退火工艺对取向硅钢结构和性能的影响

磁场退火生产取向硅钢近年来，各种物理外场已经越来越多地应用到金属的凝固和热处理中，其中磁场退火在调控材料微观组织结构上的潜力便受到广泛关注。已有研究表明，在金属材料的制备过程中引入磁场热处理，可以在一定程度上影响其再结晶织构。目前，磁场已经应用于硅钢的研究中，磁场退火可以使取向硅钢织构得到一定程度的改善。沙玉辉等沿轧向施加磁场，对取向硅钢薄带进行退火处理发现，磁场退火能显著增加对称轧制薄带的再结晶Goss织构组分，减少非对称轧制薄带的Goss织构组分。MasahashiN等的研究结果表明，磁场退火可以强化冷轧Fe-3.25%Si中（001）晶向沿外磁场方向的分布，但对平均晶粒尺寸没有明显影响。目前，对于磁场对取向硅钢织构的影响机理主要从以下2个方面进行分析：(1)由于磁晶各向异性，取向硅钢（001）方向具有最大磁导率，故其磁晶各向异性能最低，即磁场导致的自由能增加最小，促进（001）晶向平行磁场方向的晶粒长大，从而得到较大的晶粒尺寸。(2)磁场诱发产生的磁有序会阻碍原子扩散，进而降低了晶界的可动性，晶界可动性的降低将导致再结晶进程延迟，使原本不利的取向(即非Goss组分)获得较多的发展时间。因此，磁场一方面通过磁晶各向异性能促进织构发展，另一方面通过降低晶界可动性促进非Goss织构发展。目前磁场对取向硅钢影响的研究尚待进一步开展，对磁场退火影响其再结晶机理的研究也有待于深入。取向硅钢的退火技术根据取向硅钢的生产需要大致分为两种普通取向硅钢带是指CGO。CGO是1935年美国Armca公司根据Goss专利技术开始组织生产的。该专利利用两阶段冷轧及高温退火，形成(1l0)001晶粒取向(即Goss织构)的硅钢片。CGO的退火技术结合其生产分成4个独立阶段：第一阶段为一次冷轧后的中间退火。主要功能是消除应力、形成一次再结晶晶粒；第二阶段为二次冷轧后的脱碳退火。主要目的是脱碳；第三次退火为高温退火，进行二次再结晶、净化钢质和形成烧结硅酸镁底层；最后进行的热拉伸退火。完成烧结绝缘涂层、热拉伸平整，同时具有一定的消除应力、降低铁损的功能。高磁感取向硅钢即Hi-B。Hi-B是新日铁专利。于1968年正式生产后就开始陆续卖给世界各地。该专利的核心为A1N+MnS抑制剂和一次大压下率冷轧法。Hi-B的晶相结构比CGO具有更加完善的Goss织构。相比较CGO而言，其磁感应强度提高了1000高斯以上，导磁率约为3.5倍，磁致伸缩则小得多，约为1／2；另外，Hi-B对应力的敏感性也大大降低。Hi-B的退火技术也分为四个独立阶段：第一阶段为常化退火，促进有利夹杂AlN的固溶析出；第二阶段为冷轧后连续退火，主要完成两个功能，其一为脱碳，另一个是完成初次再结晶，形成均匀细小的初次晶粒及少量的二次晶核；第三、四阶段分别为高温退火、热拉伸退火，其目的与CGO一致。