将双面搪瓷钢板制成的结构件进行拼装制造成容器罐,可广泛应用于一些大型污水处理设施、化工设施、环保设施等领域,如工业废水处理工程中的沉淀池、生物发电工程中的厌氧反应罐、沼气工程中的反应器、啤酒厂的拼装型反应器等。

决策依据是合同立项的根本依据，主要包括公司股东会董事会纪要、公司总经理办公会纪要、请示批复、投资或费用计划、采购中标文件等，根据企业性质不一一列举。

作为基材的钢板直接影响着搪瓷钢板的质量。首先,鳞爆是搪瓷钢制品最常见也是最可怕的缺陷之一,形成“鳞爆”的氢气学说是目前大家公认的,有研究[1]认为,室温下钢的晶体结构为体心立方(α-Fe),而在搪烧温度时晶体结构为面心立方(β-Fe)。室温下氢在体心立方晶体中的扩散系数大、扩散激活能低,同时氢在α-Fe中不形成氢化物,这使它的含氢量不高,可在高温下,当发生晶体结构转变时,氢的吸收量将大大提高,而冷却后则造成钢中的氢的固溶度下降,氢过饱和而在钢板与瓷釉层间聚集并产生压力,当这种压力超过瓷层的强度后便形成鱼鳞状爆瓷。为实现抗鳞爆,需要钢中有足够多的贮氢陷阱,微小空穴、位错、析出相等都可以作为贮氢陷阱。双面搪瓷较单面搪瓷对钢板的包裹性更强,搪瓷过程中氢更难逸出,所以要求这种用途的钢中要含有更多的贮氢陷阱来实现抗鳞爆性能。

另外,随着搪瓷拼装罐的体积越做越大,甚至会达到几万个立方米以上,对于搪瓷钢板的强度性能相应地也要求越来越高,尤其是需要钢板经底釉、面釉两次高温烧成后仍具有足够高的屈服强度,以满足作为大型结构件使用安全的需要。通常,底釉的搪烧温度最高达到890 ℃,面釉搪烧温度最高达850 ℃,经过这样高的温度处理后钢板的强度性能会明显降低,目前国内搪瓷拼装罐行业内常用钢板的屈服强度通常仅能达到250 MPa左右的水平。

沪大剧社的男女合演西剧《值得登广告》曾经公演过两次。都很受人欢迎，得着社长陈春波君力量不少。现在他们又选定三月二日假座爱普卢影戏院作第三次的公演。据说，这部戏剧情很是曲折，言辞也很滑稽，加这几位戏里的名角，都是几个美于色长于辞的社员所任，一经粉墨登场，莫不有声有色。今该社已将座券开始发售。上海交际花如唐瑛，闺秀如夏璐敏、陈皓明等均已预定座位。预料那天爱普卢中又有一个无形的时装展览会了。[11]2

宝钢具有多年的搪瓷用钢开发经验,作为拼装罐基板用途的双面搪瓷用钢,按照搪烧后强度级别划分,目前已形成310、360、400 MPa等系列产品。本文取宝钢2 050 mm产线生产的一种“搪后310 MPa级”双面搪瓷用热轧钢板,并选取一种普通碳素结构钢板作为对比,分别对两者进行微观组织及力学性能、搪瓷性能等对比研究。从多个方面对比了搪瓷专用钢板与普通结构钢板之间的差异,为搪瓷钢制造企业提供理论参考。

通过透射电镜对搪瓷烧成后的TC钢中的析出相进行观察,并进行能谱分析。结果发现,含Ti析出相主要有两种,形貌如图2(a)所示,较大尺寸的析出相主要呈球形,较小尺寸的析出相呈球形或方形。图2(b)、(c)为图2(a)中箭头所指析出相的能谱分析结果,据此判断析出相为TiC和Ti4C2S2 ,其中Ni的谱线为镍网支架的。其中,TiC析出相较小,尺寸主要集中在20～40 nm;Ti4C2S2 析出相颗粒尺寸较大,尺寸集中在100～200 nm。研究表明[2-3],钢中的Ti元素与C元素形成的细小弥散分布的第二相粒子是钢板中不可逆的贮氢陷阱,可以增加氢穿透时间,从而避免搪烧后因氢气的逸出而导致的鳞爆缺陷,随着析出相体积分数和数量的增加,氢穿透时间延长。

