低碳薄钢板-包装用金属材料

    金属学中，把含碳量小于0．25％的铁碳合金叫做低碳钢，用低碳钢制作的薄钢板称为低碳薄钢板。它可以作为生产镀锡薄钢板和非镀锡薄钢板的原板；也可以直接制造金属包装容器，如集装箱、普通钢桶等；也可用作捆扎材料。用它制成的容器具有足够的强度和刚度，并具有成本低廉、加工性能好等优点。

　　（一）低碳薄钢板的分类与规格

　　低碳薄钢板是由钢锭或连续铸造钢材经轧制而成的。按轧制方法不同可把低碳薄钢板分为热轧低碳薄钢板和冷轧低碳薄钢板两类。由于钢在高温时有较高的形变能力，从而可以减少加工时所需的动力和能量消耗，因此成本比较低。冷轧需要较大的动力和较多的能量消耗。但冷轧薄钢板表面质量高，尺寸精确，同时由于冷变形的强化作用，提高了薄钢板的强度。所以当质量要求比较高的时候，可以选用冷轧薄钢板。无论是热轧薄钢板还是冷轧薄钢板在未经处理时表面都会有氧化层。一般钢板应在酸洗的条件下剪成矩形供应，亦可成卷供应。

　　低碳薄钢板的尺寸规格应符合GB11253－89的规定。厚度范围不大于4mm，宽度范围为500～1500mm。

　　我国用于制造金属包装容器的低碳薄钢板有普通碳素结构钢低碳薄钢板和优质碳素结构钢低碳薄钢板。当金属包装容器的机械性能要求不高且不需要经受深冲压时可选用普通碳素结构钢低碳薄钢板。常用的钢号有A2、AY2、A3、AY3等。当金属包装容器的机械性能要求较高时可选用优质碳素结构钢低碳薄钢板。常用的钢号有08、10等。

　　（二）低碳薄钢板的性能及其化学成份对性能的影响

　　制造金属包装容器的低碳薄钢板除有一定的强度要求外，尤其要有较高的塑性、良好的焊接性能，这样才容易制成各种形状，满足使用要求。

　　对于制造包装容器的低碳薄钢板来说，在满足上述基本性能要求的基础上，还要有一些具体性能要求。当然这些具体性能要求也是上述基本性能的体现。

　　所有薄钢板都要有冷弯性能的要求。冷弯试验是将一定尺寸的薄钢板试样绕着规定的弯心直径弯曲180°，试样弯曲处的外侧面及侧面不得有裂缝、裂断或起层。

　　钢板表面不允许有气泡、结疤、裂纹和夹杂。局部表面缺陷用修磨方法清除时，修磨深度不得大于钢板厚度公差之半。

　　另外，用低碳薄钢板制造金属包装容器时，还要有成型性能的要求。为此，要对钢板作杯突工艺性试验。杯突试验是将试样放在圆环上夹紧后，中间球形冲头压入，将试样压成杯形突起，测定试样发生裂纹时冲头压入深度。杯突试验能及时反映板料胀形、拉深时的成型性能。

　　低碳薄钢板在温度低的条件下轧制时将产生冷作硬化现象，使强度指标上升，塑性指标下降，影响成型性能，因而一般要求在退火状态下供应。

　　化学成分是影响钢板机械性能和工艺性能的主要因素，尤其是含碳量对其性能的影响更为显著。其一，含碳量直接影响薄钢板的焊接性能。制作金属容器时，焊缝本身和靠近焊缝两侧的金属也要经过一次加热和冷却的过程。含碳量高时，焊缝及其附近金属易产生晶粒粗大的过热组织及淬硬组织，而削弱接头的机械性能。因此，为获得良好的焊接性能，要求含碳量低一些。其二，含碳量直接影响薄钢板的塑性变形能力。用薄钢板制造金属包装容器时，进行卷边或胀筋等工艺操作时要产生一定的塑性变形，塑性差的材料可能发生破裂。为此，要选用含碳量较低的薄钢板来保证其塑性。

　　含碳量对钢的机械性能影响机理主要是含碳量的变化会引起钢中金相组织的变化，而金相组织的变化又会导致钢的性能的变化。

        制造金属包装容器的低碳薄钢板的含碳量一般在0．05％～0．22％之间。这样含碳量的钢属亚共板钢，其金相组织是铁素体和珠光体的机械混合物。当钢中含碳量增加时，珠光体的数量增多，铁素体的数量减少。而珠光体增多可提高钢的强度，降低钢的塑性；铁素体增多可提高钢的塑性，降低强度。所以，随着钢中含碳量的增加，钢的强度增高，塑性下降。

其次，硅、锰、硫、磷等元素也影响钢的性能：

　　硅可以提高钢的强度，但随着硅含量的增大，镀锡铁皮的耐蚀性能将下降。

　　硫易造成偏析，是钢中的有害元素。它还能引起钢的热脆性，对加工性能也有害，所以要尽量减少硫的含量。

　　一般来说，锰是提高钢的强度和硬度的元素，而且，它与钢中的硫化合，可以生成MnS，进而减少硫对钢的危害。

磷与硫一样，容易引起偏析，也是导致钢材冷脆的因素之一。但是在MC类钢（ASTM［美国材料试验协会］标准）中往往有意增加磷含量，以提高钢的强度和硬度。

（三）几种专用低碳薄钢板的牌号和规格

　　1．制造200L油桶用低碳薄钢板

　　对于制造200L油桶，我国制造了专用的热轧薄钢板的尺寸标准GB3276－82（取代原YB364－64）。这种钢板的钢号是普通碳素结构钢2、3号镇静钢或优质碳素结构钢08、10号钢，厚度为1．25mm或1．5mm两种。主要特点是其尺寸的规定分别使得刚好满足制造两个或三个桶盖，一个桶身，以免浪费钢材。

表3－6－2　　桶盖及桶身尺寸号

　　2．包装用带钢

　　包装用带钢（打包带钢或打包铁皮）是冷轧带钢中一种专用品，专用于捆扎包装货物的木箱或纸箱。有如下几种规格：

　　厚度：0．3　0．35　0．4　0．5　0．7　0．9　1　（mm）

　　宽度：9　12　15　19　30　40　50　（mm）

　　包装用带钢分软性和硬性两种，软性带钢是冷轧后经过退火，大多用地捆扎包装件；硬性带钢是冷轧后不经退火，大多用于捆扎木箱和纸箱。

　　3．涂料黑铁皮

涂料黑铁皮可用于食品和饮料罐。这种一次或两次冷轧低碳薄钢板经酸洗后表面可钝化，或不钝化，作罐内壁的表面要涂上特殊的高分子涂料，作罐外壁的表面涂上彩色油墨，涂层厚度和涂印工艺由容器用途决定。涂料黑铁皮除用于食品和饮料罐外，也可用于玻璃瓶盖。