搪瓷用钢抗鳞爆性能影响因素和评价方法的研究

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搪瓷制品是由瓷釉和金属钢板组成的一种复合材料,因为具有美观、卫生和耐腐蚀等特点而得到广泛应用。但搪瓷制品存在缺陷,而鳞爆是其中最危险的缺陷。因为鳞爆的发生毫无规律性,可能在涂搪后3天内发生,也可能在几个月后发生,这就给企业和用户带来严重的安全隐患和经济损失。研究表明,鳞爆与钢板本身的抗鳞爆性能有很大的关系。因此,预测搪瓷用钢板的抗鳞爆性能是有效减少搪瓷制品废品率的关键。目前评价搪瓷用钢抗鳞爆性能的标准主有三种,即国际标准ISO17081:2008、欧洲标准EN10209:2013和中国国家标准GB/T29515:2013。其中EN10209:2013的检测准确率高,数据稳定性好,因而被国内外企业广泛认可,常常作为搪瓷用钢进出口的检测依据。但是该标准采用的电解溶液含剧毒试剂Hg Cl2和As2O3,因此使用过程中存在安全隐患和污染环境的问题,不宜被推广到生产现场使用。其次,研究发现搪瓷用钢的抗鳞爆性能与析出相密切相关,析出相越多钢板的抗鳞爆性能越好,通过研究钢板的卷取温度和析出相在基体取向上的析出规律可有效控制析出相的析出,从而提高其抗鳞爆性能。基于上述原因,本文首先开展一种新型无毒的搪瓷用钢评价方法的研究,用于替代EN10209:2013中的Hg Cl2和As2O3剧毒试剂。其次,开展了卷取温度对热轧搪瓷用钢抗鳞爆性能的影响研究。第三,借助EBSD和EDS实验手段开展了不同析出相在不同基体取向上的析出规律的研究。得到如下结论:1)对0.6 mm厚的1#钢板分别在含有五水硫代硫酸钠的无毒试剂和欧洲标准中进行氢渗透实验。研究了A、B、C、D和E五种浓度五水硫代硫酸钠(鉴于企业保密要求,五水硫代硫酸钠的具体浓度以字母表示)的TH值,对比实验结果发现:含有0.5ml C浓度五水硫代硫酸钠溶液的无毒试剂测的TH值最为稳定,虽然不同于欧洲标准的TH值,但是数据可靠性和可重复率最高,而其他浓度测得的TH值数据虽然个别与欧洲标准的TH值接近,但是数据上下偏差较大且稳定性不高,因此确定C浓度的五水硫代硫酸钠溶液+100 ml的6%的硫酸溶液为无毒电解液的配方。2)采用含有C浓度五水硫代硫酸钠的无毒试剂分别测试了0.6 mm、0.8 mm、1.0mm、1.2 mm、1.5 mm和1.8 mm等六种厚度的搪瓷用钢的TH值。对比欧洲标准的测试结果,发现无毒试剂评价方法的钢板厚度可适用范围是1 mm~1.5 mm。利用该无毒试剂和欧洲标准又分别测试11种不同成分和不同厚度钢板的TH值,发现两种方法测得的结果很接近,说明无毒试剂可以代替剧毒试剂来检测钢板的抗鳞爆性能。结合1mm、1.2 mm和1.5 mm三个厚度的氢渗透结果,发现14组数据中有12组无毒试剂测得TH值大于欧洲标准测得的TH值,且最大差值的绝对值为2.02,因此将无毒试剂的抗鳞爆性能临界值定为8.7。3)研究了550℃、600℃和640℃三种卷取温度下热轧搪瓷用钢板的微观组织和氢渗透性能,发现600℃卷取时因钢板晶粒组织处于再结晶状态,晶粒组织最为均匀,单位体积内析出相数量最多,氢渗透时间最长,抗鳞爆性能最好。4)析出相的析出存在着容易析出的基体取向。通过EBSD分析发现搪瓷用钢基体存在着(001)、(111)和(101)三种晶粒取向,其中(101)所占面积最多,而(001)所占面积最少。利用EDS面扫的方法,发现试样中存在着Ti S、Ti C和Ti N等析出相,经计算发现虽然(001)晶粒取向的面积最少,但单位面积上的析出相数量最多,且每种析出相均是这样的分布规律,因此(001)晶粒取向为析出相容易析出的取向。
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