取向硅鋼熱軋板?；^(guò)程中的晶體學(xué)織構(gòu)

取向硅鋼熱軋板?；^(guò)程中的晶體學(xué)織構(gòu)

1初次再結(jié)晶織構(gòu)在硅鋼生產(chǎn)中，熱壓板的常硬化可以均勻地產(chǎn)生組織，軟化材料，便于冷卻，為先和后二次結(jié)晶過(guò)程中的大顆粒長(zhǎng)度提供有利條件。即,如果不常化,初次晶粒就不能充分長(zhǎng)大,也就不能很好的形成二次再結(jié)晶織構(gòu)。因此就不能得到最優(yōu)的組織和磁性能。熱軋板?；^(guò)程中很多可能的變化因素會(huì)影響晶粒長(zhǎng)大和析出物長(zhǎng)大,但實(shí)際上晶粒不能很好的生長(zhǎng)是由于常化時(shí)間太短;在一定溫度下的?；瘯r(shí)間低于3min。然而,一些析出物如微細(xì)的AlN和MnS顆粒會(huì)溶解或粗化成大的顆粒,同時(shí)一些大的析出物長(zhǎng)得更大。因此,?；瘯r(shí)顆粒間形成了大的間隙,減小了初次再結(jié)晶的阻力,導(dǎo)致再結(jié)晶后形成的晶粒大于未常化的試樣。初次再結(jié)晶織構(gòu)影響二次再結(jié)晶組織和織構(gòu)。由于二次再結(jié)晶過(guò)程中高斯織構(gòu)的形成對(duì)磁性能非常重要,研究人員對(duì)二次再結(jié)晶的晶界條件進(jìn)行了研究,Shimizu等提出了重合位向點(diǎn)陣(CoincidenceSiteLattice,簡(jiǎn)稱(chēng)CSL)晶界理論,Hayakawa和Szpunar提出了大角晶界理論。前一種理論認(rèn)為高斯位向晶粒很可能容易形成活動(dòng)晶界。這種晶界中有一種是Σ9,它比Σ5活動(dòng)性強(qiáng)。但是后一種理論認(rèn)為活動(dòng)性強(qiáng)的晶界不是CSL晶界而是具有20°~45°取向差異角的特殊晶界。本文研究了熱軋板經(jīng)常化處理使組織均勻化、軟化和未經(jīng)常化處理?xiàng)l件下,初次再結(jié)晶對(duì)二次再結(jié)晶的影響,同時(shí)還確立了初次和二次再結(jié)晶的組織和織構(gòu)的關(guān)系。2尺寸計(jì)算與表征所采用的取向硅鋼的化學(xué)成分列于表1。然后按以下工藝進(jìn)行處理:真空熔煉的鋼坯熱軋到2.3mm,900℃,5min?；?冷軋到0.3mm,900℃保溫2h初次再結(jié)晶退火,然后再模擬罩式爐內(nèi)進(jìn)行1200℃保溫20h的二次再結(jié)晶退火,退火氣氛為φ(H2)25%+φ(N2)75%。采用電子背散射(EBSD)方法和光學(xué)顯微鏡測(cè)試晶粒尺寸。對(duì)于大的二次再結(jié)晶晶粒,通過(guò)對(duì)大塊樣腐蝕顯露出晶粒。通過(guò)多點(diǎn)統(tǒng)計(jì)測(cè)量宏觀照片的晶粒尺寸。通過(guò)計(jì)算反極圖得到取向分布函數(shù)(ODF)來(lái)估算晶體學(xué)織構(gòu)。γ纖維表示4個(gè)主要位向,(111)[1ˉ10]?(111)[1ˉ21]?(111)[0ˉ11](111)[11ˉ0]?(111)[12ˉ1]?(111)[01ˉ1]及(111)[1ˉ12](111)[11ˉ2]的總和?？棙?gòu)的體積分?jǐn)?shù)采用織構(gòu)分析軟件計(jì)算。3結(jié)果3.1次再結(jié)晶晶片尺寸及取向圖1(略)所示為用EBSD觀察到的冷軋?jiān)嚇拥某醮卧俳Y(jié)晶組織,冷軋樣在前期的熱軋態(tài)分別經(jīng)過(guò)了?；筒唤?jīng)過(guò)?；幚?。從EBSD觀察到的晶粒尺寸列于表2。?；瘶拥某醮尉Я３叽缡遣怀；瘶拥?.6倍。因此,這種初次再結(jié)晶的差異對(duì)二次再結(jié)晶的影響非常值得關(guān)注。?；瘶拥亩卧俳Y(jié)晶晶粒尺寸是不常化樣的3.6倍,這意味著與初次再結(jié)晶后增加1.6倍相比,二次再結(jié)晶后發(fā)生了更為顯著的增加。