RICERCA 2023
INFLUENCE OF LOW-MELTING METALS PRESENT IN THE GALVANIZING BATH ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF STEEL DURING THE HOT-DIP GALVANIZING PROCESS
Tiziano Bellezze, 
Professore Associato, Dipartimento SIMAU, Università Politecnica delle Marche
t.bellezze@staff.univpm.it
Giampaolo Giuliani, 
Tecnico, Dipartimento SIMAU, Università Politecnica delle Marche
giampaolo.giuliani@staff.univpm.it
Pietro Forcellese, 
Dottorando, Dipartimento SIMAU, Università Politecnica delle Marche
p.forcellese@pm.univpm.it
Romeo Fratesi
Professore Ordinario (retired), Università Politecnica delle Marche
r.fratesi@libero.it
Structural 245 | Marzo - Aprile  2023
10.12917/Stru245.11 – https://doi.org/10.12917/STRU245.11

Many common steel components, used for metal construction and, in many cases, with structural functions, can undergo liquid metal embrittlement during the hot-dip galvanizing process. This process supplies to these components a great durability in service conditions, given the corrosion protection supplied by the zinc-based coating. On the other hand, the presence of low-melting metals in the galvanizing bath, such as tin, lead and bismuth, and the contemporary presence of internal mechanical stresses, which can act on the component, can determine the initiation of cracks which subsequently propagate, giving rise to failures during the hot-dip galvanizing phase. Therefore, the experimentation carried out had the aim to study the possible embrittlement effect produced by the mentioned elements on a common steel, when they are present separately in the galvanizing bath, at different concentrations, like those used in the industrial plants. Tensile tests were carried out with a suitably developed and instrumented machine, by using notched specimens of “Compact Tension" type, derived from the examined steel, during their galvanizing in twelve different baths. From the obtained force/displacement curves, it was found that tin and lead give a significant contribute to the embrittlement of steel during the galvanizing process even at relatively low concentrations, 0.02 wt% and 0.04 wt%, respectively; this effect then remains almost unchanged above 0.1 wt%. At the same concentration, tin was found to give a higher embrittlement than lead. Bismuth did not give any embrittlement effect, at least at the concentrations considered in this work.

ARGOMENTO:  CORROSION - CORROSIONE,STEEL ALUMINIUM AND STEEL CONSTRUCTION - ACCIAIO, ALLUMINIO E COSTRUZIONI METALLICHE
PAROLE CHIAVE: Zincatura a caldo, infragilimento da metallo liquido, metalli basso-fondenti, prove di trazione, provini con intaglio
Abstract
x
INFLUENZA DEI METALLI BASSO-FONDENTI PRESENTI NEL BAGNO DI ZINCATURA SULLE POPRIETÀ MECCANICHE DELL’ACCIAIO NELLA FASE DI ZINCATURA A CALDO

Molti componenti in acciaio comune, utilizzati per costruzioni metalliche e, in molti casi, con funzioni strutturali, possono andare incontro a infragilimento da metallo liquido durante il processo di zincatura a caldo. Questo processo permette a tali componenti di avere una maggiore durabilità in condizioni di servizio, data la protezione dalla corrosione offerta dal rivestimento a base di zinco. La presenza di metalli basso-fondenti nel bagno di zincatura, come stagno, piombo e bismuto, e la contemporanea presenza di tensioni meccaniche interne, che possono essere insite nel componente, può determinare l’innesco di cricche che propagandosi danno luogo a fratture durante la fase di zincatura a caldo. La sperimentazione effettuata ha previsto pertanto lo studio del possibile effetto di infragilimento prodotto dai suddetti elementi su un acciaio comune, quando essi sono presenti separatamente nel bagno di zincatura, a concentrazioni differenti, analoghe a quelle impiegate in ambito industriale. Sono state effettuate delle prove di trazione con una macchina, appositamente sviluppata e strumentata, usando provini con intaglio di tipo “Compact Tension”, derivati dall’acciaio esaminato, durante la loro zincatura in dodici bagni diversi. Dalle curve forza/spostamento ottenute, è emerso che lo stagno e il piombo contribuiscono significativamente all’infragilimento dell’acciaio in fase di zincatura anche a concentrazioni relativamente basse, rispettivamente 0,02% e 0,04% in peso; tale effetto poi rimane pressoché invariato sopra lo 0,1%. A parità di concentrazione, lo stagno si è dimostrato più infragilente rispetto al piombo. Il bismuto non ha dato alcun effetto di infragilimento, almeno alle concentrazioni considerate in questo lavoro.

KEYWORDS: Hot-dip galvanizing, liquid-metal embrittlement, low-melting metals, tensile tests, notched specimens
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