一種通過定向再結(jié)晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種通過定向再結(jié)晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法。用真空感應(yīng)熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，精煉后澆注，獲得鑄錠；將鑄錠在1050℃均勻化處理，然后鍛造成12mm厚的板材，鍛造溫度為900℃；將鍛造態(tài)的高硅鋼加工成尺寸為2mm厚、6mm寬、80mm長的定向再結(jié)晶試樣；定向再結(jié)晶試樣首先進(jìn)行機(jī)械拋光，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，然后用丙酮清洗；在真空室中進(jìn)行定向再結(jié)晶，熱區(qū)溫度為1050～1200℃，溫度梯度均為350℃/cm，抽拉速率為0.4～12μm/s。本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)合理，操作簡單，能提高Fe-6.5wt%Si合金的機(jī)械加工和熱加工性能。
【專利說明】一種通過定向再結(jié)晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種金屬材料的加工方法，特別是一種控制含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼晶界特征分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅鋼( 電工鋼)主要用作各種電機(jī)和變壓器的鐵芯以及其它電器部件，是電力、電子等領(lǐng)域不可缺少的重要軟磁合金。它是使用量最大的一種軟磁合金，在軟磁材料領(lǐng)域占據(jù)重要地位。影響硅鋼磁性能的主要因素有硅含量、板厚、晶粒尺寸、雜質(zhì)含量以及晶體學(xué)織構(gòu)等。在上個世紀(jì)80年代以前，利用改善硅鋼的晶體學(xué)織構(gòu)，控制晶粒尺寸、雜質(zhì)含量等手段使磁性能得到了很大改善，但是之后硅鋼的磁性能一直沒有更大的提高，因此提高Si含量和進(jìn)一步降低硅鋼的厚度又重新引起了人們的重視。隨著硅含量的增加，硅鋼的電阻率增大，渦流損耗減小，從而在較高頻率下表現(xiàn)出良好的磁性。當(dāng)硅含量達(dá)到6.5%左右時，磁致伸縮系數(shù)趨近于零，磁導(dǎo)率增加到最大，鐵損降到最小。然而，F(xiàn)e-6.5wt%Si合金由于硅含量高使合金變得既硬又脆，使機(jī)械加工和熱加工性能明顯惡化。因?yàn)榇嘈詥栴}一直沒有得到解決，很長一段時期以來，冷軋高硅鋼工藝沒有取得突破性的進(jìn)展。研究表明，通過控制晶界特征分布，可以有效地改善金屬材料的脆性、耐腐蝕性能以及抗蠕變性能。相關(guān)參考文件包括:
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[0004][2] B.Alexandreanu, G.S.Was, Scripta Mater.54(2009): 1047 ；
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種能實(shí)現(xiàn)對高硅鋼晶界特征分布的控制，提高高硅鋼的加工性能，可控性好、操作簡單的通過定向再結(jié)晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]用真空感應(yīng)熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，精煉后澆注，獲得鑄錠；所述鑄錠的重量比化學(xué)成分為 0.05%C、6.31%S1、0.11%Μη、0.008%P、0.006%S、0.005%Α1、0.043%Β、剩余為Fe ;將鑄錠在1050°C均勻化處理，然后鍛造成12mm厚的板材，鍛造溫度為900°C;將鍛造態(tài)的高娃鋼加工成尺寸為2mm厚、6mm寬、80mm長的定向再結(jié)晶試樣；定向再結(jié)晶試樣首先進(jìn)行機(jī)械拋光，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，然后用丙酮清洗；
[0010]在真空室中進(jìn)行定向再結(jié)晶，熱區(qū)溫度為1050~1200°C，溫度梯度均為350°C /cm,抽拉速率為0.4~12 μ m/s,定向再結(jié)晶過程是通過定向退火實(shí)現(xiàn)。
[0011]所述定向再結(jié)晶的具體過程為:
[0012](I)將預(yù)處理好的試樣安裝在定向退火爐內(nèi)連接伺服電機(jī)的抽拉桿上，調(diào)整感應(yīng)圈同金屬冷卻液面距離，保證當(dāng)熱區(qū)溫度為1150°C時，熱區(qū)前端試樣中溫度梯度為350°C /cm ；
[0013](2)關(guān)閉定向退火爐蓋抽真空至~KT3Pa ；
[0014](3)啟動感應(yīng)電源加熱，當(dāng)熱區(qū)內(nèi)試樣溫度達(dá)到1050~1200°C后，啟動伺服電機(jī)，使試樣由下向上移動，移動速率為0.4~12 μ m/s。
[0015]當(dāng)熱區(qū)內(nèi)試樣溫度達(dá)到1150°C后，啟動伺服電機(jī)。
[0016]移動速率為3 μ m/s。
[0017]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及積極效果:
[0018](1)本發(fā)明通過定向退火過程實(shí)現(xiàn)定向再結(jié)晶，能夠控制小角度晶界和低Σ重位點(diǎn)陣(CSL)晶界的數(shù)量，使之形成具有特殊晶界的特征分布。實(shí)現(xiàn)了對高硅鋼晶界特征分布的控制。
