晶粒取向3%Si-Fe畴结构的应力效应

本文用粉纹法研究了硅钢中几种典型磁畴结构在外加应力作用下变化的细节及其规律。揭示了张应力使畴细化的机制:反向磁化核在张应力作用下长大、伸长并转变成新的180°条状畴,并从畴结构变化的角度解释了φ≈2°时损耗降低出现极值这一实验事实的物理本质。 实验表明,施加纵向压应力时畴结构发生大范围的重新排列,并转化为横条状和人字形压应力畴纹。本文依据畴壁取向原则及实验事实提出了人字形应力畴模型     

晶粒取向3%Si-Fe畴结构的应力效应

用粉纹法研究了高斯织构硅钢中几种典型畴结构在外加应力作用下变化的细节及规律。结果表明,在纵向张应力下主畴结构变动不大,附加畴则变化显著。其中,标准180°条状畴平均畴宽略为细化,但具有反向磁化核的匕首畴结构的细化效果最显著。菱片畴、树枝状畴     

表面缺陷对取向硅钢磁畴形态的影响

取向硅钢的磁畴形态与其损耗密切相关，研究其内部的磁畴结构对于理解铁损的产生具有重要意义。利用粉纹法观察了带有涂层、激光刻痕处理以及存在表面缺陷的硅钢片磁畴。结果表明，施加较小的垂直磁场更容易观察硅钢的原始磁畴形态，有利于显示清晰的磁畴图像和晶界；如果硅钢片表面存在冲裁小孔，原有的180°畴在小孔附近会变为迷宫畴，且附加应力和退磁场作用会使小孔周围磁畴细化，使用微磁学模拟的方法定性验证了这一变化；如果硅钢表面存在划痕，划痕两端的180°畴会变为迷宫畴，随着划痕方向的不同，磁畴形态也不同。最后，比较了圆盘剪裁切与线切割后硅钢片边缘的磁畴形态，讨论了其磁畴形态不同的原因。     

弯曲形变对无取向硅钢磁畴结构和磁性能的影响

以B35AV1900无取向硅钢为对象,研究了小幅度变形情况下,硅钢内部磁畴组织和磁性能的变化规律。采用软磁交/直流测试仪、Bitter粉纹法、X-射线应力仪、显微硬度计等分析手段,获取了不同弯曲形变下磁畴形貌、弯曲应力、硬度的变化和磁性能的影响规律。结果表明:随弯曲角度增大,硅钢交直流性能呈现明显下降趋势,在0°变化到18°时,硅钢损耗上升了23.2%,矫顽力增大,磁导率、剩余磁感应强度减小;弯曲应力随变形角度增大而增大,其硬度也呈现略微上升趋势;随变形角度增大,磁畴种类增多,相邻磁壁之间间距和磁壁宽度均缩小。     

连铸高铝氮积齿轮钢第三脆性区形成机制与控制

钢中的Al、N含量对连铸及其后续加工热塑性和奥氏体晶粒度控制有重要影响,这也是高温渗碳钢与各种Al脱氧钢广泛关注的问题。使用Gleeble 3800热/力学模拟试验机测定了一种轨道交通用高铝氮积齿轮钢(SCM420H)的高温热塑性,并结合差示扫描量热仪(DSC)分析、AlN析出热力学模型以及Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型揭示了其第三脆性区的形成机制与调控途径。结果表明,高铝氮积齿轮钢第三脆性区低谷温度范围为750~850 ℃,这是由应力诱导先共析铁素体膜的产生与AlN粒子的大量析出共同导致的。Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型可以较准确地预测高铝氮积齿轮钢第三脆性区的上限温度与最小面缩率,但由其预测的热塑性曲线下限温度偏高,应进一步考虑先共析铁素体膜析出的影响,并依据Ar3温度对其进行修正。高Al高N齿轮钢第三脆性区的下限温度取决于其先共析铁素体开始析出温度,主要与钢种成分和铸坯冷却速率相关,连铸生产中可控性有限;但其上限温度则与铸坯应变速率、冷却速率以及钢中的Al、N含量和AlN析出行为均有关联,调控空间较大,应该是连铸生产中合理控制铸坯热塑性与表面裂纹倾向的正确途径。     

