退火温度对双辊连铸无取向硅钢组织的影响

　　无取向硅钢应用于旋转磁场中工作的电动机和发电机的铁芯，要求具有低铁损和高的磁感应强度[1-5]，其磁性能的优劣受化学成分、产品厚度、加工工艺、冶金质量等因素的影响[6-7]。在产品厚度和成分一定时，退火后再结晶组织和织构对磁性能的影响程度最大，而退火工艺能显著影响再结晶组织和织构的状态，因此，针对不同工艺的无取向硅钢选择与之相适合的退火工艺具有重要意义。双辊连铸工艺是加工金属材料的一项节能降耗的先进生产技术，目前，采用该工艺制备的金属包括铝合金[8]、不锈钢[9]、镁合金[10]、形状记忆合金[11-12]、低碳钢[13]以及硅钢[14-16]等，采用此工艺制备无取向硅钢的研究为数不多，涉及了关于织构形成和连铸薄带特征的研究，薄带连铸工艺制备无取向硅钢除了节约能源外还具有完全不同于传统工艺的一些特征，这些特征将对退火再结晶组织产生重要影响。目前该领域的研究工作尚未完善，尤其在国内双辊连铸的生产线仍在建设当中。本文作者采用双辊连铸工艺制备了无取向硅钢，对薄带进行轧制和退火处理，通过金相显微镜和EBSD技术观察再结晶组织和微观织构，研究了不同退火温度对双辊连铸无取向硅钢再结晶组织的影响，分析了影响再结晶组织的因素。

　　1 试验材料及方法

　　试验材料为双辊连铸设备连铸的2.0mm厚无取向硅钢薄带，化学成分如表1所示，余量为Fe。连铸薄带经1050℃保温5min后，酸洗去除表面氧化铁皮，预热温度250℃，温轧至1.25mm，再冷轧至0.5mm，切割成30mm×100mm的矩形试样，在纯氮气保护气氛下进行再结晶退火，退火温度分别为900、950、1000和1050℃ ，时间均为8min。

　　利用DM 2500M(LEICA)金相显微镜观察退火试样纵截面全厚度方向组织分布，用QUANTA 600(FEI)扫描电镜上的OIM 4000EBSD分析系统检测退火试样纵截面全厚度方向上的微观织构，统计晶粒尺寸分布状况。金相试样的制备方法为在退火后的试样上截取12mm×mm的矩形块，其中12mm为沿轧向的长度，该表面经过研磨和机械抛光后采用4%硝酸酒精溶液腐蚀40s，用酒精冲洗干净后吹干。EBSD试样的制备方法是在退火试样上截取相同的一块试样，纵截面经研磨、机械抛光、电解抛光后，用酒精冲洗吹干，电解抛光液为1∶11的高氯酸酒精溶液，抛光电压24V，抛光时间20s。

　　2 结果与讨论

　　2.1 组织与微观织构

　　冷轧后的无取向硅钢板在纯氮气保护气氛中进行再结晶退火，退火后形成新的无畸变晶粒，图1为无取向硅钢在不同温度退火后的显微组织。由图1可见，退火后再结晶组织由等轴晶粒和沿轧向伸长的带状组织组成，等轴晶中有5～10μm 左右细小的晶粒聚集而成片存在，带状组织从薄带表层到中心层均有分布。退火时间一定，退火温度为900、950、1000和1050℃时，再结晶平均晶粒尺寸分别为29.5μm，28.5μm，39.6μm，42.2μm。可见退火温度升高使平均晶粒尺寸增加，组织均匀性提高。950℃退火时晶粒尺寸较小，可能是因为测量区域内细小晶粒聚集较多，即组织不均匀引起。退火温度升至1050℃以上，组织均匀性显著改善，5～10μm的细小晶粒群和粗大的带状组织几乎消失。因此可见，采用双辊薄带连铸工艺制备无取向硅钢，再结晶组织细小，完全再结晶温度偏高。退火织构对磁性能尤其是对磁感应强度有重要影响，{100}织构分布越均匀，所占百分比越大，对磁性能越有利。图2为退火后试样纵截面全厚度方向的微观取向分布图，竖直方向为厚度方向。从图2可见，退火试样中{100}织构在数量和面积百分比上没有明显优势，整个厚度方向上织构趋向于随机分布。退火后试样中有大量带状组织，长条状的带状组织沿轧向伸长，分布在薄带表层到中心层的各个位置，带状组织的取向为{100}和{111}，同一个带状晶粒的颜色大多为渐变的，即晶粒内部取向发生了微小改变。