یکی از مواردی که اغلب در مورد گالوانیزه گرم درک نشده است این است که چرا بخش های فولادی ضخیم تر به طور طبیعی پوشش های روی ضخیم تری ایجاد می کنند. در نگاه اول، این دو ضخامت ممکن است نامرتبط به نظر برسند، اما سینتیک واکنش متالورژیکی و رفتار انتقال حرارت این رابطه سازگار و قابل پیش بینی را توضیح می دهد.
اصل متالورژی اساسی
گالوانیزه گرم یک فرآیند کنترل شده با انتشار است. هنگامی که فولاد در دمای تقریباً 840 تا 850 درجه فارنهایت (449 تا 454 درجه) در روی مذاب غوطه ور می شود، آهن و روی واکنش می دهند و دنباله ای از لایه های آلیاژ بین فلزی روی-آهن را تشکیل می دهند که به صورت متالورژیکی به زیرلایه فولاد متصل می شوند. رشد پوشش توسط دما، مدت غوطه وری، شیمی فولاد، سرعت انتقال حرارت و سینتیک انتشار کنترل می شود.
نقش جرم حرارتی
مهم ترین عاملی که ضخامت فولاد را به ضخامت پوشش مرتبط می کند جرم حرارتی است. یک بخش فولادی ضخیم و سنگین دارای جرم حرارتی بسیار بیشتری نسبت به بخش نازک و سبک است. هنگام غوطه ور شدن در حمام روی مذاب:
- بخش های ضخیم تر گرما را برای مدت طولانی تری حفظ می کنند
- سرعت خنک شدن آنها پس از خروج از حمام بسیار کندتر است
- بنابراین واکنش رشد بین فلزی برای یک زمان موثر طولانی ادامه می یابد
در مقابل، ورق نازک یا مواد سبک سنج به سرعت به تعادل حرارتی می‌رسند و پس از برداشتن به سرعت سرد می‌شوند، که زمان در دسترس برای واکنش انتشار را محدود می‌کند و معمولاً منجر به رشد پوشش سبک‌تر در بخش‌های فولادی نازک‌تر می‌شود.
سینتیک انتشار و توسعه لایه
همانطور که مقاطع فولادی ضخیم‌تر دمای بالا را برای مدت طولانی‌تری حفظ می‌کنند، انتشار آهن در روی مذاب برای مدت بیشتری ادامه می‌یابد، ضخامت لایه بین فلزی افزایش می‌یابد و ضخامت پوشش کل به طور متناسب رشد می‌کند. بنابراین ضخامت فولاد به طور غیرمستقیم با تأثیر بر زمان واکنش موجود بر ضخامت پوشش تأثیر می‌گذارد.
استانداردهای صنعتی - ASTM A123 و ISO 1461
هر دو ASTM A123 و ISO 1461 این رفتار متالورژیکی قابل پیش بینی را با ایجاد حداقل مقادیر ضخامت پوشش بر اساس محدوده ضخامت فولاد تشخیص می دهند. تحت ASTM A123، برای اشکال و صفحات ساختاری، حداقل ضخامت متوسط پوشش به تدریج با ضخامت فولاد افزایش می یابد:
| ضخامت فولاد | حداقل میانگین ضخامت پوشش |
|---|---|
| < 1.6 mm | 45 μm |
| 1.6 - 3.2 میلی متر | 65 μm |
| 3.2 - 4.8 میلی متر | 75 μm |
| 4.8 - 6.4 میلی متر | 85 μm |
| >6.4 میلی متر | 100 μm |
برای ورق فولادی نازک زیر 1.5 میلی متر، نیاز 45 میکرومتر است، در حالی که یک تیر ساختاری ضخیم بیش از 6 میلی متر به حداقل 85 میکرومتر نیاز دارد. هیچ محدودیت حداکثری وجود ندارد
تفاوت فرم محصول
برای ورق فولادی گالوانیزه شده بر روی خطوط پیوسته (مانند مواد روکش فلزی خودرو یا ساختمان)، ضخامت پوشش معمولاً از حدود 6 میکرومتر تا 50 میکرومتر در هر طرف متغیر است، با محصولات استاندارد مانند کلاس G90 که تقریباً 18 میکرومتر در هر طرف تولید می‌کنند.
مفاهیم عملی
از آنجایی که طول عمر پوشش در محیط‌های جوی تقریباً متناسب با ضخامت پوشش است، اعضای ساختاری ضخیم‌تر به طور طبیعی دوام بیشتری را بدون نیاز به اصلاحات اضافی در فرآیند به دست می‌آورند. شیمی فولاد نیز مهم است - عناصری مانند سیلیکون و فسفر بر واکنش‌پذیری تأثیر می‌گذارند و می‌توانند تشکیل لایه آلیاژی را تسریع کنند، و زمانی که فولاد ضخیم‌تر ممکن است باعث افزایش ضخامت بیشتر شود و همچنین ممکن است باعث افزایش ضخامت بیشتر شود.
رابطه بین ضخامت بستر فولادی و ضخامت پوشش روی گالوانیزه دلخواه نیست. این به طور مستقیم از رفتار متالورژیکی فرآیند گالوانیزه گرم نشأت می‌گیرد. توانایی اندازه گیری و تعیین ضخامت پوشش بر اساس ضخامت فولاد، چارچوبی قابل اعتماد و مبتنی بر علم را برای مهندسان برای انتخاب محصولات فولادی گالوانیزه فراهم می کند که طول عمر مورد نیاز را در محیط خدمات مورد نظر خود ارائه می دهد.
