無(wú)取向硅鋼熱軋組織演變規(guī)律的研究

1、1無(wú)取向硅鋼熱軋組織演變規(guī)律的研究無(wú)取向硅鋼熱軋組織演變規(guī)律的研究黃璞黃璞郭小龍郭小龍馮大軍馮大軍杜光梁杜光梁(武鋼研究院硅鋼研究所)摘要摘要：本文運(yùn)用形變儲(chǔ)能、層錯(cuò)能、交滑移、相變、形變誘導(dǎo)相變和析出、相變應(yīng)力應(yīng)變誘導(dǎo)再結(jié)晶等概念和原理探討了熱軋組織演變規(guī)律，并分析了4種不同成分鋼種熱軋組織的形成機(jī)理。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：熱軋組織演變規(guī)律、形變儲(chǔ)能、回復(fù)再結(jié)晶、相變MicrostructureRevolutionofHotrolledNon

2、ientedSiliconSteelStripPuHuangXiaolongGuoDajunFengGuangliangDu(SiliconSteelInstituteofResearchDevelopmentCenterofWISCO)Abstract:Microstructurerevolutionofhotrolledstripwasinvestigatedfnonientedsiliconsteelbyusingconcepts

3、ofdefmationstedenergyfaultenergycrossslippingphasetransfmationphasetransfmationprecipitationinductedbydefmationaswellasrecrystallizationinductedbyphasetransfmationstrainstress.Thefmationmechanismofhotrolledmicrostructure

4、soffourtypesofsteelwithdifferentcomponentswasanalyzed.Keywds:microstructurerevolutionofhotrolledstripdefmationstedenergyreversionrecrystallizationphasetransfmation1前言前言無(wú)取向硅鋼要求具有低鐵損、高磁感的優(yōu)良磁性能，而在各種因素中，熱軋板組織結(jié)構(gòu)將直接影響到冷軋無(wú)取向硅鋼成

5、品板的織構(gòu)和磁性能，因此研究熱軋板組織的形成機(jī)理及其規(guī)律具有非常重要的意義。本文就是通過研究分析熱軋組織的演變規(guī)律，為改善無(wú)取向硅鋼的磁性能提供理論指導(dǎo)。2實(shí)驗(yàn)方法和過程實(shí)驗(yàn)方法和過程在實(shí)驗(yàn)室用50kg真空電爐冶煉試料，試料的成分見下表1。表1試料成分成分(%)試樣CSiMnPSAlN降低層錯(cuò)能的元素X1#≤0.00302.520.210.03≤0.00500.31≤0.00300.022#≤0.00300.630.200.03≤0.0

6、0500.20≤0.00300.013#≤0.00302.550.220.03≤0.00500.30≤0.00301.054#≤0.00300.610.210.03≤0.00500.22≤0.00301.02將試料鍛造成10035400mm，加熱到1200℃溫度保溫150min后軋制到2.3mm厚再空冷到室溫，終軋溫度控制在850℃左右。然后裁成2020mm樣品，經(jīng)磨、拋光和腐蝕即制成金相試樣，3組織；其心部則由于動(dòng)態(tài)回復(fù)速度快、所積累

7、的儲(chǔ)能低，再結(jié)晶動(dòng)力小不足以發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，終軋后的組織主要是形變晶粒[1~5]。此外，由于軋件終軋后的溫度較高，隨后空冷時(shí)要發(fā)生靜態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大的過程。靜態(tài)回復(fù)速度與形變儲(chǔ)能、層錯(cuò)能和溫度相關(guān)，形變儲(chǔ)能高、層錯(cuò)能高和溫度高則靜態(tài)回復(fù)速度快。靜態(tài)再結(jié)晶速度與靜態(tài)回復(fù)程度、晶界遷移難度和溫度相關(guān)，靜態(tài)回復(fù)越充分、晶界遷移越難、溫度越低則靜態(tài)再結(jié)晶速度越慢甚至于不發(fā)生再結(jié)晶。晶粒長(zhǎng)大過程則與殘存儲(chǔ)能、晶界遷移難易和溫度有關(guān)，殘存儲(chǔ)

