高硅鋼及其制備方法技術(shù)

一種高硅鋼，含有硅、鐵，其特征在于，重量百分比為：５－１０％硅，０．００７－１％碳，雜質(zhì)Ｍｎ和／或Ｐ和／或Ｓ和／或Ｃｒ和／或Ｎｉ含量小于０．０１％，其余為鐵。（*該技術(shù)在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種硅鋼及其制備方法，特別是一種。屬于材料制備領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
高硅鋼，即含有5％-10％硅(重量百分比，以下同)雜質(zhì)含量小于0.01％、其余為鐵的硅鋼，具有優(yōu)異的磁學(xué)性能。例如，含有6.5％硅的硅鋼具有優(yōu)異的磁學(xué)性能，磁致伸縮近于零，低鐵損和高磁導(dǎo)率。然而，這種高硅鋼塑性很差，而且隨著硅含量的增加而變得更差。如此差的塑性導(dǎo)致其具有很差的加工性能。所以很難用常規(guī)金屬加工方法制備高硅鋼，同時由于差的塑性和加工性更難制備出高硅鋼片。眾所周知，高硅鋼片越薄，其軟磁性質(zhì)越好，所以人們都希望生產(chǎn)出薄硅鋼片。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，K.Okada等人發(fā)表的“Basic Investigation of CVDMethod for Manufacturing 6.5％Si Steel sheet”(J ISIJ 1994，80777-784)日本“鋼鐵協(xié)會會刊JISIJ”的“用化學(xué)氣相沉積方法制備6.5％硅鋼片”一文，該文提到高硅鋼片可以用低硅(為3％)鋼片通過化學(xué)氣相沉積技術(shù)增硅制成含有6.5％硅鋼片，這種技術(shù)即為“滲硅”技術(shù)，用該技術(shù)生產(chǎn)高硅鋼片，既昂貴且效率又很低。目前在制備高硅鋼片的方法方面除了以上障礙外，為了得到要求的磁學(xué)性質(zhì)，必須避免傳統(tǒng)存在于鋼中的化學(xué)元素，如已知碳對高硅鋼的磁學(xué)性質(zhì)有不良的影響，所以碳含量必須遠低于0.01％，必須采用昂貴的微碳高純原
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對
技術(shù)介紹
中的不足和缺陷，提供一種，使其采用常規(guī)金屬加工方法制備高硅鋼片，從而解決以上的不足。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本專利技術(shù)高硅鋼包含的各個成分及其重量百分比為5-10％硅，0.007-1％碳，雜質(zhì)含量小于0.01％，其余為鐵。上述的高硅鋼的制備方法如下在5％-10％含硅量的高硅鋼中加入0.01-1％碳，并對高硅鋼的樣品進行均勻化熱處理，即從1200℃至低于鋼熔點的固熔熱處理，保溫足夠的時間退火，消除高硅鋼中大部分第二相，均勻化退火在保護氣氛中進行，通過常規(guī)金屬加工方法制備各種厚度的含碳高硅鋼片。根據(jù)各個工藝條件，退火后，最終碳含量從機械用鋼片的0.04％到軟磁用鋼片的0.007％。本專利技術(shù)采用的均勻化處理，很大地改善了該鋼種在很寬的一個溫度范圍內(nèi)，特別從室溫到900℃范圍的拉伸塑性和加工性，均勻化的溫度范圍從1200℃到低于該鋼的熔點溫度。均勻化保溫時間要足夠長以保證鋼中的大部分第二相組成，如碳化物和有序體立方相，得以消除。均勻化處理必須在保護氣氛中進行，在本專利技術(shù)中采用非氧化氣氛(如惰性氣體，氬等)，脫碳氣氛(如氫氣)或真空。本專利技術(shù)在高硅鋼中加入重量百分比0.01-1％的碳，結(jié)合以上描述的均勻化處理可以在很寬的溫度范圍內(nèi)，特別是室溫到900℃，顯著地改善其拉伸塑性和加工性。同時，高硅鋼中含有一定碳量時還能改善其機械性能。除了以上描述外，還可以根據(jù)機械性能的要求，生產(chǎn)出0.01-1％碳含量的高硅鋼。相反的，本專利技術(shù)也可以采用控制熱機械處理工藝來調(diào)控碳含量，使該高硅鋼具有最佳的軟磁性能。控制熱機械處理(“TMCP”)工藝使該鋼最終成份中碳含量極低，碳遠低于0.01％碳。由于本專利技術(shù)的工藝既不要求采用昂貴原始原料，又不需要化學(xué)氣相沉積滲硅工藝，所以經(jīng)濟的大規(guī)模生產(chǎn)不同厚度的高硅鋼片成為可能。本專利技術(shù)可以用常規(guī)金屬加工方法制備不同厚度的含碳高硅鋼片。對于某些具體對象可以生產(chǎn)出厚度小于0.5mm的硅鋼片，厚度分別達到0.5mm，0.35mm，0.1mm的硅鋼片，這種硅鋼片的顯微組織可以控制得到很均勻的晶粒尺寸，其大小接近于硅鋼片的厚度，即分別達到0.5mm、0.35mm和0.1mm的尺寸。