本發明專利技術提供的是一種通過定向再結晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法。用真空感應熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，精煉后澆注，獲得鑄錠；將鑄錠在1050℃均勻化處理，然后鍛造成12mm厚的板材，鍛造溫度為900℃；將鍛造態的高硅鋼加工成尺寸為2mm厚、6mm寬、80mm長的定向再結晶試樣；定向再結晶試樣首先進行機械拋光，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，然后用丙酮清洗；在真空室中進行定向再結晶，熱區溫度為1050～1200℃，溫度梯度均為350℃/cm，抽拉速率為0.4～12μm/s。本發明專利技術工藝設計合理，操作簡單，能提高Fe-6.5wt%Si合金的機械加工和熱加工性能。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供的是。用真空感應熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，精煉后澆注，獲得鑄錠；將鑄錠在1050℃均勻化處理，然后鍛造成12mm厚的板材，鍛造溫度為900℃；將鍛造態的高硅鋼加工成尺寸為2mm厚、6mm寬、80mm長的定向再結晶試樣；定向再結晶試樣首先進行機械拋光，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，然后用丙酮清洗；在真空室中進行定向再結晶，熱區溫度為1050～1200℃，溫度梯度均為350℃/cm，抽拉速率為0.4～12μm/s。本專利技術工藝設計合理，操作簡單，能提高Fe-6.5wt%Si合金的機械加工和熱加工性能。【專利說明】
本專利技術涉及的是一種金屬材料的加工方法，特別是一種控制含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼晶界特征分布的方法。
技術介紹
硅鋼( 電工鋼)主要用作各種電機和變壓器的鐵芯以及其它電器部件，是電力、電子等領域不可缺少的重要軟磁合金。它是使用量最大的一種軟磁合金，在軟磁材料領域占據重要地位。影響硅鋼磁性能的主要因素有硅含量、板厚、晶粒尺寸、雜質含量以及晶體學織構等。在上個世紀80年代以前，利用改善硅鋼的晶體學織構，控制晶粒尺寸、雜質含量等手段使磁性能得到了很大改善，但是之后硅鋼的磁性能一直沒有更大的提高，因此提高Si含量和進一步降低硅鋼的厚度又重新引起了人們的重視。隨著硅含量的增加，硅鋼的電阻率增大，渦流損耗減小，從而在較高頻率下表現出良好的磁性。當硅含量達到6.5%左右時，磁致伸縮系數趨近于零，磁導率增加到最大，鐵損降到最小。然而，Fe-6.5wt%Si合金由于硅含量高使合金變得既硬又脆，使機械加工和熱加工性能明顯惡化。因為脆性問題一直沒有得到解決，很長一段時期以來，冷軋高硅鋼工藝沒有取得突破性的進展。研究表明，通過控制晶界特征分布，可以有效地改善金屬材料的脆性、耐腐蝕性能以及抗蠕變性能。相關參考文件包括:T.Watanabe.Metall Trans A14 (1983): 531 ； B.Alexandreanu, G.S.Was, Scripta Mater.54(2009): 1047 ； S.Bechtle, M.Jumar, B.P.Somerday, Μ.Ε.Launey, R.0.Ritchie, ActaMater, 57(2009):4148 ；D.A.Molodo, P.J.Konijnenberg, Scripta Mater, 54(2006):977。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種能實現對高硅鋼晶界特征分布的控制，提高高硅鋼的加工性能，可控性好、操作簡單的通過定向再結晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法。本專利技術的目的是這樣實現的:用真空感應熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，精煉后澆注，獲得鑄錠；所述鑄錠的重量比化學成分為 0.05%C、6.31%S1、0.11%Μη、0.008%P、0.006%S、0.005%Α1、0.043%Β、剩余為Fe ;將鑄錠在1050°C均勻化處理，然后鍛造成12mm厚的板材，鍛造溫度為900°C;將鍛造態的高娃鋼加工成尺寸為2mm厚、6mm寬、80mm長的定向再結晶試樣；定向再結晶試樣首先進行機械拋光，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，然后用丙酮清洗；在真空室中進行定向再結晶，熱區溫度為1050~1200°C，溫度梯度均為350°C /cm,抽拉速率為0.4~12 μ m/s,定向再結晶過程是通過定向退火實現。