连铸高铝氮积齿轮钢第三脆性区形成机制与控制

钢中的Al、N含量对连铸及其后续加工热塑性和奥氏体晶粒度控制有重要影响,这也是高温渗碳钢与各种Al脱氧钢广泛关注的问题。使用Gleeble 3800热/力学模拟试验机测定了一种轨道交通用高铝氮积齿轮钢(SCM420H)的高温热塑性,并结合差示扫描量热仪(DSC)分析、AlN析出热力学模型以及Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型揭示了其第三脆性区的形成机制与调控途径。结果表明,高铝氮积齿轮钢第三脆性区低谷温度范围为750~850 ℃,这是由应力诱导先共析铁素体膜的产生与AlN粒子的大量析出共同导致的。Schwerdtfeger热塑性特征值计算模型可以较准确地预测高铝氮积齿轮钢第三脆性区的上限温度与最小面缩率,但由其预测的热塑性曲线下限温度偏高,应进一步考虑先共析铁素体膜析出的影响,并依据Ar3温度对其进行修正。高Al高N齿轮钢第三脆性区的下限温度取决于其先共析铁素体开始析出温度,主要与钢种成分和铸坯冷却速率相关,连铸生产中可控性有限;但其上限温度则与铸坯应变速率、冷却速率以及钢中的Al、N含量和AlN析出行为均有关联,调控空间较大,应该是连铸生产中合理控制铸坯热塑性与表面裂纹倾向的正确途径。     

后天抑制剂获得法制取向硅钢析出物的转化规律

 通过后天抑制剂获得法制备了取向硅钢，对渗氮前后和高温退火升温阶段析出物的析出和转化规律进行了研究。研究结果表明，渗氮前脱碳退火态基体中存在少量的粗大AlN颗粒和细小AlN颗粒，渗氮处理后新析出大量的Si3N4析出物，高温退火升温阶段Si3N4将转化为(Al，Si)N，随着温度的继续升高(Al，Si)N颗粒将发生粗化，(Al，Si)N是后天抑制剂获得法制备取向硅钢的主要抑制剂。     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al₂ O₃上局部析出形成MnS(Se)-Al₂ O₃-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21% Mn-0.64% C-1.59% Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.      

Ce-La合金化处理对取向硅钢夹杂物特征的影响

 为了研究稀土处理对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助FE-SEM/EDS和图像分析软件分析了稀土处理前后热轧取向硅钢夹杂物的成分、形貌、尺寸和数量并解明了影响机理。研究结果表明,未添加稀土的试验钢中,典型的夹杂物为形貌不规则的MnS-AlN复合夹杂物以及片状或条状的AlN夹杂物;添加稀土后,夹杂物则以球状或椭球状的CeS-LaS、CeS-LaS-AlN、Ce₂O₂S-La₂O₂S复合夹杂物和AlN夹杂物为主。稀土处理有效改善了夹杂物形貌,特别是大尺寸氮硫化物的形貌特征,未检测到MnS类夹杂物。尽管加入较多的稀土后夹杂物数量增加,大于5 μm夹杂物的平均尺寸增大量明显(增大0.89 μm),但整体夹杂物的平均尺寸仅增大了0.40 μm。由于稀土的脱硫作用,且稀土硫化物与AlN晶格常数差异大,钢中氮硫化物的数量密度和面积分数降低。稀土降低了AlN在钢中的平衡溶度积,使AlN夹杂物提前析出,导致AlN夹杂物数量增多,且先析出的AlN出现一定程度的长大。稀土对MnS在凝固前沿的析出有抑制作用,有利于热轧和常化过程析出更多用作抑制剂的MnS和AlN。在充分脱氧的取向硅钢中适当降低钢中酸溶铝含量,调整稀土在钢中的用量,在不增加钢中大尺寸夹杂物含量的前提下,发挥MnS、AlN抑制剂作用和Ce-La合金化作用。此外,通过稀土处理控制钢中夹杂物形貌特征,将有望达到改善钢的热轧组织和轧制加工性能的目的。     