1 试验材料及方法

TC与PT钢试样的氢渗透试验曲线及结果如图5和表3所示。可见,TC钢氢渗透时间明显长于PT钢,其TH达到了10.29 min/mm2,而PT钢仅为3.85 min/mm2,即当换算成单位面积的钢板时,TC钢的氢穿透时间长达10.29 min,这个时间大于通常认为的比较好的穿透时间6.7～10 min[ 8-11]。氢在钢中的穿透时间越长,钢板的抗鳞爆性能越好。

表1 试验材料的化学成分 Table 1 Chemical compositions of the test materials %

试样wCwSiwMnwPwSwCuwAlwTiFe及其他元素TC≤0．080≤0．300≤1．2000．010≤0．0300．0610．030≥0．100余量PT0．1700．0700．6800．010≤0．030—0．030—余量

TC、PT两种钢板热轧态和模拟搪烧后的金相组织形貌如图1所示。可见,TC钢的热轧态基体组织为细小单一的铁素体,沿轧制方向呈长条状,经模拟高温搪烧工艺处理后,铁素体晶粒趋于等轴状,晶粒仍极为细小,为10～11级;PT钢热轧态基体组织为铁素体以及块状分布的片状珠光体,经模拟高温搪烧工艺处理后,铁素体晶粒明显长大并趋于等轴晶,晶粒度为7～8级。

由不同温度及保温时间下TC钢的屈服强度变化曲线(图4)可以看出,加热温度从860 ℃到920 ℃,在相同的保温时间下,钢板的屈服强度随加热温度升高而降低;当保温时间从10 min提高到20 min,在相同的加热温度下,TC钢的屈服强度随保温时间的延长而降低,并逐渐趋于稳定。可见,虽然随温度升高及保温时间延长,加Ti钢中的碳化钛析出相逐渐长大,但仍能起到细化晶粒及析出强化的作用,使这类钢板经高温搪烧后仍能获得310 MPa以上的屈服强度水平。孙全社等的研究也表明[7],加热温度从750 ℃到900 ℃,保温时间从5 min到30 min,加钛钢中的铁素体晶粒都没有明显长大,其屈服强度在保温时间超过5 min后随着温度变化及时间延长而趋于稳定。

人肝癌细胞株HepG2（ATCC），用含10%胎牛血清、1×105U/L青霉素和100 mg/L的DMEM培养基，置于37℃、5%CO2培养箱中常规培养。取对数生长期细胞用于实验。当细胞生长密度在75%左右时加药处理。Danu母液终浓度为50 mmol，用新鲜DMEM培养基配制不同浓度的溶液。浓度效应实验药物浓度设为0.01、0.1、0.5 μmol，作用时间24 h。时间效应实验设4、8、12、24、48、72 h组，Danu浓度0.5 μmol。

模拟搪烧退火前、后钢板上所取的拉伸试样按照JIS5加工,即标距为50 mm、平行部分宽度为25 mm,测定屈服强度、抗拉强度及断裂伸长率。

用光学显微镜观察各钢板搪烧前后的组织变化情况。采用碳复膜萃取复型的方法制样,应用JEM-2100F高分辨透射电镜进行第二相粒子的观察,并通过能谱分析,确认析出相种类。

将搪瓷用钢板表面喷丸处理后,进行湿法双面搪瓷试验,所用底釉、面釉为一种国产的搪瓷拼装罐专用釉料。搪瓷用钢板生产工艺过程:搪底釉→890 ℃保温14 min→空冷→搪面釉→800 ℃保温12 min→空冷,静置48 h后检查试样表面鳞爆等情况。

