醉染图书搪瓷钢的产品开发及机理研究9787502474324

摘要
1绪论
1.1搪瓷用钢的国内外研究现状
1.2化学成分设计的基本思路
1.3本项目研究内容
2热轧搪瓷钢的组织能研究
2.1实验材料及方法
2.1.1化学成分及生产工艺模拟
2.1.2微观组织观察及力学能检测分析
2.1.3氢渗透理论
2.1.4.扩散系数的测定方法
2.1.5电化学氢渗透实验
2.2实验结果与分析
2.2.1微观组织特征
2.2.2热轧状态下析出物
2..力学能
2.2.4氢渗透行为和抗鳞爆能
.本章小结
3低碳冷轧搪瓷钢组织能研究
3.1实验材料及方法
3.1.1化学成分
3.1.2实验方案
3.2实验结果及讨论
3.2.1热轧实验钢板的显微组织和力学能
3.2.2冷轧及罩式退火工艺对低碳冷轧搪瓷钢组织能的影响
3..再结晶温度测定结果
3.2.4冷轧及罩式退火工艺对含Ti低碳冷轧搪瓷钢组织能的影响
3.3本章小结
4超低碳冷轧搪瓷钢退火工艺对组织能的影响
4.1实验材料及方法
4.1.1成分设计
4.1.2退火工艺制定
4.1.3电化学H渗透实验
4.1.4织构
4.2连续退火实验结果与分析
4.2.1不同温度的连退微观组织特征
4.2.2不同温度退火对力学成型能的影响
4..不同保温时间下连续退火显微组织
4.2.4不同保温时间对力学能的影响
4.2.5退火温度对织构的影响
4.2.6退火工艺对氢渗透时间的影响
4.罩式火实验结果与分析
4.3.1保温温度对显微组织的影响
4.3.2保温温度对力学能的影响
4.3.3保温温度对微观织构的影响
4.4两种退火工艺对比分析
4.4.1两种退火工艺对显微组织的影响
4.4.2两种退火工艺对能的影响
4.5氢渗透实验结果对比
4.6本章小结
5氢渗透行为测试及析出物对抗鳞爆能的影响
5.1氢渗透实验材料及方法
5.1.1实验钢的化学成分
5.1.2显微组织观察及析出物分析
5.2氢渗透实验结果与分析
5.2.1微观组织特征
5.2.2氢渗透行为及抗鳞爆能
5.3析出物对抗鳞爆能探讨
5.4本章小结
6涂搪工艺对低碳搪瓷钢MTC3组织能的影响
6.1实验材料及方法
6.2力学能检测分析
6.3低碳搪瓷钢MTC3涂搪及密着研究
6.3.1涂搪后的显微组织
6.3.2涂搪后成分分布的分析
6.3.3模拟涂搪对渗氢时间的影响
6.4分析与讨论
6.4.1相同模拟涂搪温度下不同的保温时间对氢渗透的影响
6.4.2相同保温时间下不同模拟涂搪温度对氢渗透的影响
6.5本章小结
参考文献

东北大学轧制技术及连轧自动化重点实验室（简称RAL）是我国轧制技术领域专享的重点实验室，多年来取得了很好丰富的科研成果。本简报是该实验室2013年各项工作的总结，全面反映了实验室2013年取得的各方面的科研成果。

