晶粒取向硅钢的织构控制

本文介绍晶粒取向硅钢织构控制技术的历史背景和目前的发展状况，重点放在炽构和徽现组织的非均均匀性对{110}〈001〉取向晶粒完美二次再结晶所起的重要作用。晶粒取向硅钢的织构控制涉及到时织构和微观组织中局部非均质的控制：在整个工艺过程中，应完全提供二次再结晶的潜在被心及有利于其生长的基体环境。     

双取向硅钢微结构对二次再结晶织构的影响

利用X射线衍射技术测定了双取向硅钢的微结构和织构,分析了形变储能与二次再结晶织构之间的关系,以探讨二次再结晶织构形成的机制。结果显示,在经受初次再结晶处理后的试样中仍残留有数量可观的形变储能,且在二次再结晶完成后的试样中,有利的织构组分——立方织构（{100}〈001〉）的强度随残余储能的增加而增加,证实了形变储能在二次再结晶织构形成中的作用。     

常化温度对冷轧无取向硅钢薄带磁性能和织构的影响

研究了常化温度对冷轧无取向硅钢薄带磁性能和织构的影响.结果表明,冷轧无取向硅钢薄带生产过程中采用常化工艺能够降低高频铁损值,在900～950℃温度范围内常化能够降低成品硅钢中γ织构不利组分的强度,同时提高{100}面有利织构的强度.过高温度下常化会使成品晶粒尺寸偏大,导致涡流损耗增加,对冷轧无取向硅钢薄带的磁性能不利.     

低温板坯加热取向硅钢形变和初次再结晶织构的演变规律

 采用取向分布函数和取向线分析方法对低温板坯加热取向硅钢从热轧到初次再结晶工艺阶段的织构进行了研究。研究表明：一次冷轧后各层的织构组分与热轧板各层面的织构组分存在着继承关系,次表层存在很强的{001}<110>织构,中心层的织构和热轧板的中心层相似,存在强的{001}<110>和{112}<110>织构;中间退火后发生再结晶,各织构组分的强度有所减弱,Goss织构组分再次出现;二次冷轧后沿厚度方向上的织构不均匀性不明显,{111}<112>织构强度最高,几乎是其他织构组分的1倍,{001}<110>织构大幅降低;初次再结晶后织构沿厚度方向没有明显的不均匀性,{111}<110>为最强的织构组分,并且具有一定强度的Goss位向。     

取向硅钢二次再结晶机理研究的进展

取向硅钢二次再结晶的机理是涉及到材料的成分及热轧、冷轧、初次再结晶退火和最终高温退火等一系列工艺过程的复杂问题。几十年来,许多冶金工作者曾在这一领域进行了大量的研究工作,并取得了很大进展。近年来,由于实验技术的进步,更加深了对这一问题的认识。本文在对有关的早期工作进行简要回顾总结的基础上,重点对近年来的一些最新研究结果以及提出的新理论做了较为系统的介绍。     

低温取向硅钢初次再结晶动力学模型及织构演变

研究了低温取向硅钢在625~850℃的等温退火过程,根据Avrami方程建立了其初次再结晶动力学模型,并利用EBSD技术对初次再结晶织构演变过程进行了分析。结果表明:当退火温度为850℃时保温5s即可发生完全再结晶;而在625℃下保温1.7h以上再结晶才能进行完全。当退火温度在625~700℃时,Avrami指数n在0.82~0.89之间,当退火温度在750~850℃时,n值在1.25~1.27之间,相对应的再结晶激活能QRX分别为239.3、160.4kJ/mol。初次再结晶早期主要发生在高储存能的γ纤维织构上,而中后期则主要发生在低储存能的α纤维织构上。初次再结晶完成后织构类型主要是以{111}112组分为主的γ织构、{114}418织构及少量分布在次表层的Goss织构。     

铌对低温取向硅钢初次再结晶行为的影响

以含铌取向硅钢铸坯低温加热制备高磁感取向硅钢为研究目标,通过研究铌对低温取向硅钢初次再结晶行为的影响,达到获得有利于二次再结晶发展的初次再结晶组织目的,采用OM和EBSD技术主要对比了 0.055％铌和不含铌对低温取向硅钢中间退火板的初次再结晶组织、织构和晶界特征的影响.结果表明,铌的加入,使硅钢基体中形成了细小弥散的...     

热轧板常化后的晶粒尺寸对无取向硅钢织构和磁性能的影响

研究了热轧板晶粒尺寸对无取向硅钢织构、成品晶粒尺寸、铁损和磁感的影响.结果表明,随着热轧板晶粒尺寸的增加,成品晶粒尺寸增加、高斯织构组分{110}〈100〉增强、γ纤维织构组分减弱,导致铁损显著降低、磁感显著提高.     

