高硅电工钢的特性及应用

本文介绍了高硅 (6.5 % Si)电工钢的特性及生产方式 ,同时叙述了该牌号电工钢国内外的发展及应用情况。高硅电工钢的研制和开发具有重要的现实意义。

高硅电工钢Fe-10%Si和低碳钢Q235复合板轧制过程裂纹演变研究

对包覆浇铸制备的低碳钢-高硅电工钢-低碳钢三层复合铸坯进行热轧及温轧变形加工,对轧制过程中产生的裂纹及其演变进行研究,同时研究扩散退火工艺对裂纹变化的影响。结果表明,60 mm复合铸坯可以通过热轧及温轧变形减薄至0.5 mm;变形过程中高硅电工钢产生的深裂纹在本质上不受加工工艺的影响,其自身存在属性会保留在复合板内层中;变形过程中产生的普通裂纹受加工过程的影响很大,存在尺寸明显减小的现象;深裂纹及普通裂纹在加工过程中自身周围的合金基体中衍生的微裂纹会在扩散退火过程中得到消除。

真空感应炉熔炼高硅电工钢脱氧工艺的研究

在50Kg氧化镁坩埚真空感应炉上进行高硅电工钢的脱氧试验。结果表明,通过控制原料的成分、高真空下的碳氧反应和炉衬分解向钢液中的供氧,可使钢液的总氧含量≤15×10-6;在维持高温高真空条件下,当钢液中的反应达到一定程度后,延长精炼时间并不能降低钢液的总氧含量;完成精炼后加入硅钙合金沉淀脱氧可进一步降低钢液的总含氧量,但脱氧效果有限。

浅谈高硅电工钢制备工艺在金属材料工程专业实验教学中的应用

本文简单介绍了高硅电工钢的基本特点和近年来发展的几种制备工艺方法,在金属材料工程专业几门专业课的实验教学环节中,对几种不同的工艺制备高硅电工钢作为教学案例进行了探讨,作者认为可以促进学生对专业课知识的理解,激发学生对专业课的学习兴趣。

包覆浇铸结合热变形工艺制备6.5wt%高硅电工钢复合板

通过包覆浇铸和传统的热塑性变形工艺制备了覆层为Q235低碳钢、芯层为含硅10wt%硅铁合金的6.5wt%高硅电工钢复合板,并用光学显微镜和扫描电镜分析了覆层和芯层之间的冶金结合状况、微观组织变化和合金元素分布。经适当的扩散退火工艺可消除热塑性变形过程中产生的裂纹,同时复合板转变成单层的6.5wt%高硅钢薄板。通过显微硬度测试,确定了材料中的Si含量。结果表明,真空冶炼炉对脆性显著且难变形含硅10wt%的硅铁合金进行包覆浇铸,在传统轧机上可对其进行大压下的塑性变形,可为6.5%高硅电工钢板材的生产提供一种短流程方法。

高硅无取向电工钢的高温氧化行为

采用对比实验研究了不同温度下的高硅无取向电工钢的氧化行为,利用场发射扫描电子显微镜及其EDS功能观察了经不同温度(1030~1240℃)加热后高硅无取向电工钢氧化层的微观形貌、结构组成及合金元素的偏析现象.结果表明:经高温加热后的高硅无取向电工钢氧化层主要包括4部分,分别为纯氧化铁层、铁橄榄石和氧化铁混合层、富Si区与贫Si区混合层、致密氧化膜层;高温氧化过程中会产生Si成分偏析现象,1240℃时Si的偏析深度可达130μm,不同深度偏析处的Si质量分数相差可达0.9%,且随着温度的降低,偏析程度逐渐减弱,直至消失.

低温回火工艺对冷轧6.5%高硅电工钢复合板的影响

将温轧后的0.38mm 6.5%（质量分数）高硅电工钢复合板在冷轧前进行不同的热处理工艺,通过光学显微镜观察了不同状态的复合板经过冷轧的显微组织;测试了各组复合板冷轧后的磁感应强度和铁损,对比了复合板冷轧前后的显微硬度值。研究表明,中温变形后的复合板空冷至室温后直接冷轧,其塑性差、裂纹多、硬度高、磁性能差,低温回火工艺不能阻止复合板在冷轧过程中出现裂纹,对其室温塑性和磁性能没有本质提高,淬火结合低温回火工艺可以有效地抑制复合板芯层发生有序相转变,可以显著提高其室温塑性和磁性能。

轧制裂纹及热处理工艺对高硅电工钢复合板磁性能的影响

对3层高硅电工钢复合板铸坯进行热轧及温轧变形加工后,采用正火、退火两种热处理方式处理,并观察轧制过程中产生的裂纹,研究不同状态下复合板的磁性能。对不同状态下的试样进行扩散退火处理,研究复合板中裂纹变化及其对磁性能的影响。结果表明:不同热处理工艺下合金内部的裂纹尺寸差异明显,裂纹尺寸对复合板的磁性能影响显著,相对于深裂纹,其他因素的影响较小;温轧变形加工后,复合板内层出现有序组织,但该有序组织在合金存在深裂纹的前提下并不能从本质上提高合金的磁性能;扩散退火工艺可以消除复合板内部的浅裂纹及微裂纹,但不能消除尺寸较大的裂纹,故而不能显著提高存在深裂纹的复合板的磁性能。