8、能較高、晶界遷移阻力小、溫度高時(shí)晶粒長(zhǎng)大容易[3]?？傮w來(lái)說(shuō)，硅鋼熱軋板晶粒組織主要由動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大等過程決定，在軋件厚度方向上(橫截面)從表面→中心的組織分布為：軋件表層主要為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒的進(jìn)一步靜態(tài)回復(fù)組織，中心主要為動(dòng)態(tài)回復(fù)變形晶粒的進(jìn)一步靜態(tài)回復(fù)或靜態(tài)再結(jié)晶組織，表層到中心過渡區(qū)主要為部分動(dòng)態(tài)回復(fù)形變晶粒和部分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒的進(jìn)一步靜態(tài)回復(fù)或靜態(tài)再結(jié)晶組織。但當(dāng)熱軋過程中有γ→α相變和第二

9、相析出時(shí)，其熱軋態(tài)組織形成規(guī)律的分析研究相當(dāng)復(fù)雜：既要考慮動(dòng)態(tài)回復(fù)、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大等因素，又要考慮形變對(duì)γ→α和第二相析出相變的影響，還要考慮相變和第二相析出物對(duì)回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大過程的作用。形變儲(chǔ)能的影響將提高γ→α相變和第二相析出的轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度從而加速了γ→α相變和第二相析出，即所謂的“形變誘導(dǎo)相變和析出”；而γ→α相變通過由于體積效應(yīng)所產(chǎn)生的相變應(yīng)力和應(yīng)變來(lái)影響形變儲(chǔ)能的大小從而改變?cè)俳Y(jié)晶過程，即相變

10、應(yīng)力應(yīng)變所產(chǎn)生的形變儲(chǔ)能積累誘導(dǎo)再結(jié)晶過程；第二相析出物通過影響位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和增殖(有些第二相析出物質(zhì)點(diǎn)能起位錯(cuò)源的作用)及湮滅來(lái)改變形變儲(chǔ)能、通過阻礙晶界移動(dòng)來(lái)影響再結(jié)晶形核、晶粒長(zhǎng)大過程[2~6]。根據(jù)上述分析，1#~4#試樣熱軋組織的形成機(jī)理和規(guī)律為：1#：(SiAl)%高，成分處于相圖的γ圈以外，熱軋時(shí)無(wú)相變過程的參與，因此表層為完全再結(jié)晶的等軸晶組織，心部區(qū)域?yàn)椴糠衷俳Y(jié)晶組織和未再結(jié)晶的形變晶粒。表層等軸晶內(nèi)畸變較小、尺寸分布較

11、均勻是終軋后已動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶?？绽鋾r(shí)發(fā)生充分回復(fù)及晶粒長(zhǎng)大所形成的。2#：(SiAl)%低，成分處于相圖的γ圈內(nèi)，熱軋時(shí)伴隨相變。因此表層為再結(jié)晶等軸晶晶粒，心部為部分略有伸長(zhǎng)的等軸晶組織。表層晶內(nèi)畸變較大、尺寸分布不均勻是終軋后不充分的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶?？绽鋾r(shí)只發(fā)生部分靜態(tài)回復(fù)而來(lái)不及充分靜態(tài)回復(fù)也沒有晶粒長(zhǎng)大過程所引起的(其中包括相變的作用)。心部部分略有伸長(zhǎng)的等軸晶晶粒是相變和相變應(yīng)力應(yīng)變誘導(dǎo)再結(jié)晶綜合作用的結(jié)果。3#：X%和(SiAl

12、)%高，高(SiAl)%一方面保證了熱軋時(shí)無(wú)相變，另一方面使晶格畸變和加工硬化更加嚴(yán)重而提高位錯(cuò)密度及形變儲(chǔ)能；另外，X的加入降低了層錯(cuò)能，位錯(cuò)的交滑移阻力增大、動(dòng)態(tài)回復(fù)過程延遲，為再結(jié)晶的發(fā)生積蓄了儲(chǔ)能和動(dòng)力，再結(jié)晶能力增強(qiáng)。因此表層為再結(jié)晶等軸晶晶粒，心部區(qū)域?yàn)椴糠衷俳Y(jié)晶組織和發(fā)生了部分回復(fù)的未再結(jié)晶形變晶粒(層錯(cuò)能的影響使再結(jié)晶與未再結(jié)晶晶粒的比例比1#試樣高)。表層晶粒尺寸分布不均勻是已動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶?？绽鋾r(shí)由于殘存較高的、不均勻