Большое число испытаний и экспериментов было проведено в течение
многих лет с целью установить, влияет ли, и до какой степени, горячее
цинкование на механические свойства сталей с низким содержанием
углерода, чистые стали и стали с ограниченным содержанием легирущих
элементов.
Следующие далее результаты относятся как к сталям, оцинкованным при обычной температуре (450-460 С), так и к сталям, оцинкованным при повышенной температуре (560 С).
Сопротивление растяжению и удару
Сопротивление стали растяжению, текучести и удлинению остается,
предположительно, неизменным после горячего цинкования как деталей,
содержащих сварные швы, так и без них.
Большая прочность стали, приобретенная при холодной обработке
и термообработке, может уменьшиться во время горячего цинкования.
Величина уменьшения зависит от степени обработки и типа воздействия,
которому подвергалась сталь при обработке.
Стойкость к удару сталей после горячего цинкования ограниченно
уменьшается, по сравнению со стойкостью искусственно состаренных
образцов; однако не настолько, чтобы препятствовать тому применению,
для которого сталь была предназначена.
Пластичность
Степень пластичности стали не связана с горячим цинкованием,
но чрезмерные деформации (например, сгибание до острого ребра) могут
вызвать трещины в цинковом покрытии.
Напряжения швов
В сварных структурах, из-за большей жесткости, которую вызывает
горячее цинкование, действие нагрузок на швы уменьшается на 50/60%.
Вследствие этого вся структура становится более прочной. Примером этого
является обработка горячим цинкованием, которая получает
распространение в автомобилестроении.
Сопротивление усталости
Что касается сопротивления усталости при горячем цинковании, на разные типы сталей оно влияет неодинаково.
Кипящие стали и стали, успокоенные алюминием, показывают довольно
скромное уменьшение сопротивления усталости, а у сталей, успокоенных
кремнием, эта усталость может значительно сократиться.
Причина лежит в разном составе слоя железо-цинк.
При наличии механических напряжений в этом слое образуются трещины,
которые могут привести к переломам на поверхности стали. Однако, при
определении данных по усталости в лабораторных экспериментах, материал,
подвергнутый горячему цинкованию, сравнивается с „новой“,
не обработанной сталью, хотя нужно не забывать, что любая
„необработанная“ конструкция, помещенная наружу, будет немедленно
атакована коррозией.
В этом случае возникает в 5-7 раз более глубокая точечная коррозия, и сопротивление усталости быстро понижается.
То же можно сказать и об окрашенных поверхностях.
Там, где возникает повреждение в слое краски, начинается атака ржавчины
в поврежденной области; наоборот, сопротивление усталости у стали после
горячего цинкования заметно не меняется во время экспозиции, поскольку
цинковое покрытие остается на поверхности металла и, при нормальных
условиях, в цинковом покрытии очаги коррозии не образуются.
Уменьшение сопротивления к усталости у сталей после горячего цинкования
по определению ограничено по сравнению с тем же явлением, вызванным
коррозией. Также надо помнить, что абразивная обработка и сварка влияют
на сопротивление к усталости, но что для них обеих горячее цинкование
дает положительный эффект.
Стали, чувствительные к старению, при интенсивной обработке
в холодном виде, могут охрупчиваться с течением времени (охрупчивание
старением). Этот процесс старения ускоряется за счет температуры при
горячем цинковании. С этой стороны холодная обработка может сделать
определенные стали слишком хрупкими и непригодными для требуемого
применения, также при простом естественном старении.
Поэтому, когда материал нужно подвергнуть горячему цинкованию, очень
важно знать, подвергались ли разные детали холодной обработке или нет.
Кипящие стали особенно подвержены охрупчиванию, в то время как этот эффект менее выражен для сталей, раскисленных кремнием.
Стали, раскисленные алюминием, также подвержены негативному влиянию
холодной обработки, и следовательно, процесса горячего цинкования.
Если холодной обработки стали избежать нельзя, сталь нужно освободить
от внутренних напряжений, выдерживая тридцать минут при температуре 600-650 С или подвергая ее нормализации перед горячим цинкованием.
Сегодня, однако, стали, имеющие тенденцию к старению, достаточно редки.
Повышение хрупкости водородом
В нормальных мягких сталях, не легированных или слабо легированных,
не выявляется повышение хрупкости, вызванное поглощением водорода.
Водород, поглощенный, возможно, во время травления, эффективно
удаляется погружением в цинковую ванну благодаря довольно большой
температуре (около 450-460 С).
Некоторые закаленные стали или стали с высокой прочностью, напротив,
могут стать хрупкими из-за диффузии водорода в сталь. Было бы лучше
подвергнуть такие материалы испытанию, прежде чем цинковать большую
партию.
Межкристаллическое растрескивание
В ограниченных случаях, когда в стали присутствуют сильные
напряжения, может порой выявляться межкристаллическое растрескивание,
обязанное проникновению цинка в сталь в щели между зернами (LME или
охрупчивание жидким металлом.).
Риск появления межкристаллических трещин и разрушения из-за
проникновения цинка пренебрежимо мал, когда рассматривается горячее
цинкование нормальных мягких сталей для профилей, в то время как
материалы, испытавшие термический шок (например, в связи с горячим
гнутьем или со сваркой), могут в результате оказаться к этому
восприимчивыми. Для этих последних также уместно провести испытание,
когда речь идет о цинковании крупных партий.
Риск разрушения может быть сведен к минимуму, если сталь отожжена при температурах выше 600 С.
