高磁感取向硅钢中AIN的析出研究

通过热力学和动力学计算相结合的方法,系统地分析了高磁感取向硅钢中AlN在均热过程中的析出机制。计算结果表明,在高磁感取向硅钢的均热温度下,AlN处在α+γ两相区,同时具备热力学析出条件。在均匀形核、晶界形核和位错形核3种机制下,AlN的临界形核尺寸处在同一数量级且随温度降低而减小。相同温度下,AlN晶界形核的临界形核功最小,相对形核率最大,即较易发生晶界形核。AlN在α相和γ相中均匀形核、晶界形核和位错形核的最快析出温度分别为1 203 K、1 303 K、1 243 K和1 213 K、1 305 K、1 233 K。AlN在均热温度下以晶界形核为主。     

AlN在Hi-B钢铁素体相中析出的形核机制

通过理论计算的方法,系统分析了AlN在Hi-B钢铁素体中的析出形核机制。结果表明,第二相AlN粒子不同析出形核机制下的临界形核尺寸随着温度的降低而降低,形核机制不同,临界形核尺寸不相同,但均匀形核和晶界形核的临界形核尺寸较为接近,同一温度条件下,位错形核的临界形核尺寸最小。第二相AlN粒子以位错形核、均匀形核、晶界形核3种形核机制形核的最快析出温度分别为1 273、1 193、1 293K。同时,温度在1 293K以下时,取向硅钢中AlN在铁素体中以位错形核为主,温度高于1 293K后,AlN的形核机制以晶界形核为主。     

取向硅钢奥氏体中AlN沉淀析出的动力学计算

利用第二相沉淀析出的理论计算了取向硅钢奥氏体中AlN沉淀析出的动力学,结果表明:AlN在奥氏体中不同形核机制的临界形核尺寸相同,且临界形核尺寸随着温度的升高而增加。AlN在晶界形核的临界形核功最小,相对形核率最大,开始析出时间最短。虽然均匀形核和位错形核的临界形核功相当,但是AlN均匀形核的相对形核率比位错形核大2～3个数量级,均匀形核的开始析出时间也比位错形核短,奥氏体中AlN的主要形核机制是晶界形核。     

取向硅钢中AlN析出的动力学

利用理论计算方法系统地计算和分析了取向硅钢中AlN在不同的形核机制下的析出动力学特征,如临界形核半径、临界形核功、相对形核率以及时间-温度-析出(TTP)曲线。计算结果显示,AlN在均匀形核、晶界形核或位错形核时临界形核尺寸不变。晶界形核时,AlN的临界形核功最小,相对形核率最大,AlN沉淀析出TTP曲线鼻子点温度为1 020℃,AlN沉淀析出的形核机制主要为晶界形核。     

含铜高磁感取向硅钢中AIN和MnS析出行为的研究

本文研究了含铜高磁感取向硅钢中 AIN 和 MnS 的等温析出、热轧析出及在常化过程中的行为。用硫和氮在奥氏体和铁素体中溶解度的差异和扩散速率,可以满意地解释本试验钢 AIN、MnS 的等温析出规律。常化过程试验证实了常化加热和均热阶段对析出细小弥散 AIN 的重要性。     

3%取向硅钢中MnS沉淀析出动力学的计算

利用第二相相关理论计算分析薄板坯连铸连轧3%取向硅钢中MnS沉淀析出的动力学行为。沉淀析出计算结果显示在薄板坯连铸连轧生产工艺中以铁素体位错线上形核为主导,MnS在铁素体中的析出量最大,其有效沉淀温度范围约为700~900℃,临界形核尺寸约为0.7~1.5 nm;相变完成时MnS颗粒的半径约为30 nm,可以起到抑制剂的作用。终轧温度应在800℃以上。     

低温高磁感取向硅钢连铸与均热过程AlN与MnS析出的热力学

针对薄板坯连铸连轧流程结合"获得抑制剂法"所制备的低温高磁感取向硅钢,通过热力学计算研究了AlN与MnS在连铸与均热过程中的析出规律与行为。计算结果表明,连铸过程中AlN在凝固后的高温α相中便可能析出,而MnS仅可能在凝固后的α+γ两相区内析出。钢中AlN与MnS在均热过程中均处于部分固溶与部分析出的状态。后续高温渗氮处理后初次晶粒的异常长大并不明显,表明渗氮处理前钢中固有抑制剂的数量相对充足。     

