Reaction kinetics of the formation of intermetallic Fe – Zn during hot - dip galvanizing of steel

Cinética de reacción de la formación de intermetálicos Fe - Zn durante el galvanizado en caliente del acero

Este artículo de revisión describe principalmente la composición de Fe - Zn intermetálico, es decir, zeta (ζ), delta (δ_1k + δ_1p), gamma₁ (Γ₁) y gamma (Γ) en acero galvanizado durante la galvanización a baja temperatura (t ~ 450 °C). Se detalla la formación, el crecimiento de las fases individuales durante la galvanización y su interacción. En cuanto a la cinética, la formación del revestimiento se define mediante una ecuación cinética parabólica del crecimiento de las diferentes fases intermetálicas en condiciones ideales. En la bibliografía disponible se citan las constantes de velocidad de formación de las fases intermetálicas individuales y también para el revestimiento total. La composición de las fases intermetálicas, el contenido de hierro, la estructura cristalina y la simetría de grupo en que se forma la superficie del acero galvanizado.

INTRODUCCIÓN

Durante la galvanización en caliente del acero, se forma gradualmente en la muestra un revestimiento de diferentes fases intermetálicas Fe - Zn. Estas fases se forman por un complejo proceso de difusión entre los átomos de hierro de la capa superficial del acero y los átomos de zinc de la masa fundida (t ~ 450°C). Se disponen en la estructura del acero en capas con un contenido de hierro gradualmente descendente. Los compuestos intermetálicos varían no sólo en composición y morfología de los cristales, sino también significativamente en dureza y resistencia a la carga de compresión. Lo más cerca de la superficie del acero cristaliza la fase gamma (Γ), que tiene un contenido de hierro del 23,5 - 28 % en peso. La morfología de los cristales de esta fase es planar. Investigaciones recientes han demostrado que la fase gamma₁ (Γ₁) difiere de la fase gamma (Γ) no sólo en términos de composición y estructura cristalina, sino que el contenido en hierro de esta fase es del 17 - 19,5 % en peso. La morfología de los cristales de esta fase es de nuevo planar. La estructura columnar tiene una fase delta (δ), el contenido de hierro es de 7 - 11,5 % en peso. Esta fase existe en dos variaciones, a saber, δ_1k (más cercana a la superficie del acero), y δ_1p. Las variaciones tienen una red cristalina y una composición ligeramente diferentes. En esta fase, se forma un intermetálico que contiene hierro 5 - 6,2 % en peso, denominado fase zeta (ζ). Esta fase también tiene morfología columnar. Por encima de esta fase pueden observarse varias fases fuertes de zinc puro, o solución sólida sustitutiva de hierro en el zinc. No se trata de una fase intermetálica, sino que se denomina eta (η). La composición de varias fases intermetálicas, el contenido de hierro y su estructura se resumen en la Tabla 1. Su disposición en la superficie del acero galvanizado se ilustra esquemáticamente en la figura 1. Los resultados resumidos en la Figura 1 y en la Tabla 1 corresponden a los resultados de los trabajos de investigación modernos [1].