取向硅鋼熱軋板常化過程中的晶體學織構(gòu)

取向硅鋼熱軋板?；^程中的晶體學織構(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)晶過程中的大顆粒長度提供有利條件。即,如果不?；?初次晶粒就不能充分長大,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。熱軋板常化過程中很多可能的變化因素會影響晶粒長大和析出物長大,但實際上晶粒不能很好的生長是由于?；瘯r間太短;在一定溫度下的?；瘯r間低于3min。然而,一些析出物如微細的AlN和MnS顆粒會溶解或粗化成大的顆粒,同時一些大的析出物長得更大。因此,?；瘯r顆粒間形成了大的間隙,減小了初次再結(jié)晶的阻力,導致再結(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)晶過程中高斯織構(gòu)的形成對磁性能非常重要,研究人員對二次再結(jié)晶的晶界條件進行了研究,Shimizu等提出了重合位向點陣(CoincidenceSiteLattice,簡稱CSL)晶界理論,Hayakawa和Szpunar提出了大角晶界理論。前一種理論認為高斯位向晶粒很可能容易形成活動晶界。這種晶界中有一種是Σ9,它比Σ5活動性強。但是后一種理論認為活動性強的晶界不是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)?；幚硎菇M織均勻化、軟化和未經(jīng)常化處理條件下,初次再結(jié)晶對二次再結(jié)晶的影響,同時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尺寸計算與表征所采用的取向硅鋼的化學成分列于表1。然后按以下工藝進行處理: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)方法和光學顯微鏡測試晶粒尺寸。對于大的二次再結(jié)晶晶粒,通過對大塊樣腐蝕顯露出晶粒。通過多點統(tǒng)計測量宏觀照片的晶粒尺寸。通過計算反極圖得到取向分布函數(shù)(ODF)來估算晶體學織構(gòu)。γ纖維表示4個主要位向,(111)[1ˉ10]?(111)[1ˉ21]?(111)[0ˉ11](111)[11ˉ0]?(111)[12ˉ1]?(111)[01ˉ1]及(111)[1ˉ12](111)[11ˉ2]的總和?？棙?gòu)的體積分數(shù)采用織構(gòu)分析軟件計算。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觀察到的冷軋試樣的初次再結(jié)晶組織,冷軋樣在前期的熱軋態(tài)分別經(jīng)過了常化和不經(jīng)過?；幚怼腅BSD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?；瘶拥?.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。不常化樣從初次再結(jié)晶到二次再結(jié)晶晶粒尺寸增加了143倍,而?；瘶釉黾恿?17倍。即,熱軋板?；瘜嵸|(zhì)上是有利于二次再結(jié)晶過程中的晶粒長大。?；筒怀；嚇咏?jīng)過初次和二次再結(jié)晶退火后的CSL晶界示于表3和圖2。關(guān)于二次再結(jié)晶晶粒長大的CSL晶界模型,很多研究者認為初次再結(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。在本研究中被認為具有很強的活動性且對二次再結(jié)晶非常有利的Σ9晶界并未表現(xiàn)出很大的強度。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)晶過程中由于晶粒的長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,但是無論是常化樣還是不?；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信息。該表列出了在每一種實驗條件下每一種織構(gòu)組分的織構(gòu)體積分數(shù)的定量分析。從初次到二次再結(jié)晶特殊位向織構(gòu)變化對磁性的影響總的來說是高斯織構(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,?；瘲l件下的高斯織構(gòu)與不常化相比其體積分數(shù)實際上是減少的,這就意味著初次再結(jié)晶過程中晶粒的長大并未伴隨著高斯織構(gòu)的發(fā)展。在常化試樣中對磁性不利的γ纖維織構(gòu)的體積分數(shù)與不?；瘶酉啾容^少。而且,在?；瘲l件下高斯織構(gòu)與γ纖維織構(gòu)之比較小。晶粒長大后?；瘶痈咚箍棙?gòu)的體積分數(shù)比不?；瘶痈?。?；瘶佣卧俳Y(jié)晶后高斯織構(gòu)的體積分數(shù)是58.4%,比不常化樣高16%。但是,常化和不?；療彳埌濡美w維相差并不大,常化為4.9%,不?；癁?.2%。初次到二次再結(jié)晶?；瘶痈咚箍棙?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。而常化樣γ纖維減少8倍,不?；瘶訙p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)晶時占主要而在二次再結(jié)晶過程中顯著減少。這些位向的減少可以認為是由于高斯晶粒長大引起的。4促進二次再結(jié)晶的晶粒大小及取向差異角由上述結(jié)果可見,?；筒怀；嚇映醮卧俳Y(jié)晶后高斯織構(gòu)的差別很小。但是常化導致二次再結(jié)晶后高斯織構(gòu)的增加強于不?；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相應的大量增加。二次再結(jié)晶過程中高斯織構(gòu)隨著晶粒長大而增加。從表4的實驗事實可見,不常化不利于二次再結(jié)晶過程中的晶粒長大,因此不?；纬傻母咚箍棙?gòu)不如經(jīng)過常化處理強。為了增加高斯織構(gòu)的數(shù)量就要形成有利于晶粒長大的條件。也就是說,大的初次晶粒會在二次再結(jié)晶過程中顯著長大。雖然晶粒長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)晶的晶粒長大。這些析出物在二次再結(jié)晶退火過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?常化樣在二次再結(jié)晶退火過程中二次再結(jié)晶晶粒更容易長大。常化導致二次再結(jié)晶后晶粒產(chǎn)生較大差異還有一個原因,即:CSL晶界影響了晶界遷移。如圖2所示,?；虿怀；闆r下,被Shimizu等稱為易活動晶界的Σ9晶界強度并不大。而且,在本研究中,在常化后的初次再結(jié)晶試樣中甚至是以Σ3和Σ15晶界為主。可以認為,與Shimizu等的觀點不同,在二次再結(jié)晶的晶粒長大過程中起主要作用的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致二次再結(jié)晶過程中形成了具有5°到30°的小的取向差異角的晶粒。這個結(jié)果與Hayakawa和Szpunar的研究相近。5熱軋板?；瘜Ω咚箍棙?gòu)的影響本研究證明熱軋板?；瘜Τ醮卧俳Y(jié)晶和二次再結(jié)晶都有很大的影響。對于初次再結(jié)晶,常化使晶粒尺寸增加到不?；瘲l件下的1.6倍,而對高斯織構(gòu)、立方織構(gòu)和γ纖維織構(gòu)的影響很小。而對于二次再結(jié)晶,常化使晶粒尺寸增加到不?；瘲l件下的3.6倍,而且使高斯織構(gòu)的體積分數(shù)增加到不常化條件下的1.4倍。熱軋板常化對初次再結(jié)晶到二次再結(jié)晶過程中晶粒長大的影響非常顯著。?；瘲l件下,二次再結(jié)晶后晶粒長大了317倍,而不?；瘲l件下,僅為143倍。?；瘲l