3 冷轧中间退火对硅钢磁性能的影响
采用两次冷轧法加工无取向硅钢,有利于最终退火后获得有利的织构。Boer和W ieting对硅含量为011%无取向硅钢采用的第一次冷轧压下率为90% ,第二次冷轧为10% ,则再结晶退火后得到了锋锐的接近{100} < 110 >的织构 。日本川崎公司的Takashima等人使用EBSP所作的微观织构分析表明,适当的中间退火工艺使退火后的再结晶率为60% ,且组织由细小< 111 > ∥ND等轴再结晶晶粒和< 110 > ∥ND的变形晶粒组成;在最终退火过程中形成了强的{100}织构 。对比发现,只采用一次冷轧后进行再结晶退火时, < 111 > ∥ND的再结晶晶粒长入形变区域,成为主要的织构组分;而采用两次冷轧法使第二次冷轧后< 111 > ∥ND 的中间退火再结晶晶粒与变形晶粒之间的储存能之差减小了,最终退火时< 111 > ∥ND的中间退火再结晶晶粒长入形变区域的过程被抑制。由于< 111 > ∥ND的中间退火再结晶晶粒再经过第二次小压下量冷轧后,其储存能较低,最终退火时不易再发生再结晶,因而会被{ 001 } < 210 >取向的再结晶晶粒取代,可以促进磁性能的改进。
4 最终退火工艺对硅钢磁性能的影响
最终退火的加热速度会影响无取向硅钢的晶粒长大及织构演化。通过对比不同的加热速度对成分为014% Si、0132% Mn、01065% P、01003% C、01002%Al的无取向硅钢的影响发现,随着加热速度的提高,晶粒尺寸增加,铁损降低。由于{111}晶粒在形核及长大的优势,随着晶粒尺寸的增加,有利织构组分会降低并使磁感应强度下降 。
Park和Szpunar等发现 ,随着退火加热速度的提高, Goss织构加强, {111}织构减弱。Goss取向的再结晶晶粒形核在剪切带内形核,剪切带是变形组织中变形严重的区域,剪切带储存的能量高,在再结晶退火过程中就会优先形核。最终退火时加热速度快, 再结晶之前回复释放的能量少, 有利于Goss取向的再结晶晶粒形核。借助EBSD的观察发现, Goss取向的再结晶晶粒与周围晶粒的取向差较小,晶界多为小角度晶界, 晶界迁移速度慢, 而{111}取向的再结晶晶粒晶界多为大角度晶界。所以在退火过程中,随着晶粒的长大, {111}织构组分加强,有利织构减弱,使得磁感降低 。
5 析出相的影响及其控制
析出相对硅钢片磁性能的作用主要体现在对冷轧后再结晶过程的影响以及对磁畴壁移动的影响上。成品板中的析出相钉扎磁畴,阻碍磁畴的运动,导致铁损增加、磁感下降。最终退火之前材料中弥散的析出相会阻碍最终退火过程中的再结晶晶粒长大、有利织构组分的强化,也会导致铁损增加、磁感下降。因此,除了在炼钢时净化钢质之外,在后续的制造过程中应该尽量使析出相粗化。影响析出行为
的主要过程是热轧加工、热轧常化、最终退火等热过程。对于含碳量很低的无取向电工钢,析出相主要是MnS、AlN等。从温度方面考虑,热轧加工、热轧常化、最终退火温度应该低于MnS、AlN等的固溶温度,防止析出相的回溶。但是温度不宜过低,太低的温度不利于析出相的粗化 。
电工钢中的第二相粒子主要来源于硅钢制造及使用过程中的析出,包括MnS、AlN及碳化物等。硅钢片在使用过程中的发热升温会导致第二相粒子的弥散析出,进而钉扎磁畴增加铁损。Marra 等人把Fe - 010087%C - 0152%Mn - 0167% Si - 01013% P- 01005% S - 0129%Al - 0103% Sb - 010035%N半工艺硅钢脱碳至010025%C后,在210℃下作100 h人工时效后发现,其铁损值P110 /60 从原来的约
211W /kg上升到接近4 W /kg的水平,上升部分主要为磁滞损耗;在与轧向成0°、40°及90°的方向上这种磁时效现象最为显著。这种各向异性的磁时效现象与钢板的织构以及碳化物的取向选择析出有内在的联系。由此可见,调整硅钢板的织构有利于控制钢板的磁时效现象。
