Susceptibility of structural steel to liquid metal embrittlement during hot‐dip galvanizing in zinc 5 %‐aluminum alloy

Abstract

The phenomenon of liquid metal embrittlement has been known in the field of batch hot-dip galvanizing for decades. With the increasing use of zinc alloys with higher content of aluminum, the question arises regarding the specific liquid metal embrittlement effects of such alloys on structural steels. The influence of a zinc 5 %-aluminum alloy during galvanizing on structural steel grades S355 and S700 was investigated and compared with the results obtained in a conventional pure zinc melt. Furthermore, the effect of the low-melting alloying element tin in both the zinc 5 %-aluminum and zinc alloys was investigated. Specimens were prepared and mechanically loaded during immersion in a liquid zinc alloy. The tests revealed the consistently ductile behavior of S355 steel without any cracking or reduction of the strain capacity under the influence of liquid zinc 5 %-aluminum alloy and pure zinc. Steel grade S700 shows reduced deformability in zinc 5 %aluminum alloy but better behavior in comparison to that in pure zinc. Upon the addition of tin, the zinc 5 %-aluminum alloy behaves very positively with no reduction in the ductility of the steel, whereas the same addition in pure zinc leads to a drastic drop in ductility.Keywords: Liquid metal embrittlement / hot-dip galvanizing / zinc 5 %-aluminum-alloy / structural steel / high-strength steel Das Phänomen der Flüssigmetallversprödung ist im Bereich der Stückverzinkung seit vielen Jahrzehnten bekannt. Mit der zunehmenden Anwendung von Zinklegierungen mit hohem Aluminium-Anteil ist die Frage zu klären, wie sich diese Zinkschmelzen im Hinblick auf eine mögliche Flüssigmetallversprödung von Baustählen verhalten. Vor diesem Hintergrund wurde eine Untersuchung durchgeführt zur Bestimmung der Wirkung einer Zink 5 %-Aluminium-Legierung bei der Stückverzinkung auf Baustähle der Güten S355 und S700 und mit Ergebnissen, die in analogen Versuchen in einer konventionellen Zinkschmelze erzielt wurden, verglichen. Weiterhin wurde der Effekt des niedrigschmelzenden Elements Zinn sowohl in der Zink 5 %-Aluminium-als auch der reinen Zinkschmelze untersucht. Hierfür wurden Proben angefertigt und im eingetauchten Zustand in der Zinkschmelze mechanisch belastet. Die Tests zeigen ein durchgehend duktiles Verhalten des Stahls S355 ohne Anzeichen einer Rissbildung oder Reduzierung der Dehnbarkeit

Hot‐dip galvanizing of high‐strength hot‐finished hollow sections

“…The latter leads to the transformation of the pure zinc phase into Zn-Fe phases process provides a higher preheating temperature and lower zinc bath temperature owing to a significantly lower thermal stress in the galvanized steel, making it more advantageous for temperature control [22]. On the other hand, tests showed that the impact of the liquid melt on the steel's grain structure and thus its embrittlement potential is lower with the HDG Zn5Al method [23]. Following this, investigations were focused on sections galvanized in the HDG Zn process.…”