抑制剂形成元素对取向硅钢中夹杂物析出行为及热轧组织的影响

研究了铝、氮和锰、硫摩尔比对取向硅钢中夹杂物的析出行为及热轧组织的影响。结果表明,钢中的夹杂物是少量尺寸小于5μm的、以Al2O3为核心外包Mn S与Al N的复合物;钢中析出物主要为尺寸小于0.5μm的Mn S与Al N的复合抑制剂。其中氮铝摩尔比为0.9、锰硫摩尔比为15.7的取向硅钢中析出物数量最多,铸坯中数量为5 937个/mm3,热轧板坯中数量为7 024个/mm3;平均尺寸最小,铸坯中尺寸为0.17μm,热轧板坯中尺寸0.15μm,热轧后钢中析出物数量增加,并且热轧板坯边缘和中心组织都最均匀。     

酸溶铝和铌含量对取向硅钢夹杂物特征的影响

摘 要：为了掌握Als（酸溶铝）和Nb含量对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助场发射扫描电镜(FE-SEM)结合能谱仪(EDS)和图像分析软件研究了钢中夹杂物类型、数量、尺寸及尺寸分布,结合钢液凝固过程中溶质元素的微观偏析模型,重点分析了Als和Nb含量影响钢中AlN和NbN析出的机制。结果表明,钢中的夹杂物以NbN、AlN和AlN-NbN为主,夹杂物尺寸分布由Als和Nb含量综合影响。Als含量的增加使含氧复合夹杂物中Al2O3含量增加,SiO2含量降低,促进了钢中硅酸盐类氧化物夹杂的去除,但大大增加了AlN和AlN-NbN夹杂的偏析析出。Nb含量的增加使夹杂物的平均尺寸变小,促进了钢中NbN在凝固前沿的提前析出和以氧化物为核心析出。Als主要影响钢中的氧化物和氮化物夹杂,Nb通过影响与Als结合的O和N的活度影响钢中氧化物和氮化物夹杂的析出特性。     

无取向硅钢W800生产过程中夹杂物演变规律

 针对210 t BOF- RH- CC工艺生产的无取向硅钢W800,采用氧氮分析仪、扫描电镜、图像分析、大样电解的手段,研究W800生产工艺过程中钢水洁净度的变化及钢中夹杂物数量、尺寸、类型的演变规律。研究表明：钢中w（T［O］）总体上逐渐降低,w（［N］）逐渐增加;钢中夹杂物尺寸大部分集中在0～3 μm,在冶炼过程中夹杂物的数量不断减少;RH精炼过程中钢中夹杂物为Al2O3和少量MgO- Al2O3夹杂;中间包中MgO- Al2O3夹杂数量增加,单独Al2O3夹杂减少;铸坯中的夹杂物主要为AlN、Al2O3和MnS,尺寸在10 μm以下,没有发现单独的Al2O3,铸坯中大型夹杂物主要为脱氧产物、卷入的炉渣与炉衬反应形成的Al2O3- SiO2、CaO- Al2O3- SiO2、CaO- MgO- Al2O3复合夹杂。     

激光刻痕细化取向硅钢磁畴的研究现状

激光刻痕可以有效细化取向硅钢的磁畴,从而显著降低铁损。综述了磁畴细化降低铁损和激光刻痕法细化磁畴的原理,并说明采用激光刻痕法细化磁畴降低取向硅钢铁损的研究现状,指出激光刻痕存在的问题及发展方向。     

CSP流程中B对低碳Al镇静钢组织及力学性能的影响

研究了B元素对CSP流程生产的低碳Al镇静钢热轧钢带的组织及力学性能的影响,探讨了B元素在CSP流程中的析出规律及对AlN和MnS析出行为的影响.试验结果表明:B元素能够起到使钢带组织软化的作用.在连铸过程中B与N结合形成粗大的BN粒子,减少了钢中固溶氮的质量分数,抑制AlN细微颗粒的析出,减少了铁素体组织细晶强化及AlN析出强化的作用,从而降低了材料的强度.     

急冷条件下Nb对高磁感取向硅钢中抑制剂析出行为的影响

以工业高磁感取向硅钢的化学成分为基础,采用真空感应炉冶炼了两炉试验钢,其中-炉为基体钢未添加微合金元素作为对比钢,另-炉钢中添加了微合金元素Nb以形成新型抑制剂.采用石英管直接伸入钢水吸取少量钢水后迅速插入水中进行急冷.电子显微镜的分析结果表明,试样中的大型夹杂物为MnS与Al2O3,和/或Mgo的复合物.基体钢以及Nb微合金化试验钢急冷样品中都弥散分布着细小的析出物,这些细小析出物的直径约为几个纳米.Nb微合金化的高磁感取向硅钢中,不仅有Mns和AlN的细小析出物,还有大量细小的Nb(C,N)析出颗粒.采用Nb微合金化有望降低取向硅钢的板坯加热温度,还可能会进-步增强抑制剂的抑制效果.     