二次冷轧压下率对高牌号无取向硅钢组织结构和磁性能的影响

 研究二次冷轧压下率对于硅的质量分数为3.0%的无取向硅钢组织结构和磁性能的影响。结果表明：当第二次冷轧压下率从0变化至16.7%时,铁损逐渐增加,磁感逐渐降低。当第二次冷轧压下率大于16.7%时,随压下率的增加,铁损逐渐减小,磁感逐渐增加。当第二次冷轧压下率大于38%时,二次冷轧法所能获得的磁性能明显优于一次冷轧法。     

常化温度对3.0%Si无取向硅钢组织、织构及磁性能的影响

在实验室的条件下研究了3.0%Si无取向硅钢热轧后常化处理对组织、织构演变及磁性能的影响。结果表明,热轧板经900℃常化处理后,热轧组织实现完全再结晶;随着常化温度升高至1 000℃,晶粒尺寸明显增大,其平均晶粒尺寸为222μm,并且组织的均匀性得到明显改善。常化温度由900℃升高至1 000℃时,磁感B₅₀由1.661 T增高至1.674 T;低频铁损P_1.5/50由2.323 W/kg降低至2.282 W/kg;高频铁损P_1.0/400由18.37 W/kg降低至17.45 W/kg。     

初次再结晶退火工艺对3%Si取向硅钢组织和织构的影响

试验研究了0.3 mm取向硅钢冷轧板(/%:0.046C,3.07Si,0.09Mn,0.029P,0.004S,0.005Al)的退火温度(760~880℃7 min)和退火时间(820℃3~9 min)对该钢的晶粒尺寸,再结晶和织构的影响。结果表明,最佳初次再结晶退火工艺为820℃5 min,该钢的平均晶粒尺寸为14.20μm,完全再结晶率为92%,不利{111}<110>结构含量为3.16%,有利织构{111}<112>,{012}<001>和高斯织构含量分别0.40%,4.73%和2.46%。     

热轧板初始组织对冷轧无取向硅钢织构演变的影响

研究了27.5 mm热轧板的初始组织(热轧态,850℃退火、950℃退火)对冷轧态和870℃退火的0.5mm冷轧无取向硅钢50W600薄板(/%:0.004C、0.33Si、0.38Mn、0.099P、0.007S、0.32Al)织构演变的影响。结果表明,经冷轧后冷轧板织构中{100}〈011〉和{112}〈110〉织构密度明显增大,末退火热轧板轧成的冷轧板织构密度较退火热轧板轧成的冷轧板强;经未退火热轧板冷轧成的薄板再结晶退火后的织构中主要为{100}〈011〉、{110}〈011〉和{111}〈112〉,退火热轧板冷轧成的薄板再结晶退火后的织构除{100}〈011〉和{110}〈011〉外还有密度较强的高斯织构。     

二次冷轧的中间退火温度对2.3Si无取向硅钢组织和性能的影响

试验2.3Si无取向硅钢(/%:0.003C,2.30Si,0.16Mn,≤0.020P,≤0.005S,0.54Al)冷轧板由常化和未常化的2.5 mm热轧板冷轧至0.6 mm(压下率76%),经750~950℃ 2.5 min中间退火后再冷轧至0.5 mm(压下率16.7%),成品板经890℃+960℃ 2.5 min退火。研究了中间退火温度对该钢晶粒尺寸、织构和磁性能的影响。结果表明,随中间退火温度的升高,二次冷轧前晶粒和成品晶粒增大,成品中不利织构组分{111}和{112}减弱,磁性能得到改善。热轧板经过常化时的磁性能明显好于未经常化时的磁性能,但中间退火温度较高时常化对磁性能的有利作用减弱。     

冷轧压下率对无抑制剂取向硅钢初次再结晶退火的影响

对无抑制剂取向硅钢不同压下率下初次再结晶退火后的显微组织、宏观织构和微观织构进行了研究.结果表明,冷轧板织构主要为α取向线{001}＜110＞、{112}＜110＞和{111}＜110＞织构以及γ取向线{111}＜110＞织构.初次再结晶退火后,α取向线织构减弱,织构主要为γ取向线{111}＜112＞织构.随冷轧压下率的增加,冷轧和初次再结晶织构强度增加.当压下率为88％时,初次再结晶退火后 Goss 织构和{111}＜112＞织构强度最高,最有利于发生二次再结晶.EBSD 分析显示,Goss 取向晶粒大多与{111}＜112＞取向晶粒相邻.提高冷轧压下率,Goss取向晶粒和{111}＜112＞取向晶粒都增加,Goss 取向晶粒偏离理想取向角度减少.     