研究概述

1、研究背景
本项研究工作的背景是课题组与企业合作的科研项目，这些项目包括与马钢合作的家电用搪瓷钢机理研究及其关键能评，与唐山国丰钢铁公司合作的新型系列冷轧搪瓷用钢研究开发。这些研究工作均涉及搪瓷钢轧制及退火工艺、氢在钢中渗透行为及析出粒子等方面的研究内容。
热轧搪瓷钢板是近些年开发并开始使用的经济型环保类型产品，主要应用于建筑设施、消防设施、家电、石油化工设施等。我国传统搪瓷制品的主要生产商主要为中小型企业，其生产的产品多为日用搪瓷制品和搪瓷玻璃化工制品等。但如搪瓷化工反应釜、搪瓷玻璃制品储存容器、搪瓷冷凝器等则主要是以热轧搪瓷钢板为生产原料的，随着我化工业的发展，这部分的制品的市场需求也逐年增加。且搪瓷制品的应用范围已经开始呈现着多元化的方向发展，向生活中的各个领域扩展。
从研究现状来看，国内相关机构对搪瓷专用钢板的研究大多针对热轧搪瓷用钢板和超低碳冷轧搪瓷用钢板开展，为获得稳定的第二相作为“氢陷阱”大都添加了Nb、V、Ti或RE等合金元素。而对于优化低碳冷轧搪瓷用钢成分，控制S、Mn和B等元素含量，利用珠光体、渗碳体和MnS作为氢陷阱，并且系统研究热轧和退火工艺参数对搪瓷用钢综合能的影响，深入探讨钢中不同类型的第二相对成形能和抗鳞爆能影响的报道尚比较少见。
2、主要研究进展
本项研究工作早开始于RAL重点实验室承担的与唐山国丰钢铁公司合作的项目。搪瓷钢的轧制及退火工艺控制及钢中析出物控制研究，其难点在于通过对轧制退火及析出物的控制，既要保搪瓷钢的抗鳞爆能，又要保搪瓷钢的高成型能。课题组通过与唐山国丰钢铁公司及马鞍山钢铁股份有限公司的合作项目，对这些问题进行了系统研究并取得了重要进展。
以下是本项研究工作的具体研究内容和主要研究结果：
（1）在实验室研究了模拟搪瓷烧制工艺对热轧搪瓷钢的组织演变和力学能的影响规律，并分析热轧搪瓷钢中存在的各类型第二相粒子。结果表明：热轧搪瓷板组织为以铁素体为主，经模拟搪烧后，随搪烧时间的延长，铁素体晶粒尺寸成增大趋势。随着搪烧温度的升高，保温时间延长，实验钢的强度逐渐下降，塑提。确定了的搪烧温度。同时，也可适当提高C含量，调整工艺，提高原板的强度。
（2）以低碳且适当增加S、Mn含量为基础，设计了不添加B和添加微量B元素及只添加Ti元素的3种低碳搪瓷实验钢。通过实验室条件下的工艺模拟，研究了热轧及退火工艺对实验钢组织能的影响。对含Ti超低碳搪瓷钢进行了罩式退火和连续退火工艺研究，对其进行了力学能测试，并利用光学显微及电镜对实验钢的显微组织及微观织构进行了研究。结果表明：
① 含B低碳搪瓷钢在不同温度罩式退火获得的均为单相铁素体组织，且分布均匀，晶粒尺寸在10~50μm范围。在620℃~710℃退火后的强度随着温度的升高逐渐下降。n值在710℃退火后升高为0.22，退火后的断后伸长率在9.6%~18.5%。确定了2#实验钢的罩式退火工艺为710~730℃保温5h。
② 在退火温度由650℃升至730℃过程中，低碳搪瓷钢的氢渗透时间有着明显的降低。在2#钢中添加了合金元素Ti会和钢中的S、C形成大量粗大弥散的第二相粒子Ti4C2S2，提高钢板的贮氢能，因此添加微量合金元素Ti，可以有效提高实验钢的氢渗透时间。
③ 超低碳搪瓷钢连退组织主要以铁素体为主，晶粒尺寸为5~30μm，晶内析出物尺寸随着保温温度的升高而增大。提高均热温度，可使力学能得到优化，晶粒尺寸增大，γ织构加强。延长均热阶段的保温时间也有利于γ织构的以及力学能的优化。确定了连续退火工艺中制度为850℃均热并保温60s。实验钢经730℃罩式退火后的力学能，随着退火温度的升高，力学能得到优化，晶粒尺寸增大，γ织构强度逐渐增加。
④ 随着退火温度的改变，织构以γ纤维织构为主，α纤维织构始终很弱，而γ纤维织构很强。随着退火温度的升高，氢渗透时间tb缩短。
⑤ 在采用两种退火工艺的超低碳搪瓷钢中均存在大量析出物，其中小尺寸的析出物为Ti(C,N)，大尺寸的析出物主要为Ti4C2S2和MnS。在连续退火工艺中，随着均热温度的升高及保温时间的延长，析出物经过聚集长大，尺寸均有明显的增大。与连续退火相比较，罩式退火后的析出物由于保温时间长，得到充分的长大，其尺寸及体积分数大于连续退火后的实验钢。

