退火温度对2%Si无取向电工钢磁性能的影响

　　1 引言

　　无取向电工钢板主要用于制作各种电机和变压器的铁芯以及其他电器部件，是电力、电子和军事工业不可缺少的软磁合金[1]。为适应我国机电行业的迅猛发展，电工钢的用量越来越大，电工钢产量也不断增加。另外，随着信息技术的发展，对电气设备的高效、高精度及小型化要求提高，同时对电工钢带的质量性能也提出了更高的要求。对电工钢产品来说，磁性能是一个重要指标。影响冷轧无取向电工钢磁性能的因素很多，规模生产过程中的炼钢、热轧、冷轧、退火各工序对最终产品的磁性能均有不同程度的影响。对于中、低牌号无取向电工钢而言，在炼钢和轧制控制水平达到一定稳定程度后，优化电工钢退火工艺是进一步提高成品电工钢磁性能的有效途径。本研究就退火工艺中退火温度对中、低牌号无取向电工钢磁性能的影响进行了分析，以探讨提高无取向电工钢磁性能的有效途径。

　　2 试验

　　选取传统工艺流程生产的2%Si冷轧无取向电工钢冷轧板作为试验材料，其化学成分见表1。按照爱泼斯坦(Epstein)方圈的取样方法，取纵横方向各8片，在实验室高温炉中进行退火试验，退火工艺(以810℃×2 min为例)见图1。

　　采用中国计量院的磁测仪测定退火后成品的铁损P1.5/50和磁感应强度B50;采用X’Pert Pro X射线衍射仪上的织构测角计测量样品1/2厚度处的{110}、{200}、{112}极图，并计算其取向分布函数ODF。

　　3 结果与讨论

　　3.1 退火温度对磁性能的影响

　　图2是退火温度对2%Si无取向电工钢磁性能的影响。从图2可知，随着退火温度的升高，铁损先呈下降趋势，在温度超过890℃时铁损增大;磁感随着退火温度的升高略有上升，在890 ℃后略有下降，整体变化比较平缓。

　　3.2 退火温度对显微组织的影响

　　图3是不同退火温度下2%Si无取向电工钢的退火态显微组织形貌。由图3可见，在不同的退火温度下，成品的显微组织均为单一的等轴晶铁素体组织，且随着退火温度的升高，显微组织的晶粒尺寸增大，均匀化程度更高。

　　图4是不同退火温度下成品的平均晶粒尺寸。

　　由图4可知，随着退火温度的升高，晶粒尺寸增大，当退火温度为910℃时，成品的平均晶粒尺寸达到97μm。　

　　3.3 退火温度对退火态织构的影响

　　影响无取向电工钢磁性能的因素不仅仅是其组织，退火态的织构形成特征对磁性能尤其是磁感的影响更显著。对于体心立方体系而言，取向分布函数Φ=0°和Φ=45°是无取向电工钢再结晶退火态织构最具有代表性的ODF截面图，在这些截面图上可以观察到一系列重要的取向位置，即α、γ、η以及{100}<0vw>取向分布[2-4]。为进一步分析织构对无取向电工钢磁性能的影响，本研究选取退火温度为810℃和890℃的样品进行织构对比分析，结果分别见图5～7。由图5～7可知，无取向电工钢的再结晶退火态织构类型一致，主要是由(100)面织构以及α、γ、η纤维织构组成，但织构组分强度和分布状态存在很大的差异。