低温加热渗氮型取向硅钢二次晶粒取向度下降成因分析

低温加热渗氮型取向硅钢二次再结晶完全、磁性能却不高是一种常见的现场质量问题,其成因的判断及问题的解决对降低生产成本至关重要。本文对两组企业生产中存在上述现象的低温渗氮钢的一次再结晶板进行高温退火中断实验,确定其二次再结晶温度及基体晶粒和二次晶粒的取向分布特征,探索其成因。结果表明,磁性能下降的原因是二次晶粒取向度偏差大,主要向{110}<227>取向偏转;其本质是一次晶粒尺寸偏小,二次再结晶温度提前了约50 ℃;高斯晶粒以外的偏高斯取向晶粒优先形成。两组样品的差异不在于其二次再结晶温度不同,而是二次晶粒的偏差度不同。这种差异又反映出两组样品微小的一次退火组织织构和抑制剂的差异或成分波动性。     

常化和退火工艺对冷轧无取向硅钢高频磁性能和强度的影响

冷轧无取向硅钢(/%:0.003C,2.35Si,0.22Mn,0.011P,0.002S,0.36Al,0.003 0N)经890℃或940℃3 min常化的2.3 mm热轧板冷轧成0.35 mm薄板。研究了常化温度和800~920℃3 min退火对该钢高频(400Hz)磁性能和抗拉强度的影响。结果表明,830~920℃退火时高频铁损P_10/400值最低,随退火温度增加,晶粒尺寸增大,钢的抗拉强度降低;该钢的最佳热处理工艺为常化温度940℃,退火温度830℃,其抗拉强度R_m、高频铁损P_10/400和磁感应强度J₅₀分别为565 MPa,21.5 W/kg和1.69 T。     

取向硅钢二次再结晶机制的研究

基于Goss织构二次再结晶的本质是抑制{110}<112>、{210}<001>和偏Goss织构{110}<225>的异常长大,使锋锐Goss长大成为唯一选择的认识,在总结前人七十多年理论研究和鞍钢取向硅钢研发的基础上,提出了Goss织构异常长大机制是选择生成、定向遗传、择优长大的结果。机制诠释了Goss织构是最易形成的剪切织构,在定向遗传中需与第二相粒子抑制力近恒量高度契合,通过抑制力近恒量控制为Goss织构异常长大提供择优环境,据此鞍钢成功开发出低温渗氮取向硅钢工艺技术及产品。     

Sn和冷轧板厚度对取向硅钢初次再结晶组织和织构影响

研究了Sn含量和冷轧板厚度对取向硅钢冷轧板脱碳渗氮退火后组织和织构的影响,发现随着厚度减小和Sn含量增加,初次再结晶晶粒尺寸趋于减小,增加Sn含量导致对Goss取向形成的不利织构{001}〈120〉增加,而钢板厚度减薄时{111}〈112〉、{411}〈148〉等有利织构和{001}〈120〉不利织构均增加。Sn在氧化层中的含量显著小于基体,在氧化层/基体的界面处有显著的浓度梯度。虽普遍认为Sn的晶界偏聚是影响退火组织和织构的原因,但俄歇电子能谱只能偶然检测到,推测或是该偏聚不具有普遍性,或是其偏聚厚度极小超出了仪器检测的范围。     

取向硅钢27Q110初次再结晶退火对组织和织构的影响

通过检测取向硅钢27Q110一次冷轧板再结晶温度退火试验后的硬度及显微组织,确定取向硅钢脱碳退火(初次再结晶)阶段最佳退火温度为850℃.对冷轧硅钢厂取向硅钢27Q110脱碳退火后显微组织和织构进行检测和分析.结果表明,取向硅钢27Q110脱碳最佳退火温度为850℃,且主要织构γ在{111}<112>处最强.     

成品厚度对无取向硅钢织构和磁性能的影响

研究了成品板厚度(0.35～0.65 mm)对0.003%C-2.40%Si-0.32%Al无取向硅钢织构演变、磁感和铁损的影响。结果表明,随着钢板厚度的减薄,成品中对磁性不利的织构组分增加,有利织构组分减少,磁感降低。在化学成分和晶粒尺寸一定的情况下,影响铁损的主要因素是钢板厚度,钢板厚度从0.65 mm减薄至0.35 mm时,铁损显著降低。