取向硅钢涂层对噪音特性的影响

取向硅钢片磁致伸缩是变压器噪音来源的主要因素,本文研究了取向硅钢片硅酸镁底层和磷酸盐涂层对磁致伸缩的影响。结果表明：取向硅钢表面的硅酸镁底层和磷酸盐涂层可降低取向硅钢的磁致伸缩;增加绝缘涂层的厚度可减少杂畴和90°畴,改善取向硅钢的噪音性能。     

氢抽取法测定硅钢中固溶氮和有效粒度氮化铝

取向硅钢中微量铝含量的变化对再结晶效果和磁性产生显著影响,这与抑制体AlN的析出数量和粒度有关.因析出物极其弥散,X射线衍射强度减弱至无法测量;电镜分析也难以定量.曾用电解法和碘甲醇法测定化合氮,再与总氮差减求得固溶氮.由于无法确定不同粒度AlN的数量,且因极细微粒(<100A)易受试剂浸蚀或穿滤损失,使结果难以解释材料的性能.本文在前人用氢抽取测定钢中固溶氮,以及研究氢与钢中AlN反应行为的基础上,试验确定了分步测定固溶氮和有效粒度AlN的方法,所得结果对铝含量控制有指导意义并已用来阐明铝的作用机理.     

Al在钢中脱氧定氮作用浅析

讨论了合金元素在钢中形成Al2O3化合物进行脱氧,并以AlN化合物将N原子同定,从而抑制晶粒长大的作用,分析了Al对热处理工序和钢性能的影响.合理地控制Al的含量,确定AlN的形成状态,可以实现AlN的细化晶粒作用,最终提高钢铁产品的质量.     

钢包镇静过程取向硅钢中[Al]_s和[Ti]质量分数控制的动力学

取向硅钢中的[Al]s和[Ti]质量分数超标直接影响其磁性能和洁净度,要求把钢中的[Al]s和[Ti]质量分数控制到很窄的成分区间内。通过FactSage热力学计算软件与自主编写程序的结合,建立了取向硅钢钢包镇静过程渣钢反应的动力学模型,可以计算钢包镇静过程不同时刻钢液成分的变化规律,研究了精炼渣成分对取向硅钢中钢液成分的影响。结果表明,改变精炼渣碱度对钢中[Al]s质量分数影响很大,降低精炼渣中的TiO_2质量分数可以减慢钢中[Ti]的增加。     

高温渗碳齿轮钢铝氮含量对奥氏体尺寸的影响

轨道交通用高端齿轮钢往往要求长时间高温渗碳处理以提高其表面硬度与耐磨性,利用合适的铝、氮含量实现AlN粒子对奥氏体晶界的有效钉扎对保证齿轮的晶粒度、力学性能与尺寸精度至关重要。在通常的渗碳温度下,AlN已经发生了部分固溶,为了保证高温渗碳后奥氏体晶粒细小,齿轮钢中的酸溶铝质量分数一般需要保持在0.02%～0.055%以保证析出足量细小的AlN第二相粒子来钉扎晶界,且氮质量分数要求为0.01%～0.016%。这一元素含量范围较广,因此有必要研究钢在高温渗碳时所需要的恰当铝氮积与铝氮比,也就是钢中w(Al)与w(N)的乘积和比值的取值范围,还需要研究AlN粒子对于奥氏体的钉扎作用。针对不同含铝含氮轨道交通用齿轮钢进行了伪渗碳试验与AlN第二相粒子Ostwald熟化和Gladman钉扎模型计算研究,揭示了奥氏体晶粒不均匀性因子Z与加热温度T的定量关系式。研究了含铝含氮齿轮钢高温保温过程奥氏体晶粒半径R_A的变化规律,以及不同铝氮积和铝氮比对奥氏体晶粒生长的影响。结果表明,加热温度T在1 173～1 273 K范围内,此类微合金高强钢的奥氏体晶粒长大不均匀性因子服从线性规律...