Nb-Ti-V-Mo微合金钢中复合碳化物的析出动力学

结合JmatPro热力学软件对Nb-Ti-V-Mo微合金化E460海工钢中多元复合析出相的固溶热力学计算和经典形核长大动力学理论,研究了(Nb,Ti,Mo,V)C在奥氏体和铁素体中沉淀析出规律,探讨了奥氏体形变储能和形变诱导析出量对(Nb,Ti,Mo,V)C沉淀析出动力学的影响。研究表明,(Nb,Ti,Mo,V)C在1 448.6 K时开始析出。在奥氏体相区,随着温度的降低,临界形核功逐渐降低,NrT曲线和PTT曲线呈单调变化趋势。在奥氏体和铁素体两相区,(Nb,Ti,Mo,V)C的最快沉淀析出温度为1 062.6 K。随着形变储能的增加,相对形核率呈增加趋势,析出孕育期缩短。随形变诱导析出量增加,PTT曲线向左移动,最大形核率温度和最快析出温度为1 058.3～1 063.8 K。     

双辊薄带连铸3.2％Si无取向硅钢析出相研究

利用光学显微镜、TEM和EPMA对双辊薄带连铸3.2%Si高强无取向硅钢组织和析出相形态进行了研究。结果表明,双辊薄带连铸无取向硅钢中主要存在的析出相粒子为AlN和AlN与MnS的复合相,复合析出相数量最多,其次是AlN,独立析出的MnS数量极少;析出相粒子尺寸相差很大。800℃退火时,350 nm大小的AlN和MnS复合相粒子会对晶界产生钉扎作用,阻碍晶界的移动; 900～1 000℃退火时,400～500 nm大小的AlN和MnS复合相粒子对晶界的钉扎作用明显减弱。随着退火温度的升高,无取向硅钢中的析出相粒子尺寸明显增大,有利于产品的磁性能。     

Nb-Ti微合金EH36海工钢中复合析出相沉淀析出行为研究

基于EH36海工钢屈服强度影响因素的主成分回归分析,结合复合析出相固溶析出计算和经典析出动力学理论,系统研究了影响EH36海工钢屈服强度的主要因素和复合析出相的析出行为,并探讨了轧制过程奥氏体形变储能对复合析出相析出动力学的影响。结果表明,影响EH36海工钢屈服强度的主要因素为Ti、Nb和N。MN和M(C,N)分别在1728.5 K和1430.0 K开始析出,主要为(Ti,Nb)N和(Nb,Ti)C。在奥氏体相区,MN和M(C,N)的最大析出量分别为0.016 5%和0.027 7%,最大析出体积分数分别为0.000 228%和0.000 389%,发生晶界形核的最快沉淀析出温度分别为1 580.3 K和1 228.3 K。随着奥氏体形变储能的增加,MN和M(C,N)相对形核率呈增加趋势,析出孕育期明显缩短且沉淀强化作用增强。     

Influence of Temperature Evolution on Precipitation Behaviour of Second Phase Particles in Grain‐oriented Electrical Steels

A model concerning dynamic precipitation of second phase particles during hot deformation of conventional grain‐oriented electrical steels is proposed. The model involves the solid solubility of the elements forming MnS, the corresponding nucleation driving force, as well as the evolution of dislocation densities during hot deformation, which supplies sites for heterogeneous nucleation of MnS particles. The model describes the dynamic process in which temperature keeps decreasing and dislocation density keeps increasing. The influences of reheating temperature, initial rolling temperature, finishing temperature and deformation duration on the precipitation behaviour are involved. Calculations have been conducted based on the model, to simulate the precipitation behaviour of MnS particles during hot rolling of grain‐orientated electrical steels under different parameters. The results indicate that hot rolling is very important for dispersive precipitation of MnS particles. The increase of particle density is promoted by proper increase of reheating temperature or proper reduction of initial and finishing rolling temperature, in which the driving force and dislocation density are increased. The simulation results agree basically with the experimental observations in hot strip of a grain oriented electrical steel.     

退火温度对超薄取向硅钢织构及磁性能的影响

 为了研究中/高频用超薄取向硅钢制备工艺中退火温度对组织、织构及磁性能的影响,以商用0.27 mm规格无底层取向硅钢成品板为原料采用初次再结晶法制备了0.08 mm厚的超薄取向硅钢。系统研究了800~1 000 ℃温度范围内退火对超薄取向硅钢退火组织、织构及磁性能的影响。结果表明,过渡带中的η取向({0kl}<100>)与相邻形变基体呈大角度取向差晶界,再结晶开始时,η取向组分优先在过渡带边界“弓出”形核;随着退火温度升高,再结晶平均晶粒尺寸增大,{114}<481>等非η取向晶粒尺寸优势愈发明显,η组分体积占比降低,晶粒尺寸均匀性变差;稍低温退火时超薄取向硅钢综合磁性能较好,退火温度为800 ℃时,磁感应强度B₈₀₀=1.82 T,铁损P_1.5/400=11.66 W/kg,获得本试验条件下最佳综合中频磁性能。     

