文章编号:１００１-９７３１(２０１８)１２-１２０８４-０７
高硅钢轧制法制备技术的研究进展?
付勇军１,苏皓璐２,廖庆玲１,雷家柳１,赵栋楠１,张玉成１(１．湖北理工学院材料科学与工程学院,湖北黄石４３５０００;２．鞍钢股份有限公司,辽宁鞍山１１４０２１)
摘要:磁性能优良的高硅钢由于室温脆性而难以采用传统轧制法生产三介绍了合金增韧法二包埋轧制法二粉末轧制法二温轧法二铸轧法等５种高硅钢特殊轧制法制备技术,给出了每种轧制法的定义二生产原理二研究方法二研究内容二工艺参数和存在问题,总结了高硅钢的主要优点及应用领域,展望了高硅钢的发展前景及研究方向三分析认为,在能源日益紧张的今天,尤其在高频信息领域,高硅钢是普通硅钢的理想替代材料三作为一种高效节能电磁材料,高硅钢必将得到高度关注及快速发展三铸轧法和温轧法相结合的制备技术将成为高硅钢轧制法今后的主要研究方向三
关键词:金属材料;高硅钢;轧制法;磁性能;室温脆性
中图分类号: TG１４２．７文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１８．１２．０１２
０ 引言
４．５％~６．５％Si(质量分数)高硅钢具有高磁导率二高电阻率二低铁损和低磁滞伸缩系数等优点,是实现电器设备高效化二节能化二轻便化二低噪音化的理想材料[１－３]三有序相二固溶强化二粗大晶粒尺寸及硅的共价键特性等因素使高硅钢既脆又硬,难以采用传统轧制工艺在室温下加工成形[４－８]三部分研究者利用化学气相沉积法(CVD)二等离子气相沉积法(PCVD)二熔盐电沉积法等制备技术生产高硅钢,从而避免高硅钢的室温加工脆性问题[９]三其中,日本钢管(NKK)公司采用CVD法已实现了高硅钢的小型工业化生产,但该方法能耗大二操作复杂二采用的强腐蚀性SiCl４气体存在严重环境污染隐患二获得的高硅钢产品表面质量差[１０－１２]三PCVD法和熔盐电沉积法在CVD法基础上虽然能显著降低Si沉积温度和提高产品表面质量,但并未从根本上解决对环境的不利影响三轧制法由于具有成本低二产量大二织构可控二性能稳定及对环境污染相对较小等优势,大量研究者尝试采用多种特殊轧制法生产高硅钢三本文介绍了合金增韧法二包埋轧制法二粉末轧制法二温轧法二铸轧法等轧制法制备技术,并展望了高硅钢的发展前景三
１高硅钢轧制法制备技术
１．１合金增韧法
合金增韧法就是通过添加适量的合金元素来提高加工性能的方法三在钢中添加合金元素可以改变相结构,使相区扩大二缩小二产生二消失等,还能细化晶粒强化晶界,是同时提高材料塑性和强度常用的方法之一三高硅钢晶粒粗大(铸态大于５００μm)且存在有序相,通过添加合金元素有效细化晶粒或者抑制有序相的产生,使高硅钢塑性提高三
１．１．１ Ni元素的影响
添加?７．５％Ni可显著提高５％或６．５％Si高硅钢的延伸率,且随Ni含量增加,延伸率逐渐提高三主要原因包括３个方面:(１)Ni扩大了γ相区,Ni含量越高,γ含量越多,热轧时通过相变获得晶粒越小;(２) Ni原子可以取代高硅钢中的Fe原子,使有序结构发生改变;(３)当Ni超过２％时能明显促进Fe３Si合金的动态再结晶以及静态再结晶而细化晶粒[４,１３-１６]三１．１．２ Mn元素的影响
添加０．１０％~０．１７％Mn后高硅钢在６００?退火即可消除内应力,同时阻止晶粒长大使晶粒细化三Mn 原子可取代Fe原子使高硅钢有序结构改变而抑制有序相,可增强C二N二O在晶界的偏聚,有利于位错扩展,提高Fe-６．５％Si合金的延展性[１４-１５,１７]三１．１．３ Al元素的影响
添加Al元素扩大了B２＋DO３两相区,抑制B２有序相的形成,同时Al原子可取代Si原子改变有序结构,从而使高硅钢塑性提高三但过多Al含量会降低高硅钢的饱和磁感,Al含量最好控制在１％~２％范围内[１８,２１-２３]三
１．１．４ B元素的影响
添加的B元素含量(１．７０?１０－４~５．７０?１０－４)越高,高硅钢晶粒尺寸越小,同时强化晶界和降低高硅钢有序度,提高合金的强度和塑性,使Fe３Si合金的不可
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１２０１８年第１２期(４９)卷
?基金项目:国家高技术研究发展计划项目(２０１２AA０３A５０５);国家自然科学基金资助项目(５１７０４１０５);湖北理工学院校级科研项目(１８x j z０５R)
收到初稿日期:２０１８-０７-０４收到修改稿日期:２０１８-０９-０３通讯作者:苏皓璐,E-mail:shl１１bab y＠１６３．com
作者简介:付勇军(１９７７－),男,湖北仙桃人,高级工程师,博士,主要从事电工钢产品开发三
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