不?；瘶訌某醮卧俳Y(jié)晶到二次再結(jié)晶晶粒尺寸增加了143倍,而常化樣增加了317倍。即,熱軋板常化實(shí)質(zhì)上是有利于二次再結(jié)晶過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大。常化和不?；嚇咏?jīng)過(guò)初次和二次再結(jié)晶退火后的CSL晶界示于表3和圖2。關(guān)于二次再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大的CSL晶界模型,很多研究者認(rèn)為初次再結(jié)晶的CSL晶界影響二次再結(jié)晶。不常化試樣初次再結(jié)晶后最強(qiáng)的CSL晶界為Σ1、Σ3和Σ7,而常化試樣主要為Σ1、Σ3和Σ15,但是在兩種試樣中大多數(shù)晶界都不是很強(qiáng)。在本研究中被認(rèn)為具有很強(qiáng)的活動(dòng)性且對(duì)二次再結(jié)晶非常有利的Σ9晶界并未表現(xiàn)出很大的強(qiáng)度。另外,二次再結(jié)晶后Σ=1的CSL晶界顯著增加,而其他晶界與初次再結(jié)晶相比變化不大。圖3表明?；筒怀；嚇映醮卧俳Y(jié)晶后取向差異角主要分布在30°和55°之間。然而這種情況在二次再結(jié)晶后發(fā)生了改變。二次再結(jié)晶后,?；筒怀；瘶?取向差異角小于30°的晶粒增加,大于30°的晶粒減少。這表明,二次再結(jié)晶過(guò)程中由于晶粒的長(zhǎng)大和高斯位向的重排,二次再結(jié)晶晶粒的取向差異角減小。高斯晶粒的增加使得其它位向的數(shù)量減少,而且由于位向不同而引起的錯(cuò)配減少。3.2?；筒怀；瘶佣卧俳Y(jié)晶制備的影響圖4為初次和二次再結(jié)晶后ODF的比較。很難看出不常化與?；嚇拥腛DF有何差別,但是無(wú)論是?；瘶舆€是不?；瘶?初次再結(jié)晶與二次再結(jié)晶后ODF的差別都很明顯。初次再結(jié)晶中存在的很多位向在二次再結(jié)晶后消失了。但是,從表4中可以看到位向的詳細(xì)信息。該表列出了在每一種實(shí)驗(yàn)條件下每一種織構(gòu)組分的織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)的定量分析。從初次到二次再結(jié)晶特殊位向織構(gòu)變化對(duì)磁性的影響總的來(lái)說(shuō)是高斯織構(gòu)顯著增加,而γ纖維織構(gòu)顯著減少。由于晶粒尺寸的差異,常化條件下的高斯織構(gòu)與不?；啾绕潴w積分?jǐn)?shù)實(shí)際上是減少的,這就意味著初次再結(jié)晶過(guò)程中晶粒的長(zhǎng)大并未伴隨著高斯織構(gòu)的發(fā)展。在?；嚇又袑?duì)磁性不利的γ纖維織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)與不常化樣相比較少。而且,在?；瘲l件下高斯織構(gòu)與γ纖維織構(gòu)之比較小。晶粒長(zhǎng)大后?；瘶痈咚箍棙?gòu)的體積分?jǐn)?shù)比不?；瘶痈?。?；瘶佣卧俳Y(jié)晶后高斯織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)是58.4%,比不?；瘶痈?6%。但是,?；筒怀；療彳埌濡美w維相差并不大,?；癁?.9%,不常化為4.2%。初次到二次再結(jié)晶常化樣高斯織構(gòu)增加45倍,而不?；瘶訛?4倍。隨著晶粒尺寸增加,高斯織構(gòu)也增加,但不如晶粒尺寸增量大。在?；筒怀；闆r下,二次再結(jié)晶后立方織構(gòu)減少都很小。而?；瘶应美w維減少8倍,不常化樣減少10倍。其它位向如(323)[ˉ2ˉ34]?(323)[1ˉ31]?(611)[0ˉ11]?(001)[1ˉ20](323)[2ˉ3ˉ4]?