温轧工艺对6.5%高硅电工钢复合板铁损的影响

对采用包覆浇铸结合热塑性变形制备的,三层热轧态1.2 mm厚的6.5%高硅电工钢复合板进行450~650℃的中温轧制变形,并对温轧后的复合板进行微观结构观察和强磁场环境下的铁损测试,之后对复合板进行加热至1150℃保温30 min的扩散退火处理和相同磁场下的铁损测试,并对比了上述两组试验的显微结构变化及铁损变化。结果表明:1.2 mm厚的6.5%高硅电工钢复合板在450~650℃内加热,可以通过温轧变形减薄至0.37 mm;温轧工艺对复合板的铁损影响很大,在强磁场环境下差异更加明显;加热至1150℃保温30 min的扩散退火工艺可以显著降低温轧态复合板的铁损,最大可以降低98.9%。该课题的研究有助于改良三层6.5%高硅电工钢复合板的磁学性能。

再结晶退火对高硅电工钢冷轧带材组织、有序结构和力学性能的影响

采用弯曲实验,拉伸实验,SEM,TEM和EBSD等手段,研究了再结晶退火对高硅电工钢冷轧带材组织、有序结构、力学性能和冷轧成形性能的影响.结果表明,冷轧试样经800～1200℃保温1 h再结晶退火随炉缓冷后,室温塑性大幅下降,可弯曲角度均由冷轧试样的150°下降至50°左右,且二次冷轧出现严重的边裂;提高再结晶退火后的空冷或油淬温度、冷却速率可显著提高试样的室温塑性,1000℃保温1 h再结晶退火后,900℃油淬试样的可弯曲角度增大至175°左右,拉伸断后伸长率由随炉缓冷试样的0.2%提高至5.2%,且二次冷轧基本不出现边裂;提高再结晶退火后的冷却温度和速率显著提高试样的室温塑性的原因是试样的有序相尺寸明显减小,例如,有序相畴尺寸可从600℃以下油淬试样的约5μm分别减小至700℃油淬试样的小于50 nm和900℃油淬试样的小于25 nm.

热处理工艺对6.5wt%高硅电工钢复合板磁性能的影响

将1 mm 6.5wt%高硅电工钢复合板在450~650℃范围内进行中温轧制。通过光学显微镜观察了温轧后和不同热处理工艺处理后复合板的显微组织;测试了温轧0.5 mm复合板不同状态的磁感应强度和铁损,通过显微硬度测试确定了硅元素均匀化的情况。研究表明,中温变形后的复合板塑性差、裂纹多、硬度高、磁性能差;退火工艺不能消除复合板高硅层的裂纹,对其磁性能没有本质提高;合适的扩散退火工艺可以消除中温变形中芯层出现的裂纹、降低复合板芯层的硬度、大幅度提高磁性能。

柱状晶组织高硅电工钢二次再结晶的形成机理

二次再结晶的发生会显著改变电工钢带材的组织和织构,进而影响其磁性能。以柱状晶组织高硅电工钢冷轧带材为研究对象,研究了不同退火方法对试样组织和织构的影响,明确了二次再结晶的发生条件、形成机理和控制方法。研究结果表明,柱状晶组织高硅电工钢冷轧试样发生二次再结晶的温度区间为850～1 000℃,在900℃退火可获得最大的晶粒尺寸。二次再结晶的形成是由于初次再结晶后试样的组织形成了织构抑制作用,小角度晶界抑制晶粒正常长大,大角度高能晶界迁移率高,具有大角度晶界的晶粒以取向长大方式发生二次再结晶。当退火温度高于1 000℃时,升温和冷却速率大于5℃/min可以有效抑制二次再结晶的发生。

Si含量对高硅电工钢热变形与动态再结晶行为的影响

采用Gleeble-3800D热模拟试验机在应变量0. 6、变形温度750～1050℃、应变速率0. 01～1 s-1工艺条件范围内,研究了Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的热变形与动态再结晶行为.采用线性回归方法,建立了三种成分实验钢的流变应力本构方程.计算得到Fe-5. 5%Si、Fe-6. 0%Si和Fe-6. 5%Si高硅电工钢的热变形激活能分别为310. 425、363. 831和422. 162 k J·mol-1,说明Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的热变形激活能随Si质量分数的增加而增大,这使得Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢相同条件下的变形抗力随Si含量的升高而增大.采用金相截线法对不同成分和变形条件下实验钢的动态再结晶百分数进行了统计,结果表明:同一热变形条件下,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢的动态再结晶百分数随Si质量分数的升高而减小.本文实验条件下,当变形温度为750～850℃时,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢软化机制主要为动态回复;而变形温度为950～1050℃时,Fe-(5. 5%、6. 0%、6. 5%) Si高硅电工钢软化机制主要为动态再结晶.

难加工金属材料短流程高效制备加工技术研究进展

提出了难加工金属材料可以分为2大类的观点:一类是源于材料本征性能的难加工材料,具有高脆性,或高熔点、高变形抗力的特点;另一类是源于制备加工工艺复杂、成材率低的难加工材料。以作者课题组近年来的工作为基础,重点介绍了高硅电工钢、精密铜管、热交换用BFe10-1-1合金管材、高弹高导Cu-12%(质量分数)Al合金的短流程高效制备加工技术的研究开发进展情况。认为通过熔体和凝固过程的精确控制,可精确控制凝固组织和形状尺寸,是开发先进短流程制备加工技术的重要途径。