按照BS EN10209—2013标准进行氢渗透试验,用电化学试验的方法获得氢渗透曲线并测定氢在钢板中的穿透时间,测量温度为298 K。

2 试验结果及讨论

2.1 搪烧前后显微组织及析出相分析

在热轧钢板上沿轧制方向取拉伸样、金相试样、搪瓷用钢板、氢渗透试验用钢板等。

为有效吸引社会投资，各县（市）积极整合土地开发、国家扶贫、宁波帮扶、小农水、烟水配套、通村公路、“一事一议”、扶持少数民族等项目资金加强项目基础设施建设，提高了项目区生产便利程度，极大地改善了开发治理条件。据不完全统计，2000年以来，各县（市）通过各种渠道先后投资80 000余万元，在各类水土保持农业产业园区修建产业路、引水渠道、蓄水池、沉沙池、截排水沟、提灌站、输水管道等。

图1 搪烧前后钢板金相组织对比 Fig.1 Microstructures of the samples before and after enamelling

图2 搪烧后TC钢中析出相形貌及能谱分析结果 Fig.2 Precipitates and energy spectrum analysis results of the TC plate after enamelling

对比热轧态与860、890 ℃搪烧后TC钢基体中的含Ti析出相发现,热轧态时的TiC非常细小,多呈团簇状分布,其尺寸分布集中在10 nm以下;而随着搪烧温度升高,TiC析出相尺寸逐渐长大,数量逐渐减少,890℃搪烧后TiC尺寸多分布在20～40 nm之间,见图3。

强化主体意识。应使军民融合发展理念深深扎根于领导干部的头脑中，不断强化政府主体意识，充分发挥党管武装制度优势，突出省、市、县三级党政主要领导和大型企业高管这个重点，每年组织一两期国防动员军民融合发展专题班，不断深化融合认识，拓宽融合视野，强化融合理念，理清融合思路，切实提高各级谋融合、抓融合、促融合的使命担当。

图3 搪烧前后TC钢中的TiC析出相形貌 Fig.3 TiC precipitates of TC plate before and after enamelling

2.2 强度性能及分析

采用SPSS 19.0统计软件程序进行统计分析，计量资料用均数±标准差表示，组间比较采用方差分析，多重比较采用LSD-t检验。计数资料以率(%)表示，采用χ2检验分析。生存资料采用Kaplan-Meier法分析，组间比较采用Log-rank检验，预后影响因素分析采用Cox回归分析，P<0.05为差异有统计学意义。

表2 TC和PT钢板搪烧前后拉伸性能对比 Table 2 Contrast of tensile properties of TC and PT plate before and after enamelling

试样热轧态底釉搪烧后面釉搪烧后Rp0．2/MPaRm/MPaA/%Rp0．2/MPaRm/MPaA/%Rp0．2/MPaRm/MPaA/%TC462591253564692634245028PT323465412824044925438250注：底釉搪烧工艺为890℃，保温14min；面釉搪烧工艺为800℃，保温12min。

采用箱式炉退火来模拟搪瓷的烧成工艺,退火工艺为:890 ℃保温14 min→空冷→800 ℃保温12 min→空冷。

图4 不同温度及保温时间下TC钢的屈服强度变化 Fig.4 Curves of yield strength of TC under different temperature and thermal time

2.3 氢渗透试验结果

试验用材料取自工业生产的9 mm厚加钛热轧双面搪瓷用钢(命名为TC),并选择同样厚度规格的一种普通碳素结构钢(命名为PT)作为对比材料,两种钢板的主要成分如表1所示。所选搪瓷用钢的工业生产流程为:铁水预处理→转炉冶炼→炉外精炼→连铸→板坯精整→板坯再加热→热轧→卷取。