[0019](2)采用本發(fā)明，可使高硅鋼在定向再結(jié)晶后形成頻率值為隨機(jī)取向分布統(tǒng)計(jì)值4~4.8倍的了小角度晶界和低Σ重位點(diǎn)陣(CSL)晶界(3 < Σ < 29)，從而有效地提高高硅鋼的加工性能。
[0020](3)本發(fā)明可控性好，操作簡單，適用于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為高硅鋼定向再結(jié)晶后的顯微結(jié)構(gòu)。
[0022]圖2a-圖2b為高硅鋼定向再結(jié)晶后的取向差分布圖和晶界特征分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0024]用真空感應(yīng)熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，澆注后獲得鑄錠。將鑄錠在1050°C均勻化處理后冷卻到室溫，然后鍛造成12mm厚的板材，鍛造溫度為900°C。將鍛造態(tài)的高娃鋼試樣加工成尺寸為長80mm,寬6mm,厚2_的定向再結(jié)晶試樣。對制得的定向再結(jié)晶試樣進(jìn)行機(jī)械拋光處理，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，最后用丙酮清洗。定向再結(jié)晶在真空室中完成，真空度為10_3Pa，熱區(qū)溫度為1150°C，抽拉速率為3μπιΛ。即得本發(fā)明的具有特征晶界分布的Fe-6.5wt%Si高硅鋼。
[0025]具體定向再結(jié)晶過程如下:
[0026]①將預(yù)處理好的試樣安裝在定向退火爐內(nèi)連接伺服電機(jī)的抽拉桿上，調(diào)整感應(yīng)圈同金屬冷卻液面距離，保證當(dāng)熱區(qū)溫度為1150°C時，熱區(qū)前端試樣中溫度梯度約為350°C /cm。
[0027]②關(guān)閉定向退火爐蓋抽真空至~10_3Pa。
[0028]③啟動感應(yīng)電源加熱，當(dāng)熱區(qū)內(nèi)試樣溫度達(dá)到1150°C后，啟動伺服電機(jī)，使試樣由下向上移動，移動速率為3 μ m/s。
[0029]圖1為高硅鋼定向再結(jié)晶后的顯微結(jié)構(gòu)。從圖可以看出，定向再結(jié)晶后得到了具有大長徑比的柱狀晶顯微結(jié)構(gòu)。圖2a_圖2b為高硅鋼定向再結(jié)晶后的取向差分布圖和晶界特征分布圖。從圖圖2a可以看出，定向再結(jié)晶后的取向差分布為高斯分布，即Fe-6.5wt%Si硅鋼在定向再結(jié)晶后的取向差分布近似于隨機(jī)分布。從圖圖2b可以看出，定向再結(jié)晶后試樣形成了高頻(11%)小角度晶界和高頻(44%)低Σ值的重位點(diǎn)陣(CSL)晶界(特殊晶界)(3≤Σ≤29) 0小角度晶界值約為隨機(jī)晶粒取向統(tǒng)計(jì)值(2.3%)的4.8倍，特殊晶界值約為統(tǒng)計(jì)值(11.3%)的4倍。這表明了定向再結(jié)晶后試樣形成了具有高頻小角度晶界和低Σ值的重位點(diǎn)陣(CSL)晶界的晶界特征分布。
【權(quán)利要求】
1.一種通過定向再結(jié)晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法，其特征是:用真空感應(yīng)熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，精煉后澆注，獲得鑄錠；將鑄錠在1050°C均勻化處理，然后鍛造成12mm厚的板材,鍛造溫度為900°C ;將鍛造態(tài)的高娃鋼加工成尺寸為2mm厚、6_寬、80_長的定向再結(jié)晶試樣；定向再結(jié)晶試樣首先進(jìn)行機(jī)械拋光，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，然后用丙酮清洗； 在真空室中進(jìn)行定向再結(jié)晶，熱區(qū)溫度為1050~1200°C，溫度梯度均為350°C /cm，抽拉速率為0.4~12 μ m/s，定向再結(jié)晶過程是通過定向退火實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過定向再結(jié)晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法，其特征是所述定向再結(jié)晶的具體過程為: (1)將預(yù)處理好的試樣安裝在定向退火爐內(nèi)連接伺服電機(jī)的抽拉桿上，調(diào)整感應(yīng)圈同金屬冷卻液面距離，保證當(dāng)熱區(qū)溫度為1150°C時，熱區(qū)前端試樣中溫度梯度為350°C /cm ； (2)關(guān)閉定向退火爐蓋抽真空至~KT3Pa； (3)啟動感應(yīng)電源加熱，當(dāng)熱區(qū)內(nèi)試樣溫度達(dá)到1050~1200°C后，啟動伺服電機(jī)，使試樣由下向上移動，移動速率為0.4~12 μ m/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過定向再結(jié)晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法，其特征是當(dāng)熱區(qū)內(nèi)試樣溫度達(dá)到1150°C后，啟動伺服電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的通過定向再結(jié)晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法，其特征是移動速率為3 μ m/ s。
【文檔編號】C21D8/12GK103898300SQ201410136097
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】張中武, 鄒云 申請人:哈爾濱工程大學(xué)