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脱碳退火工艺对含铌Hi-B 钢组织与织构的影响

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  借助红外碳硫分析及EBSD技术,研究了含铌Hi-B钢在不同脱碳退火工艺处理后的碳含量及织构变化。
  冷轧取向硅钢是具有{110}<001>织构(Goss织构)的硅铁软磁材料,其生产设备复杂、生产工艺要求严格,被誉为钢铁材料中的“艺术品”。近年来,国内外研究者致力于探索新型低温固溶抑制剂。有研究表明,含Nb取向硅钢中形成的纳米级Nb(C,N)析出相,不仅具有较低的固溶温度和稳定性,而且作为抑制剂使用时,可以有效地抑制奥氏体的再结晶及一次再结晶晶粒的生长,这与取向硅钢朝着低温板坯加热及薄规格方向的生产趋势相符合。
  另一方面,取向硅钢中的碳含量与其磁性能密切相关。为保证取向硅钢在热轧、冷轧、退火过程中有合适的组织演变,并获得最佳织构及磁性能,脱碳退火前钢中碳含量需要维持在0.04%~0.07%。同时,为保证取向硅钢成品板组织为单一铁素体相以消除磁时效现象,经脱碳退火工艺处理后钢板中碳含量一般不超过50×10-6~60×10-6。冷轧钢带(厚度通常在0.3mm以内)经脱碳退火后,会发生一次再结晶。取向硅钢中{111}<112>和{111}<110>取向晶粒可促进Goss晶核的异常长大并提高其磁性能,旋转铜型{112}<110>和{001}取向晶粒则不利于二次再结晶的发生。因此,一次再结晶后这些取向晶粒的数量及分布均会对取向硅钢二次再结晶产生较大影响。但目前,关于含铌Hi-B钢中脱碳工艺参数及初次再结晶后织构的演变,尚缺乏系统深入的研究。
  基于此,本文以Nb含量为0.028%的Hi-B钢为研究对象,考察了脱碳退火条件对钢中碳含量、初次再结晶织构和晶粒大小的影响规律,并分析了{111}<112>和{111}<110>等晶粒与Goss晶粒的取向关系。
  (1)保护气氛为33%H2+67%N2(体积分数)、气氛露点为45℃的条件下,在温度为850℃下退火180s,含铌Hi-B钢的脱碳效果最好,钢中碳含量约为0.0037%。
  (2)经过脱碳退火后,含铌Hi-B钢试样均已再结晶完全,织构由强的{411}<148>、{111}<112>和{111}<110>织构组分构成,少量Goss晶粒零散地分布在{111}<112>或{411}<148>晶粒之间。
  (3)当退火时间为180s时,随着脱碳温度的由830℃升高至850℃,含铌Hi-B钢试样中有利于Goss晶粒异常长大的Σ9及Σ13b晶界数量先增大后减少,即在840℃退火后出现极大值;当脱碳温度为850℃时,Σ9及Σ13b晶界数量随着保温时间的延长呈增加的趋势。