2.4 搪烧试验结果

将两种成分钢板表面喷丸处理后,进行湿法双面搪烧试验,静置48 h后观察样板表面鳞爆情况。试验结果表明,PT钢搪烧后试样表面出现了较多的鳞爆缺陷(约15个/100 cm2),而TC钢表面无鳞爆。这与前文中的氢渗透试验结果相一致,TC钢的贮氢性能远优于PT钢,表现出良好的抗鳞爆性能。从钢板微观组织上来看,TC钢中的Ti元素与S、C元素形成的细小弥散分布的第二相粒子是钢板中不可逆的贮氢陷阱,可以增加氢穿透时间,从而避免搪烧后因氢气的逸出而导致的鳞爆缺陷[12]。

图5 PT和TC钢板在25 ℃下的氢渗透曲线 Fig.5 Hydrogen permeation curves at 25 ℃ of PT and TC plate

表3 氢渗透试验参数及结果 Table 3 Parameters and results of hydrogen permeation test

试样测量温度/K测试电流/A试样厚度(d)/mm氢穿透时间(t)/minTH/(min·mm-2)TC2981．571．4621．9310．29PT2981．571．508．673．85注：TH=t/d2。

从图6(a)、(b)中可以看出,两种钢板搪瓷层的气泡结构存在明显的差异,TC钢试样搪瓷层中的气泡尺寸小且均匀,而PT钢搪瓷层中出现许多大尺寸的气泡。气泡是钢板与瓷釉在烧成时经过一系列物理、化学反应产生的气体未逸出熔融的釉层而留在瓷层中形成的,这类化学反应生成的气体主要是CO、CO2,在高温时,因TC钢的C含量较低,且在Ti、Nb合金元素的作用下形成析出相、夹杂物,固溶在钢中的碳很少,所以参与形成CO、CO2气体的C也就较少;而PT钢的C含量高,且主要以Fe3C或固溶形式存在于钢中,所以,在搪烧过程中将与瓷釉反应形成大量的CO、CO2气体,最终造成瓷层气泡结构不良。众所周知,气泡结构直接影响着搪瓷质量,大气泡扩散结合最终可能会贯穿瓷釉层而形成针孔等缺陷,造成搪瓷钢板腐蚀穿透,工件失效报废。

经模拟底釉、面釉搪烧退火后两种成分钢板的屈服强度均有一定程度的下降,见表2。可以看出,底釉搪烧后强度下降幅度较大。TC钢热轧态时屈服强度为462 MPa,经两次高温搪烧后仍能达到342 MPa的较高水平;PT钢热轧态屈服强度为323 MPa,经两次搪烧后下降到254 MPa。根据Hall-Petch 关系式[4],PT钢经搪烧后晶粒尺寸明显粗化,这应该是其屈服强度降低的主要原因;TC钢经高温搪烧后晶粒尺寸变化不大,所以对屈服强度的影响也不大。而根据图3可知,热轧态时,钢中的TiC析出相集中在10 nm以下,析出强度作用显著;而随搪烧温度的升高,TiC析出相逐渐长大,且数量逐渐减少,由析出强化与第二相粒子体积分数、直径之间的关系[5]可知,第二相强化效果随体积分数的增多而增大,随颗粒尺寸的减小,强化效果增大,这是TC钢经高温搪烧后屈服强度降低的主要原因。庞兆夫等[6]的研究也表明,在搪烧过程中析出相的长大以及Ti和C化合二次析出并随之长大,削弱了碳的固溶强化作用,所以搪烧后钢板屈服强度明显降低。

扫描电镜下观察两种钢板与瓷釉的结合面情况如图6(c)、(d),界面处均有明显的反应扩散结合层,形成许多条状、块状反应化合物,呈现出犬牙交错的冶金结合。

3 结论

将工业生产的一种热轧双面搪瓷专用钢(TC)与一种普通的碳素结构钢(PT)作了一系列的对比研究,包括搪烧前后的显微组织、力学性能,贮氢性能,双面搪烧后的搪瓷层气泡结构及抗鳞爆性能表现等,得出如下结论:

