[发明专利]一种通过定向再结晶控制高硅钢晶界特征分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属材料的加工方法，特别是一种控制含硼Fe-6.5wt%Si高硅钢晶界特征分布的方法。

背景技术

硅钢(电工钢)主要用作各种电机和变压器的铁芯以及其它电器部件，是电力、电子等领域不可缺少的重要软磁合金。它是使用量最大的一种软磁合金，在软磁材料领域占据重要地位。影响硅钢磁性能的主要因素有硅含量、板厚、晶粒尺寸、杂质含量以及晶体学织构等。在上个世纪80年代以前，利用改善硅钢的晶体学织构，控制晶粒尺寸、杂质含量等手段使磁性能得到了很大改善，但是之后硅钢的磁性能一直没有更大的提高，因此提高Si含量和进一步降低硅钢的厚度又重新引起了人们的重视。随着硅含量的增加，硅钢的电阻率增大，涡流损耗减小，从而在较高频率下表现出良好的磁性。当硅含量达到6.5%左右时，磁致伸缩系数趋近于零，磁导率增加到最大，铁损降到最小。然而，Fe-6.5wt%Si合金由于硅含量高使合金变得既硬又脆，使机械加工和热加工性能明显恶化。因为脆性问题一直没有得到解决，很长一段时期以来，冷轧高硅钢工艺没有取得突破性的进展。研究表明，通过控制晶界特征分布，可以有效地改善金属材料的脆性、耐腐蚀性能以及抗蠕变性能。相关参考文件包括：

[1]T.Watanabe.Metall Trans A14(1983):531；

[2]B.Alexandreanu,G.S.Was,Scripta Mater.54(2009):1047；

[3]S.Bechtle,M.Jumar,B.P.Somerday,M.E.Launey,R.O.Ritchie,Acta Mater,57(2009):4148；

[4]D.A.Molodo,P.J.Konijnenberg,Scripta Mater,54(2006):977。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实现对高硅钢晶界特征分布的控制，提高高硅钢的加工性能，可控性好、操作简单的通过定向再结晶控制高硅钢晶界特征分布的方法。

本发明的目的是这样实现的：

用真空感应熔化炉精炼含硼Fe-6.5wt%Si高硅钢，精炼后浇注，获得铸锭；所述铸锭的重量比化学成分为0.05%C、6.31%Si、0.11%Mn、0.008%P、0.006%S、0.005%Al、0.043%B、剩余为Fe；将铸锭在1050℃均匀化处理，然后锻造成12mm厚的板材，锻造温度为900℃；将锻造态的高硅钢加工成尺寸为2mm厚、6mm宽、80mm长的定向再结晶试样；定向再结晶试样首先进行机械抛光，抛光后的试样在5%的稀硫酸中腐蚀20min，然后用丙酮清洗；

在真空室中进行定向再结晶，热区温度为1050～1200℃，温度梯度均为350℃/cm，抽拉速率为0.4～12μm/s，定向再结晶过程是通过定向退火实现。

所述定向再结晶的具体过程为：

（1）将预处理好的试样安装在定向退火炉内连接伺服电机的抽拉杆上，调整感应圈同金属冷却液面距离，保证当热区温度为1150℃时，热区前端试样中温度梯度为350℃/cm；

（2）关闭定向退火炉盖抽真空至～10^-3Pa；

（3）启动感应电源加热，当热区内试样温度达到1050～1200℃后，启动伺服电机，使试样由下向上移动，移动速率为0.4～12μm/s。

当热区内试样温度达到1150℃后，启动伺服电机。

移动速率为3μm/s。

本发明具有如下优点及积极效果：

(1)本发明通过定向退火过程实现定向再结晶，能够控制小角度晶界和低∑重位点阵(CSL)晶界的数量，使之形成具有特殊晶界的特征分布。实现了对高硅钢晶界特征分布的控制。

(2)采用本发明，可使高硅钢在定向再结晶后形成频率值为随机取向分布统计值4～4.8倍的了小角度晶界和低∑重位点阵(CSL)晶界(3≤Σ≤29)，从而有效地提高高硅钢的加工性能。

(3)本发明可控性好，操作简单，适用于工业化规模生产。

附图说明

图1为高硅钢定向再结晶后的显微结构。

图2a-图2b为高硅钢定向再结晶后的取向差分布图和晶界特征分布图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行进一步说明。