取向硅钢生产工艺技术分析和发展趋势

介绍了普通取向硅钢(CGO)和高磁感取向硅钢(Hi-B)铸坯高温加热两次冷轧、一次冷轧和铸坯低温加热两次冷轧、一次冷轧法4种成熟生产工艺的主要技术参数,取向硅钢理论研究(Goss晶核和抑制剂)和生产技术现状。取向钢的发展趋势为:提高(110)[001]晶粒取向度,降低取向硅钢铁损,发展铸坯低温加热(≤1300℃)和薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢工艺。     

中温含铜取向硅钢的形变和再结晶织构特征

通过对比中温含铜取向硅钢与普通取向硅钢和高磁感取向硅钢的组织和织构特征,分析中温含铜取向硅钢独特的织构演变规律及其对二次再结晶行为的影响.结果表明,为了获得有利于高斯晶粒长大的强γ取向线织构,中温含铜钢需经过回复退火处理和高温退火阶段慢速升温.回复过程中γ取向线晶粒储能降低,同时慢速升温有利于γ取向线晶粒的形核和再结晶.中温含铜钢的二次再结晶开始温度超过1000℃,由于初次再结晶晶粒组织以γ织构为主且非γ取向线晶粒较少,导致最终二次晶粒尺寸超大且晶界圆滑,二次再结晶机理以择优长大为主导,超大的二次晶粒尺寸导致最终成品的铁损升高,但通过激光刻痕处理后,整体铁损的降低效果比二次晶粒较小的高磁感取向硅钢更加显著.     

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The precipitation behavior of MnS and AlN in low-temperature high magnetic induction grain-oriented silicon steel produced by thin slab casting and rolling process with ??acquired inhibitor method?? during continuous casting and soaking was studied by thermodynamic calculation. The calculated results show that AlN is likely to precipitate in ferrite after solidification. However, MnS can precipitate only in the two phase region of ferrite and austenite. Meanwhile, MnS and AlN in the steel can not be completely dissolved during the soaking stage. In addition, the abnormal growth of primary grain is not obvious after high-temperature nitriding, which indicates the number of inherent inhibitor in the steel is relatively sufficient before nitriding.     

含铜取向硅钢热轧工艺优化

针对含铜取向硅钢牌号判级标准提高,通过控制其热轧关键工艺,制定有效的精轧速度控制优化模式,降低精轧纯轧时间和提高精轧终轧温度,显著提升了牌号合格率.研究结果表明:较高的终轧温度下,含铜取向硅钢热轧板中产生更多的弥散析出相、热轧板1/4层处{110}面织构明显增多,生产实践中有效的精轧速度控制优化模式对磁性能提升有明显作用.     

低碳Nb-Ti二元微合金钢析出过程的演变

建立规则溶液亚点阵模型计算了不同温度(1073~1523 K)下低碳Nb-Ti二元微合金钢(Nb质量分数为0.023%,Ti质量分数为0.012%)中碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力和各组元摩尔分数,对微合金钢中析出粒子演变规律进行研究,并利用透射电镜观察及能谱分析验证这种析出模式.计算结果表明,1523 K下析出粒子化学式组成为(Nb_0.15Ti_0.85)(C_0.16N_0.84),由富Ti的析出物逐渐过渡至Nb-Ti均匀析出,析出粒子演变顺序为(Nb_0.15Ti_0.85)(C_0.16N_0.84)、(Nb_xTi_1-x)(C_yN_1-y)和(Nb_0.5Ti_0.5)(C_0.56N_0.44),与实验结果符合较好.随着温度降低,Ti/Nb质量比逐渐减小,得到的TiC比NbC更难溶.对均匀形核及位错处形核的临界核心尺寸和相对形核速率进行计算,得到最大形核率即可获得最细小第二相尺寸的温度.     

TSCR流程试制取向硅钢的组织演变

通过研究以Cu2S为主抑制剂的取向硅钢在薄板坯连铸连轧全流程中的组织演变,比较了工艺优化前后的差别。结果表明,TSCR流程试制的取向硅钢经传统的后工序工艺处理,初次再结晶平均晶粒尺寸约为15.5μm,晶粒度为8.61,生产出来的成品中的二次晶粒的尺寸与普通取向硅钢的相当,成品的性能为B8=1.865 T,P1.7/50=1.409 W/kg;后工序的工艺优化后,初次再结晶晶粒更加细小和均匀,平均晶粒尺寸约为13.6μm,晶粒度为9.13,二次再结晶发展更加完善,成品的磁性能得到提升,为B8=1.884 T,P1.7/50=1.394 W/kg;证明以Cu2S为主抑制剂采用TSCR流程生产取向硅钢是可行的。