes katoda aizsardzību. Tomēr pārmērīgi negatīvs aizsardzības potenciāls var izraisīt ūdeņraža izdalīšanos uz tērauda virsmas. Ūdeņraža atomi iekļūst matricas režģī, izraisot krasu materiāla stingrības samazināšanos. Pētījumi liecina, ka ūdeņraža caurlaidība jūras ūdenī ievērojami samazina karsti cinkota tērauda pagarinājumu pēc lūzuma un enerģijas blīvumu, mainot tā lūzuma režīmu no kaļamā lūzuma uz kvazi-šķelšanās trauslo lūzumu. Palielinoties kalpošanas laikam, ūdeņraža saturs materiālā nepārtraukti palielinās, un palielinās arī ūdeņraža trausluma jutība. Tāpēc augstas -stiprības atsperu paplāksnēm, stiprinājumiem utt. pēc cinkošanas parasti ir nepieciešama īpaša ūdeņraža noņemšanas termiskā apstrāde (parasti tiek turēta 190–230 grādu temperatūrā 6–8 stundas), lai samazinātu trauslu lūzumu risku.
5. Kādi ir galvenie faktori, kas ietekmē cinkoto spoļu stingrību? Kā no tiem izvairīties?
A. Faktorus, kas ietekmē cinkoto spoļu stingrību, galvenokārt var iedalīt šādās kategorijās. Pirmkārt, pārklājuma biezums un veids-jo biezāks ir cinka slānis, jo lielāks ir plaisu rašanās un izplatīšanās risks; leģētiem pārklājumiem cietu un trauslu intermetālisku savienojumu klātbūtnes dēļ parasti ir zemāka izturība nekā tīra cinka pārklājumiem. Otrkārt, substrāta sastāvs -elementu, piemēram, silīcija un mangāna, saturs un attiecība substrātā ietekmē selektīvās oksidēšanās izturēšanos atkausēšanas laikā. Kad saskarnē veidojas trausla ζ fāze, saskarne ir pakļauta plaisāšanai stiepes pārbaudes laikā, un plaisas izplatās substrātā, kā rezultātā samazinās stingrība. Treškārt, ražošanas procesa -karstās- cinkošanas temperatūra, iegremdēšanas laiks un sakausēšanas procesi ietekmē katras pārklājuma fāzes biezumu un sadalījumu, tādējādi mainot izturību. Lai izvairītos no stingrības samazināšanās, ir ieteicams veikt šādus pasākumus: izvēlieties piemērotus pārklājuma veidus atbilstoši apstrādes prasībām (dziļi{8}}izvelkamām daļām dodiet priekšroku tīra cinka pārklājumiem, nevis leģētiem pārklājumiem); stingri kontrolēt cinka slāņa biezumu, lai izvairītos no konstrukcijas specifikāciju pārsniegšanas; optimizēt substrāta sastāvu, lai nomāktu nelabvēlīgu saskarnes trauslo fāžu veidošanos; un augstas -stiprības cinkotajām daļām pievienojiet ūdeņraža noņemšanas termiskās apstrādes procesu, lai novērstu ūdeņraža{10}} izraisītu trauslumu.