所述的常規(guī)金屬加工方法包括以下中的至少一種(1)連鑄連軋，連軋溫度范圍為1000℃-600℃之間，鑄錠在1000℃-600℃之間連軋，(2)結(jié)合熱軋和冷軋(室溫到500℃)生產(chǎn)薄硅鋼片，(3)結(jié)合單片熱軋和雙片疊軋或多片疊軋生產(chǎn)薄硅鋼片。本專利技術(shù)為了提高加工性能，有利于生產(chǎn)薄硅鋼片，初始制備出的高硅鋼含碳量較高，隨后采用控制熱機械處理工藝生產(chǎn)出調(diào)控顯微組織的鋼。所謂調(diào)控顯微組織是指控制晶粒均勻度，使晶粒尺寸相對于硅鋼片的厚度。控制熱機械處理工藝在調(diào)控顯微組織的同時，還能夠調(diào)控鋼中最終碳含量以保證硅鋼片最終獲得最佳軟磁性能。典型例子是最終碳含量能夠調(diào)控到最小值。例如，為了獲得最佳軟磁性能，用前面描述的方法制備的含碳高硅鋼要通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕档推涮己亢驼{(diào)控其顯微組織。這種熱處理工藝包括800℃-1250℃退火工藝，退火必須在一種非氧化氣氛(如氬氣等惰性氣體)，脫碳氣氛(如氫氣)或真空下進行。保護氣氛的選擇決定于最終需要獲得的性能，是要求最佳機械性能或最佳軟磁性能。除了軟磁性能外，按照本專利技術(shù)要求具有優(yōu)異的機械性能。例如，室溫至600℃具有高的屈服強度，在寬的強度范圍內(nèi)具有優(yōu)異的塑性。所以，它不僅能夠很容易被熱軋和冷軋，而且每一道的允許變形量也足夠大，現(xiàn)存軋制設(shè)備在很大范圍內(nèi)都能適應(yīng)。而且，目前金屬加工廠不必改造也能實施這一加工工藝。本專利技術(shù)在1000℃-600℃范圍內(nèi)進行熱軋，在室溫到500℃范圍內(nèi)進行冷軋，含碳高硅鋼在高達500℃時還具有優(yōu)異的抗氧化性能。抗氧化性能是指在一定溫度當(dāng)暴露在氧化氣氛下材料的失重。含有0.007-1％碳的一種高硅鋼是本專利技術(shù)的一個體現(xiàn)。高硅鋼是指含有5-10％硅的鋼。本專利技術(shù)也指通過控制顯微組織和碳含量制備最佳軟磁性能高硅鋼的一種方法。例如，按照本專利技術(shù)采用常規(guī)熔煉技術(shù)，如感應(yīng)熔煉，生產(chǎn)高硅鋼，采用常規(guī)方法制備的高硅鋼，通過控制機械處理可以把該鋼中的碳含量降低到微量。因此，并不需要采用高純的原料來制備無碳的高硅鋼鋼片。所以生產(chǎn)高硅鋼片的費用可以降低。本專利技術(shù)制備的硅鋼，其室溫拉伸伸長率至少達到10％，從200℃到800℃的拉伸伸長率大于20％，在800℃及高于800℃的伸長率大于100％，從室溫到500℃的強度為600MPa，其在500℃空氣中暴露50小時后的氧化速率為0.01g/m2，具有以下的軟磁性能最大導(dǎo)磁率為46000μm，在不同頻率下的鐵損為W10/50＝0.49w/kg，W10/400＝10.56w/kg，W5/1K＝11w/kg，W1/5K＝8.71w/kg，W0.5/10＝6.5w/kg。本專利技術(shù)顯著改善了硅鋼的拉伸塑性和加工性能，加工性能的改善令不同厚度高硅鋼片經(jīng)濟的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能，采用控制熱機械處理技術(shù)，不僅可用于生產(chǎn)高硅鋼片和控制其顯微組織，且可調(diào)整最終碳含量，從而得到高硅鋼片的最佳軟磁性能，含碳的高硅鋼片可作為高強度結(jié)構(gòu)材料，在室溫和中溫下，氧化和腐蝕氣氛下使用。附圖說明圖1 700℃熱軋750℃保溫140Min.高硅鋼延伸率、屈服強度、抗拉強度與拉伸溫度的關(guān)系2 1000℃軋制態(tài)硅鋼延伸率、屈服強度、抗拉強度與拉伸溫度的關(guān)系圖具體實施方式如圖1和2所示，結(jié)合本專利技術(shù)的內(nèi)容提供以下實施例，以下幾個例子是被用來說明本專利技術(shù)的某些方面，但本專利技術(shù)并不僅限于這些范圍。一種高硅鋼重量百分比為5-10％硅，0.007-1％碳，雜質(zhì)Mn，P，S，Cr和Ni含量小于0.01％，其余為鐵。所有高硅鋼的樣品都經(jīng)過均勻化熱處理，即在1200℃到剛好低于熔點溫度下保溫足夠的時間退火，以保證從高硅鋼中消除大部分第二相。均勻本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林棟樑，林暉，
申請(專利權(quán))人：林棟樑，林暉，
類型：發(fā)明
國別省市：