退火薄板

退火薄板

退火薄板厚度為2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、7.0、8.0。寬度620mm,最大可以做到810mm,長度1800mm左右。含6.5%(質量分數)Si的高矽鋼具有高磁導率、極低鐵損和低噪音等優異的軟磁性能,是低能耗、小型化、高速化、環境友好的理想鐵芯材料。高矽鋼磁性能對再結晶織構十分敏感,但由於其高硬脆性,長期以來對高矽鋼的研究主要集中在如何改善加工成形問題上,關於高矽鋼織構的最佳化控制進展很小。

高矽鋼薄板退火過程中的織構演變

含6.5%(質量分數)Si的高矽鋼具有高磁導率、極低鐵損和低噪音等優異的軟磁性能,是低能耗、小型化、高速化、環境友好的理想鐵芯材料。高矽鋼磁性能對再結晶織構十分敏感,但由於其高硬脆性,長期以來對高矽鋼的研究主要集中在如何改善加工成形問題上,關於高矽鋼織構的最佳化控制進展很小。

Machado等研究了含1.0%(質量分數)Al的Fe-6.5%(質量分數)Si合金的溫軋織構。Ros-Yanze等表征了高矽鋼熱軋、冷軋和退火後的織構特徵。

在他們的研究中,高矽鋼熱軋織構由立方織構{001}〈100〉),γ織構和Goss織構({110}〈001〉)組成,冷軋後主要演變為γ織構,退火後形成以{111}〈110〉為峰值的γ織構。由於對磁性而言,γ再結晶織構是矽鋼中的最不利的織構組分,所以他們的研究均未涉及到高矽鋼再結晶織構的最佳化問題。

利用傳統的熱軋、冷軋和退火工藝流程製造高矽鋼薄板,並採用X射線衍射技術分析其再結晶織構的演變規律與控制效果 。

高矽鋼薄板在不同退火溫度下的再結晶織構

冷軋組織主要由內含大量剪下帶的伸長晶粒組成,其中表層和1/4層之間的剪下帶強度和密度較心部大。高矽鋼薄板冷軋織構主要由以{112}〈110〉為強點的α織構(〈110〉∥RD)和以{111}〈112〉為強點的γ織構組成。

高矽鋼冷軋板經700、900、1000和1100℃保溫10min退火後都完成再結晶,平均晶粒尺寸分別為18、139、172和191μm。

700℃退火時,再結晶織構主要為以{001}〈210〉為峰值的{001}織構和以{111}〈112〉為峰值的γ織構,而且{111}〈112〉和{001}〈210〉強度接近,取向密度分別為4.3和4.1。高於900℃退火時,γ織構取向密度降到2.0以下,而{001}〈210〉織構取向密度增強到9.7以上,{001}織構成為主導的織構組分。總體上在700~900℃範圍內隨退火溫度升高,{001}〈210〉迅速成為主導織構組分,γ織構顯著減弱。在900℃以上範圍隨退火溫度升高,{001}〈210〉繼續增強,但增長幅度減小。總之,900℃以上溫度退火有利於無取向高矽鋼薄板再結晶織構的最佳化 。

晶粒長大過程中織構的演變

高矽鋼薄板再結晶織構受退火溫度影響的原因可能來自兩個方面:

(1)不同取向晶粒形核率的溫度依賴性;

(2)不同取向晶粒長大速率的溫度依賴性。

為此,進行了900℃不同時間的退火實驗,以考察晶粒長大過程中的織構演變。兩退火工藝下均完全再結晶,平均晶粒尺寸分別為22和151μm。退火0.4min時再結晶織構主要為以{001}〈210〉為峰值的{001}織構和以{111}〈112〉為峰值的γ織構,而且二者強度相近;退火100min時,{001}織構成為主導織構組分。顯然,在0.4~10min範圍內隨退火時間延長,以{111}〈112〉為峰值的γ織構顯著減弱,{001}〈210〉發展為主導織構組分;在10~100min範圍內,織構類型和取向密度變化都相對較小。

700和900℃下再結晶剛完成階段的織構相似性表明:不同溫度下再結晶織構的差異,是在晶粒長大過程中形成的。隨再結晶晶粒長大,{001}晶粒逐步吞併其它取向晶粒而成為主導織構組分,γ晶粒則逐漸被吞併而減弱。無取向矽鋼的晶粒尺寸和再結晶織構是影響磁性能的兩個關鍵結構參數。目前採用的退火工藝都是以獲得最優晶粒尺寸為導向,而在此過程中再結晶織構通常隨晶粒長大向不利方向轉變。高矽鋼的再結晶織構呈現不同的演變規律:隨晶粒長大,不利的γ織構逐漸減弱甚至消失,而有利的{001}織構則持續增強為主要織構組分 。

總結

論利用熱軋、冷軋和退火工藝製備高矽鋼薄板,並分析退火溫度對再結晶織構的影響。退火溫度對冷軋高矽鋼薄板再結晶織構影響顯著,高於900℃退火可獲得以{001}〈210〉為峰值的強{001}再結晶織構。高矽鋼再結晶織構演變呈現出與普通矽鋼不同的規律:隨再結晶晶粒長大,{001}織構逐漸增強成為主要織構組分,而γ織構逐漸減弱 。

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