（3）研究了超低碳冷轧搪瓷用钢中析出相尺寸和分布的影响，分析了Ti4C2S2和Ti(C,N)析出粒子对钢板抗鳞爆能的影响规律和机理。
① 实验钢的组织均以铁素体为主，SPCC及宝钢2.0钢中，在晶界处可观察到少量珠光体，STC1中没有珠光体，组织更加细小。M380AS实验钢铁素体组织明显更加细小，具有一定含量的珠光体，晶界处存在明显的粗条状渗碳体。DC01实验钢组织为以等轴铁素体为主，晶粒尺寸稍大于宝钢2.0实验钢。
② 含有Ti、Nb的搪瓷专用钢板M380AS的H渗透时间tb明显大于试样，钢中含有较多的氢陷阱，可提高抗鳞爆能指标。实验钢中的MnS、TiN、Ti(C,N)等析出物作为氢陷阱，使氢渗透的能力降低。析出物TiS和大量的位错都起到了氢陷阱的作用，有效提高实验钢的抗鳞爆能。
3、取得的主要成果
发表：
[1] 董福涛，杜林秀，王晓南，刘相华，焦景民. 退火温度对DC03EK搪瓷钢组织能的影响[J]，材料热处理学报，201，(10)：74-79. (EI)
[2] Futao Dong, Linxiu Du, Xianghua Liu, Jingmin Jiao. Influence of sulfur and manganese contents on texture and fish-scale resistance of DC03EK cold-rolled enamel steel [J], Materials Science Forum, 2013, 749: 337-342. (EI)
[3] Futao Dong, Linxiu Du, Xianghua Liu, Jun Hu, Fei Xue. Effect of Ti(C, N) precipitation on the texture evolution and fish-scale resistance of ultra-low carbon Ti-bearing enamel steel [J], Journal of Iron and Steel Research International, 2013, 20(4): 41-47. (EI, SCI)
[4] Futao Dong, Linxiu Du, Xianghua Liu, Fei Xue. Optimization of Chemical Coitions in Low-carbon Al-killed Enamel Steel Produced by Ultra-fast Continuous Annealing [J], Materials Characterization, 2013, 84: 81-87. (EI, SCI)
[5] 董福涛，杜林秀，刘相华，薛飞. 连续退火工艺对含B搪瓷用钢组织能的影响[J]. 金属学报，2013，49(10)：1160-1168. (EI, SCI)
[6] 董福涛，杜林秀，刘相华，薛飞. 退火方式对含硼冷轧深冲搪瓷钢组织能的影响[J]，东北大学学报，2014，34(10)：1412-1415. (EI)
[7] Futao Dong, Linxiu Du, Xianghua Liu, Fei Xue. Effect of hot-strip coiling temperature on microstructure and properties of boron containing enamel steel [J], Materials Research Innovations. (EI, SCI, Accepted)
[8] 袁晓云，杜林秀，董福涛. 退火温度对DC05EK搪瓷用钢贮氢能的影响[J]，东北大学学报，2014，34(12)：1716-1720. (EI)
[9] 张宜，吴红艳，吴桐，张麒，杜预，杜林秀. 搪瓷烧制工艺对210 MPa 搪瓷钢组织与能的影响[J]，金属热处理，2016，41(8)：94-98.
[10] 张宜，吴红艳，张麒，杜预，董福涛，杜林秀. 搪瓷钢焊缝处瓷釉层凹坑缺陷形成原因分析[J]，物理测试，2016，34(4)：48-52.

4、项目完成人
本项研究工作的参加人员主要是课题组的几位老师和。报告的撰写由吴红艳带领几位博士生完成，杜林秀提出了很多建议。章由吴红艳撰写，第二、六章由吴红艳、吴桐撰写，第三、四、五章由吴红艳、董福涛撰写，杜预负责格式和文字校对，整篇报告由吴红艳主编。
项目完成人员
姓名 技术 专业 工作单位
吴红艳 副教授 材料加工 东北大学
杜林秀 教 授 材料加工 东北大学
董福涛 博士生 材料加工 东北大学
吴桐 硕士生 材料加工 东北大学
杜预 博士生 材料加工 东北大学
5、报告执笔人
吴红艳，杜林秀，董福涛，吴桐，杜预。