造成磁力反應(yīng)釜爆瓷主要原因可分為兩種形式,一種是由氫引起的所謂鱗爆現(xiàn)象,另一種則是由力學(xué)原因引起的磁力反應(yīng)釜應(yīng)力爆瓷。這兩種爆瓷現(xiàn)象可能同時發(fā)生,也可能單獨發(fā)生。引起磁力反應(yīng)釜鱗爆的因素很多,包括鋼坯的表面及內(nèi)部質(zhì)量,瓷釉的成分及均勻度,以及搪燒工藝,如脫脂硫酸濃度,酸洗時間,搪燒的溫度及時間。此外鱗爆現(xiàn)象受季節(jié)性影響十分強。
磁力反應(yīng)釜鱗爆的形成主要是由鋼板中氫的吸收、擴散、聚集和溢出引起的。據(jù)國外測定,鱗爆時,由金屬基材中析出的氣態(tài)氫的壓力可高達11MPa。搪瓷磁力反應(yīng)釜設(shè)備金屬基體在燒成時,鋼材處于奧式體狀態(tài),對氫有極大的溶解度,它可吸收在燒成過程中產(chǎn)生的大量氫。鋼材在冷卻過程中會產(chǎn)生奧式體向鐵素體的相變,金屬基體溶解氫的能力大幅度下降,從鋼材中析出的氫聚集在鋼坯與搪瓷層交界處和鋼材內(nèi)部的缺陷部位上,隨著時間的延長,氫的濃度越來越高,壓力越來越大,當(dāng)壓力超過瓷層的機械強度時,瓷層就會產(chǎn)生鱗爆,從鱗爆過程的分析可知,搪瓷用鋼板的組織狀態(tài)是決定爆瓷是否發(fā)生的內(nèi)因,外界因素只起促進內(nèi)因發(fā)生變化的作用,這些組織有宏觀組織,如氣泡、縮孔、裂紋等,有顯微組織,如晶粒度,滲碳體的形狀、大小、分布等。搪瓷設(shè)備的腐蝕破壞,大部分是由于在焊縫表面上瓷釉層有不同程度的鱗爆脫瓷引起的,因為焊縫金屬的金相組織為鐵素體和珠光體。焊接處有氣泡、縮孔、裂紋等缺陷,對氫有強烈的吸收作用。所以應(yīng)盡量避免對坯體進行熱加工。
磁力反應(yīng)釜要防止鱗爆的產(chǎn)生,還必須減少氫的來源,或者給氫提供一個聚集的空間。在高溫800~900 ℃搪燒時,瓷釉內(nèi)的水與金屬Fe 發(fā)生下列反應(yīng):Fe + H2O →FeO + 2H這對鋼坯的含氫量影響很大,這是鋼板析氫最為嚴重的因素,因此,在產(chǎn)品燒成時,一定要盡可能地減少瓷釉中水分的含量和鋼坯表面吸附的水分,以及燒成環(huán)境中的水分,從而減少氫的產(chǎn)生。應(yīng)力爆瓷主要是由于瓷層和金屬坯體的熱膨脹系數(shù)存在巨大的差異而引起的。在大多數(shù)情況下,金屬坯體的熱膨脹系數(shù)大于瓷層的熱膨脹系數(shù),這就意味著在常溫下瓷層總是存在著殘余的應(yīng)力。殘余應(yīng)力受熱膨脹系數(shù)差、溫度、釉層厚度、基材厚度等因素的影響。瓷層的壓應(yīng)力足夠大時,瓷層將會出現(xiàn)剝落。所以在設(shè)計瓷釉時,應(yīng)使瓷釉的熱膨脹系數(shù)盡量接近基體的熱膨脹系數(shù),同時提高基體與瓷層間的密著力,搪瓷的密著性與瓷釉潤濕金屬的能力直接有關(guān)。瓷釉熔體及釉漿對金屬的潤濕性愈強,愈有利于噴涂和燒成時界面的相互吸引,加速化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵,增強密著。
磁力反應(yīng)釜另外瓷層通常是不均勻的,普遍含有夾雜物,這是涂搪過程的特征,由于釉漿由熔塊磨加物和搪加物等混合而成,而且最終燒成受時間的限制,這就阻礙玻璃體的完全均化。一般地說,這些外加粒子和氣泡是產(chǎn)生應(yīng)力的原因,也是瓷層裂紋的先驅(qū),既使搪瓷的強度降低,又會導(dǎo)致各種缺陷。