(323)[13ˉ1]?(611)[01ˉ1]?(001)[12ˉ0]和(411)[0ˉ11](411)[01ˉ1]在初次再結(jié)晶時(shí)占主要而在二次再結(jié)晶過(guò)程中顯著減少。這些位向的減少可以認(rèn)為是由于高斯晶粒長(zhǎng)大引起的。4促進(jìn)二次再結(jié)晶的晶粒大小及取向差異角由上述結(jié)果可見(jiàn),?；筒怀；嚇映醮卧俳Y(jié)晶后高斯織構(gòu)的差別很小。但是常化導(dǎo)致二次再結(jié)晶后高斯織構(gòu)的增加強(qiáng)于不?；嚇?。這意味著即使初次再結(jié)晶有足夠的高斯晶粒,二次再結(jié)晶后高斯晶粒也不會(huì)相應(yīng)的大量增加。二次再結(jié)晶過(guò)程中高斯織構(gòu)隨著晶粒長(zhǎng)大而增加。從表4的實(shí)驗(yàn)事實(shí)可見(jiàn),不?；焕诙卧俳Y(jié)晶過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大,因此不常化形成的高斯織構(gòu)不如經(jīng)過(guò)?；幚韽?qiáng)。為了增加高斯織構(gòu)的數(shù)量就要形成有利于晶粒長(zhǎng)大的條件。也就是說(shuō),大的初次晶粒會(huì)在二次再結(jié)晶過(guò)程中顯著長(zhǎng)大。雖然晶粒長(zhǎng)大主要受析出物的影響,初次再結(jié)晶狀態(tài)下析出物的尺寸和分布控制著二次再結(jié)晶的晶粒長(zhǎng)大。這些析出物在二次再結(jié)晶退火過(guò)程的早期階段加熱到較高溫度下溶解,然后就不再影響晶粒長(zhǎng)大。常化樣的初次再結(jié)晶晶粒大于不?；瘶印Ｒ虼?與不?；瘶酉啾??；瘶釉诙卧俳Y(jié)晶退火過(guò)程中二次再結(jié)晶晶粒更容易長(zhǎng)大。?；瘜?dǎo)致二次再結(jié)晶后晶粒產(chǎn)生較大差異還有一個(gè)原因,即:CSL晶界影響了晶界遷移。如圖2所示,常化或不?；闆r下,被Shimizu等稱(chēng)為易活動(dòng)晶界的Σ9晶界強(qiáng)度并不大。而且,在本研究中,在?；蟮某醮卧俳Y(jié)晶試樣中甚至是以Σ3和Σ15晶界為主?？梢哉J(rèn)為,與Shimizu等的觀點(diǎn)不同,在二次再結(jié)晶的晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中起主要作用的CSL晶界是Σ3和Σ15晶界。本文還考慮到了取向差異角與高斯晶粒長(zhǎng)大之間的關(guān)系。如圖3所示,二次再結(jié)晶后,30°到55°之間的大的取向差異角減少,取而代之的是5°到30°之間的小的取向差異角,這表明這些初次再結(jié)晶中的大的取向差異角影響了二次再結(jié)晶。初次再結(jié)晶組織中具有大的取向差異角的晶粒減少導(dǎo)致二次再結(jié)晶過(guò)程中形成了具有5°到30°的小的取向差異角的晶粒。這個(gè)結(jié)果與Hayakawa和Szpunar的研究相近。5熱軋板?；瘜?duì)高斯織構(gòu)的影響本研究證明熱軋板?；瘜?duì)初次再結(jié)晶和二次再結(jié)晶都有很大的影響。對(duì)于初次再結(jié)晶,常化使晶粒尺寸增加到不?；瘲l件下的1.6倍,而對(duì)高斯織構(gòu)、立方織構(gòu)和γ纖維織構(gòu)的影響很小。而對(duì)于二次再結(jié)晶,?；咕Я３叽缭黾拥讲怀；瘲l件下的3.6倍,而且使高斯織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)增加到不?；瘲l件下的1.4倍。熱軋板?；瘜?duì)初次再結(jié)晶到二次再結(jié)晶過(guò)程中晶粒長(zhǎng)大的影響非常顯著。?；瘲l件下,二次再結(jié)晶后晶粒長(zhǎng)大了317倍,而不常化條件下,僅為143倍。常化條