所述定向再結晶的具體過程為:(I)將預處理好的試樣安裝在定向退火爐內連接伺服電機的抽拉桿上，調整感應圈同金屬冷卻液面距離，保證當熱區溫度為1150°C時，熱區前端試樣中溫度梯度為350°C /cm ；(2)關閉定向退火爐蓋抽真空至~KT3Pa ；(3)啟動感應電源加熱，當熱區內試樣溫度達到1050~1200°C后，啟動伺服電機，使試樣由下向上移動，移動速率為0.4~12 μ m/s。當熱區內試樣溫度達到1150°C后，啟動伺服電機。移動速率為3 μ m/s。本專利技術具有如下優點及積極效果:(1)本專利技術通過定向退火過程實現定向再結晶，能夠控制小角度晶界和低Σ重位點陣(CSL)晶界的數量，使之形成具有特殊晶界的特征分布。實現了對高硅鋼晶界特征分布的控制。(2)采用本專利技術，可使高硅鋼在定向再結晶后形成頻率值為隨機取向分布統計值4~4.8倍的了小角度晶界和低Σ重位點陣(CSL)晶界(3 < Σ < 29)，從而有效地提高高硅鋼的加工性能。(3)本專利技術可控性好，操作簡單，適用于工業化規模生產。【專利附圖】【附圖說明】圖1為高硅鋼定向再結晶后的顯微結構。圖2a-圖2b為高硅鋼定向再結晶后的取向差分布圖和晶界特征分布圖。【具體實施方式】下面結合實例對本專利技術進行進一步說明。用真空感應熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，澆注后獲得鑄錠。將鑄錠在1050°C均勻化處理后冷卻到室溫，然后鍛造成12mm厚的板材，鍛造溫度為900°C。將鍛造態的高娃鋼試樣加工成尺寸為長80mm,寬6mm,厚2_的定向再結晶試樣。對制得的定向再結晶試樣進行機械拋光處理，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，最后用丙酮清洗。定向再結晶在真空室中完成，真空度為10_3Pa，熱區溫度為1150°C，抽拉速率為3μπιΛ。即得本專利技術的具有特征晶界分布的Fe-6.5wt%Si高硅鋼。具體定向再結晶過程如下:①將預處理好的試樣安裝在定向退火爐內連接伺服電機的抽拉桿上，調整感應圈同金屬冷卻液面距離，保證當熱區溫度為1150°C時，熱區前端試樣中溫度梯度約為350°C /cm。②關閉定向退火爐蓋抽真空至~10_3Pa。③啟動感應電源加熱，當熱區內試樣溫度達到1150°C后，啟動伺服電機，使試樣由下向上移動，移動速率為3 μ m/s。圖1為高硅鋼定向再結晶后的顯微結構。從圖可以看出，定向再結晶后得到了具有大長徑比的柱狀晶顯微結構。圖2a_圖2b為高硅鋼定向再結晶后的取向差分布圖和晶界特征分布圖。從圖圖2a可以看出，定向再結晶后的取向差分布為高斯分布，即Fe-6.5wt%Si硅鋼在定向再結晶后的取向差分布近似于隨機分布。從圖圖2b可以看出，定向再結晶后試樣形成了高頻(11%)小角度晶界和高頻(44%)低Σ值的重位點陣(CSL)晶界(特殊晶界)(3≤Σ≤29) 0小角度晶界值約為隨機晶粒取向統計值(2.3%)的4.8倍，特殊晶界值約為統計值(11.3%)的4倍。這表明了定向再結晶后試樣形成了具有高頻小角度晶界和低Σ值的重位點陣(CSL)晶界的晶界特征分布。【權利要求】1.，其特征是:用真空感應熔化爐精煉含硼Fe-6.5wt%Si高硅鋼，精煉后澆注，獲得鑄錠；將鑄錠在1050°C均勻化處理，然后鍛造成12mm厚的板材,鍛造溫度為900°C ;將鍛造態的高娃鋼加工成尺寸為2mm厚、6_寬、80_長的定向再結晶試樣；定向再結晶試樣首先進行機械拋光，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，然后用丙酮清洗； 在真空室中進行定向再結晶，熱區溫度為1050~1200°C，溫度梯度均為350°C /cm，抽拉速率為0.4~12 μ m/s，定向再結晶過程是通過定向退火實現。2.根據權利要求1所述的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種通過定向再結晶控制高硅鋼晶界特征分布的方法，其特征是：用真空感應熔化爐精煉含硼Fe?6.5wt%Si高硅鋼，精煉后澆注，獲得鑄錠；將鑄錠在1050℃均勻化處理，然后鍛造成12mm厚的板材，鍛造溫度為900℃；將鍛造態的高硅鋼加工成尺寸為2mm厚、6mm寬、80mm長的定向再結晶試樣；定向再結晶試樣首先進行機械拋光，拋光后的試樣在5%的稀硫酸中腐蝕20min，然后用丙酮清洗；在真空室中進行定向再結晶，熱區溫度為1050～1200℃，溫度梯度均為350℃/cm，抽拉速率為0.4～12μm/s，定向再結晶過程是通過定向退火實現。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張中武，鄒云，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23
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