《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第三篇 包裝材料及容器

第六章　金屬包裝材料的性能

第三節　包裝用金屬材料

一、低碳薄鋼板

金屬學中，把含碳量小于0．25％的鐵碳合金叫做低碳鋼，用低碳鋼制作的薄鋼板稱為低碳薄鋼板。它可以作為生產鍍錫薄鋼板和非鍍錫薄鋼板的原板；也可以直接制造金屬包裝容器，如集裝箱、普通鋼桶等；也可用作捆扎材料。用它制成的容器具有足夠的強度和剛度，并具有成本低廉、加工性能好等優點。

（一）低碳薄鋼板的分類與規格

低碳薄鋼板是由鋼錠或連續鑄造鋼材經軋制而成的。按軋制方法不同可把低碳薄鋼板分為熱軋低碳薄鋼板和冷軋低碳薄鋼板兩類。由于鋼在高溫時有較高的形變能力，從而可以減少加工時所需的動力和能量消耗，因此成本比較低。冷軋需要較大的動力和較多的能量消耗。但冷軋薄鋼板表面質量高，尺寸精確，同時由于冷變形的強化作用，提高了薄鋼板的強度。所以當質量要求比較高的時候，可以選用冷軋薄鋼板。無論是熱軋薄鋼板還是冷軋薄鋼板在未經處理時表面都會有氧化層。一般鋼板應在酸洗的條件下剪成矩形供應，亦可成卷供應。

低碳薄鋼板的尺寸規格應符合GB11253－89的規定。厚度范圍不大于4mm，寬度范圍為500～1500mm。

我國用于制造金屬包裝容器的低碳薄鋼板有普通碳素結構鋼低碳薄鋼板和優質碳素結構鋼低碳薄鋼板。當金屬包裝容器的機械性能要求不高且不需要經受深沖壓時可選用普通碳素結構鋼低碳薄鋼板。常用的鋼號有A2、AY2、A3、AY3等。當金屬包裝容器的機械性能要求較高時可選用優質碳素結構鋼低碳薄鋼板。常用的鋼號有08、10等。

（二）低碳薄鋼板的性能及其化學成份對性能的影響

制造金屬包裝容器的低碳薄鋼板除有一定的強度要求外，尤其要有較高的塑性、良好的焊接性能，這樣才容易制成各種形狀，滿足使用要求。

對于制造包裝容器的低碳薄鋼板來說，在滿足上述基本性能要求的基礎上，還要有一些具體性能要求。當然這些具體性能要求也是上述基本性能的體現。

所有薄鋼板都要有冷彎性能的要求。冷彎試驗是將一定尺寸的薄鋼板試樣繞著規定的彎心直徑彎曲180°，試樣彎曲處的外側面及側面不得有裂縫、裂斷或起層。

鋼板表面不允許有氣泡、結疤、裂紋和夾雜。局部表面缺陷用修磨方法清除時，修磨深度不得大于鋼板厚度公差之半。

另外，用低碳薄鋼板制造金屬包裝容器時，還要有成型性能的要求。為此，要對鋼板作杯突工藝性試驗。杯突試驗是將試樣放在圓環上夾緊后，中間球形沖頭壓入，將試樣壓成杯形突起，測定試樣發生裂紋時沖頭壓入深度。杯突試驗能及時反映板料脹形、拉深時的成型性能。

低碳薄鋼板在溫度低的條件下軋制時將產生冷作硬化現象，使強度指標上升，塑性指標下降，影響成型性能，因而一般要求在退火狀態下供應。

化學成分是影響鋼板機械性能和工藝性能的主要因素，尤其是含碳量對其性能的影響更為顯著。其一，含碳量直接影響薄鋼板的焊接性能。制作金屬容器時，焊縫本身和靠近焊縫兩側的金屬也要經過一次加熱和冷卻的過程。含碳量高時，焊縫及其附近金屬易產生晶粒粗大的過熱組織及淬硬組織，而削弱接頭的機械性能。因此，為獲得良好的焊接性能，要求含碳量低一些。其二，含碳量直接影響薄鋼板的塑性變形能力。用薄鋼板制造金屬包裝容器時，進行卷邊或脹筋等工藝操作時要產生一定的塑性變形，塑性差的材料可能發生破裂。為此，要選用含碳量較低的薄鋼板來保證其塑性。

含碳量對鋼的機械性能影響機理主要是含碳量的變化會引起鋼中金相組織的變化，而金相組織的變化又會導致鋼的性能的變化。

制造金屬包裝容器的低碳薄鋼板的含碳量一般在0．05％～0．22％之間。這樣含碳量的鋼屬亞共板鋼，其金相組織是鐵素體和珠光體的機械混合物。當鋼中含碳量增加時，珠光體的數量增多，鐵素體的數量減少。而珠光體增多可提高鋼的強度，降低鋼的塑性；鐵素體增多可提高鋼的塑性，降低強度。所以，隨著鋼中含碳量的增加，鋼的強度增高，塑性下降。

其次，硅、錳、硫、磷等元素也影響鋼的性能：

硅可以提高鋼的強度，但隨著硅含量的增大，鍍錫鐵皮的耐蝕性能將下降。

硫易造成偏析，是鋼中的有害元素。它還能引起鋼的熱脆性，對加工性能也有害，所以要盡量減少硫的含量。

一般來說，錳是提高鋼的強度和硬度的元素，而且，它與鋼中的硫化合，可以生成MnS，進而減少硫對鋼的危害。

磷與硫一樣，容易引起偏析，也是導致鋼材冷脆的因素之一。但是在MC類鋼（ASTM標準①）中往往有意增加磷含量，以提高鋼的強度和硬度。（①ASTM：美國材料試驗協會。）

（三）幾種專用低碳薄鋼板的牌號和規格

1．制造200L油桶用低碳薄鋼板

對于制造200L油桶，我國制造了專用的熱軋薄鋼板的尺寸標準GB3276－82（取代原YB364－64）。這種鋼板的鋼號是普通碳素結構鋼2、3號鎮靜鋼或優質碳素結構鋼08、10號鋼，厚度為1．25mm或1．5mm兩種。主要特點是其尺寸的規定分別使得剛好滿足制造兩個或三個桶蓋，一個桶身，以免浪費鋼材。

表3－6－2　桶蓋及桶身尺寸號

2．包裝用帶鋼

包裝用帶鋼（打包帶鋼或打包鐵皮）是冷軋帶鋼中一種專用品，專用于捆扎包裝貨物的木箱或紙箱。有如下幾種規格：

厚度：0．3　0．35　0．4　0．5　0．7　0．9　1　（mm）

寬度：9　12　15　19　30　40　50　（mm）

包裝用帶鋼分軟性和硬性兩種，軟性帶鋼是冷軋后經過退火，大多用地捆扎包裝件；硬性帶鋼是冷軋后不經退火，大多用于捆扎木箱和紙箱。

3．涂料黑鐵皮

涂料黑鐵皮可用于食品和飲料罐。這種一次或兩次冷軋低碳薄鋼板經酸洗后表面可鈍化，或不鈍化，作罐內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，涂層厚度和涂印工藝由容器用途決定。涂料黑鐵皮除用于食品和飲料罐外，也可用于玻璃瓶蓋。

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