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电工钢热轧板最佳退火工艺的选择

时间:2016-12-13 来源:未知 作者:学术堂 本文字数:1782字
摘要

  电工钢是一种广泛应用于发电机组中的材料,该材料由于具备优良的磁性能而受到人们的广泛关注,但其具备较强的脆性,加工性能较差成为了其进一步发展的瓶颈。 通过学者的不断努力,已经通过对热轧电工钢板进行退火处理,通过摸索其组织中的有序相、无序相与其脆性之间的关系来实现 Fe-Si无序相区淬火,消除材料的加工硬化,是改善电工钢板材塑性的关键步骤,但目前该方面的研究尚未达到工业生产的需求,因此非常有必要对其热轧板的退火工艺进行更为深入的研究。

  退火处理是提高电工钢板塑性的关键工艺步骤,因此本文以一种工业化的电工钢板为实验材料,通过不同的退火处理工艺来处理热轧态高硅钢板,探究退火加热温度及保温时间对电工钢热轧板组织和性能的影响,并在此基础上指出最佳退火处理工艺范围。

  1、试验材料与方法

  实验材料为一种市场上成熟的热轧态 6.5%Si(质量分数)电工钢板,板材尺寸约为 30 mm×30 mm×1 mm,对热轧板进行退火处理,退火温度及时间具体参数如表 1 所示。

表1 热处理工艺参数
表1 热处理工艺参数

  将退火前后的试样制成金相样,然后利用光学显微镜、维氏显微硬度计、扫描电镜等手段对退火前后试样的组织和性能进行检测分析。

  2、试验结果及讨论

  (1)显微组织

  热轧态试样经退火处理后的金相组织如图 1 所示,并对各试样的晶粒尺寸进行统计,如图 2 所示。

  如图 1 所示, 随着退火保温时间的延长和保温温度的升高,试样组织中的晶粒逐渐变为等轴晶粒,且尺寸逐渐增大。 经过 850 ℃-60 s 退火处理后,热轧电工钢板的组织已完成静态再结晶, 这主要是由于热轧带的形变量较大,其晶粒储存的变形能较高,因此触发其组织晶粒发生再结晶所需的条件较低。

  材料已完成再结晶后,其晶粒长大的速度随着温度的升高呈指数倍加大,因此其组织中的大晶粒会急速长大并吞并周围的小晶粒,过度长大的晶粒会恶化材料的加工性能,导致材料脆性增大,容易开裂变形。 结合试样的微观组织结构,该电工钢较为合适的退火处理工艺是在 850 ℃下保温 90 s, 温度过高容易导致材料脆性。 通过图 2 的定量统计可知,随着退火温度的上升和退火时间的延长,材料的晶粒尺寸增大,而且相对而言,退火温度对材料组织再结晶的影响更为强烈。

图1 试样经不同退火工艺处理后的金相组织
图1 试样经不同退火工艺处理后的金相组织

图2 各试样退火后的平均晶粒尺寸统计
图2 各试样退火后的平均晶粒尺寸统计

  (2)显微硬度

  要高于 850 ℃-60 s 退火后的硬度,同种现象在900 ℃-90 s 和 850 ℃-90 s 中也可以发现。 退火温度的升高导致材料的硬度出现一定程度的上升,其主要原因是该温度区域发生了无序相向有序相的转变,由于晶格畸变导致材料的硬度 出 现 轻 度上升。

图3 各试样的显微硬度
图3 各试样的显微硬度

  (3)扫描电镜及能谱分析

  对热轧态及退火态试样进行扫描电镜观察及EDS 能谱分析,以了解元素的去向及成相规律,热轧态及 850 ℃-60 s 退火态试样的 SEM 图像及对应的能谱分析分别如图 4 和图 5 所示。

  从图 4(a)中可见热轧试样表面出现了明显的衬度差别,对其进行能谱分析,如图 4(b)所示,晶界处白亮部分元素含 Fe、Cu、Si,而衬度较暗的部分则无 Cu 元素。

  从图 5(a)中可以看出,退火后试样形貌无明显衬度差别,对其进行面扫描分析可看出,试样经热处理后组织中的 Fe、Si、Cu 等元素分布较为均匀,如图5(b)、5(c)和 5(d)。 退火处理对热轧态电工钢的合金元素分布有很大影响,通过退火热处理可使试样中Fe、Si 等元素分布更加均匀。

  3、结语

  (1)电工钢热轧板在 850 ℃退火 60 s 以上即可完成再结晶,退火温度对材料组织再结晶的影响较退火时间更为强烈;(2)退火温度的上升和退火时间的延长都会导致材料硬度出现下降,退火温度的影响比退火时间对材料的硬度影响更大;(3)退火处理对热轧态电工钢的 Fe、Si 等元素分布更加均匀,该电工钢较为合适的退火处理工艺是 850 ℃-90 s。

  参考文献:
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