(1) 经890、800 ℃两次高温搪烧后,TC钢的晶粒组织仍十分细小,且在基体组织中弥散分布着大量的TiC、Ti4C2S2等析出相,PT钢晶粒组织则明显粗化长大。

染色体微缺失是导致智力低下、发育迟缓、多发畸形的常见遗传因素，CMA具有通量高、分辨率高等特点，能在全基因组范围内检测染色体不平衡的拷贝数变异(copy number variant，CNV)，能分辨检测染色体的微缺失微重复，也能明确染色体异常的具体位置，为产前筛选畸形的胎儿的诊断和临床遗传咨询提供依据。

(2) 经两次高温搪烧后,TC钢的屈服强度仍能达到342 MPa,而PT钢仅能达到254 MPa;加热温度从860℃到920℃时,在相同的保温时间下,钢板的屈服强度随加热温度升高而降低;当保温时间从10 min提高到20 min,在相同的加热温度下,TC钢的屈服强度随保温时间的延长而降低,并逐渐趋于稳定,最终保持在310 MPa以上的水平,表现出良好的耐高温性能。

图6 TC和PT钢板搪瓷层结构及结合面形貌 Fig.6 Enamel structure and the interface morphology of TC and PT plate

(3) TC钢氢渗透时间明显长于PT钢,当换算成单位面积的钢板时,TC钢的氢穿透时间长达10.29 min,而PT钢仅为3.85 min,TC钢表现出更好的贮氢性能。

(4) 经双面湿法搪烧后TC钢可以获得良好的搪瓷层气泡结构,并且不会出现鳞爆缺陷;而PT钢搪瓷层气泡结构不良,并且出现较严重的鳞爆缺陷。

参考文献

[1] Dietzel A H.Fe-H2O氢行为[C]//冶金部钢铁研究总院:搪瓷钢板译文集,1983:22-28.

[2] 孙全社,金蕾,张庆安,等.冷轧搪瓷钢板的抗鳞爆性能的研究[J].钢铁,2000,35(4):44-46.

[3] ZHANG A W,JIANG Z Y,WEI D B,et al.Analysis of fishscaling resistance of low carbon heavy plate steels [J].Journal of Iron and Steel Research (International),2014,21(4):469-475.

[4] 俞德刚,谈育煦.钢的组织强度学[M].上海:上海科技出版社,1883:86-93.

[5] 雍岐龙,马鸣图.微合金钢—物理和力学冶金[M] .北京:机械工业出版社,1989:55-59.

[6] 庞兆夫,赵小平,殷颖,等.TC1日用搪瓷用钢搪烧后屈服点降低原因的探讨[J].鞍钢技术,1987(4):17-21.

[7] 孙全社,居发亮,蒋伟忠,等.搪瓷用含钛热轧高强钢板的显微组织和力学性能研究[J].玻璃与搪瓷,2012,40(3):8-12.

[8] Cauter A V.The influence of the C/S-ratio on the properties of Ti-stabilized enameling steels[C]//ISS Technical Paper ,1994:1-10.

[9] Meyer L,Bleck W,Muschenborn W.Product-oriented IF steel design[C]//ISIJ Int.,Special Issue on Physical Metallurgy of Ultra low Carbon Interstitial-free Steels,1994:203-222.

[10] Takashi O,Akihiko N,Teruo K.New type cold rolled steel sheet for enameling produced by the continuous casting method[J].The Vitreous Enameller,1990,41(3):49-60.

[11] Papp G,Geyer D,Giedenbacher G.Continuously cast steel sheet for enamelling and technical properties of hot and cold rolled sheet[J].The Viterous Enameller,1990,41(4):71-81.

[12] 孙全社,居发亮,蒋伟忠,等.冷轧超低碳钢的析出相和氢穿透时间研究[J].上海金属,2012,34(1):15-20.