退火薄板高硅鋼薄板退火過程中的織構(gòu)演變

含6．5%（質(zhì)量分數(shù)）Si的高硅鋼具有高磁導率、極低鐵損和低噪音等優(yōu)異的軟磁性能，是低能耗、小型化、高速化、環(huán)境友好的理想鐵芯材料。高硅鋼磁性能對再結(jié)晶織構(gòu)十分敏感，但由于其高硬脆性，長期以來對高硅鋼的研究主要集中在如何改善加工成形問題上，關(guān)于高硅鋼織構(gòu)的優(yōu)化控制進展很小。

Machado等研究了含1．0%（質(zhì)量分數(shù)）Al的Fe－6．5%（質(zhì)量分數(shù)）Si合金的溫軋織構(gòu)。Ros－Yanze等表征了高硅鋼熱軋、冷軋和退火后的織構(gòu)特征。

在他們的研究中，高硅鋼熱軋織構(gòu)由立方織構(gòu){001}〈100〉），γ織構(gòu)和Goss織構(gòu)（{110}〈001〉）組成，冷軋后主要演變?yōu)棣每棙?gòu)，退火后形成以{111}〈110〉為峰值的γ織構(gòu)。由于對磁性而言，γ再結(jié)晶織構(gòu)是硅鋼中的最不利的織構(gòu)組分，所以他們的研究均未涉及到高硅鋼再結(jié)晶織構(gòu)的優(yōu)化問題。

利用傳統(tǒng)的熱軋、冷軋和退火工藝流程制造高硅鋼薄板，并采用X射線衍射技術(shù)分析其再結(jié)晶織構(gòu)的演變規(guī)律與控制效果 。

冷軋組織主要由內(nèi)含大量剪切帶的伸長晶粒組成，其中表層和1/4層之間的剪切帶強度和密度較心部大。高硅鋼薄板冷軋織構(gòu)主要由以{112}〈110〉為強點的α織構(gòu)（〈110〉∥RD）和以{111}〈112〉為強點的γ織構(gòu)組成。

高硅鋼冷軋板經(jīng)700、900、1000和1100℃保溫10min退火后都完成再結(jié)晶，平均晶粒尺寸分別為18、139、172和191μm。

700℃退火時，再結(jié)晶織構(gòu)主要為以{001}〈210〉為峰值的{001}織構(gòu)和以{111}〈112〉為峰值的γ織構(gòu)，而且{111}〈112〉和{001}〈210〉強度接近，取向密度分別為4．3和4．1。高于900℃退火時，γ織構(gòu)取向密度降到2．0以下，而{001}〈210〉織構(gòu)取向密度增強到9．7以上，{001}織構(gòu)成為主導的織構(gòu)組分?？傮w上在700～900℃范圍內(nèi)隨退火溫度升高，{001}〈210〉迅速成為主導織構(gòu)組分，γ織構(gòu)顯著減弱。在900℃以上范圍隨退火溫度升高，{001}〈210〉繼續(xù)增強，但增長幅度減小。總之，900℃以上溫度退火有利于無取向高硅鋼薄板再結(jié)晶織構(gòu)的優(yōu)化 。

高硅鋼薄板再結(jié)晶織構(gòu)受退火溫度影響的原因可能來自兩個方面：

（1）不同取向晶粒形核率的溫度依賴性；

（2）不同取向晶粒長大速率的溫度依賴性。

為此，進行了900℃不同時間的退火實驗，以考察晶粒長大過程中的織構(gòu)演變。兩退火工藝下均完全再結(jié)晶，平均晶粒尺寸分別為22和151μm。退火0．4min時再結(jié)晶織構(gòu)主要為以{001}〈210〉為峰值的{001}織構(gòu)和以{111}〈112〉為峰值的γ織構(gòu)，而且二者強度相近；退火100min時，{001}織構(gòu)成為主導織構(gòu)組分。顯然，在0．4～10min范圍內(nèi)隨退火時間延長，以{111}〈112〉為峰值的γ織構(gòu)顯著減弱，{001}〈210〉發(fā)展為主導織構(gòu)組分；在10～100min范圍內(nèi)，織構(gòu)類型和取向密度變化都相對較小。

700和900℃下再結(jié)晶剛完成階段的織構(gòu)相似性表明：不同溫度下再結(jié)晶織構(gòu)的差異，是在晶粒長大過程中形成的。隨再結(jié)晶晶粒長大，{001}晶粒逐步吞并其它取向晶粒而成為主導織構(gòu)組分，γ晶粒則逐漸被吞并而減弱。無取向硅鋼的晶粒尺寸和再結(jié)晶織構(gòu)是影響磁性能的兩個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)。目前采用的退火工藝都是以獲得最優(yōu)晶粒尺寸為導向，而在此過程中再結(jié)晶織構(gòu)通常隨晶粒長大向不利方向轉(zhuǎn)變。高硅鋼的再結(jié)晶織構(gòu)呈現(xiàn)不同的演變規(guī)律：隨晶粒長大，不利的γ織構(gòu)逐漸減弱甚至消失，而有利的{001}織構(gòu)則持續(xù)增強為主要織構(gòu)組分 。

論利用熱軋、冷軋和退火工藝制備高硅鋼薄板，并分析退火溫度對再結(jié)晶織構(gòu)的影響。退火溫度對冷軋高硅鋼薄板再結(jié)晶織構(gòu)影響顯著，高于900℃退火可獲得以{001}〈210〉為峰值的強{001}再結(jié)晶織構(gòu)。高硅鋼再結(jié)晶織構(gòu)演變呈現(xiàn)出與普通硅鋼不同的規(guī)律：隨再結(jié)晶晶粒長大，{001}織構(gòu)逐漸增強成為主要織構(gòu)組分，而γ織構(gòu)逐漸減弱 。

退火球化退火的具體工藝

①普通（緩冷）球化退火，緩冷適用于多數(shù)鋼種，尤其是裝爐量大時，操作比較方便，但生產(chǎn)周期長；②等溫球化退火，適用于多數(shù)鋼種，特別是難于球化的鋼以及球化質(zhì)量要求高的鋼（如滾動軸承鋼）；其生產(chǎn)周期比普通球化退火短，不過需要有能夠控制共析轉(zhuǎn)變前冷卻速率的爐子；③周期球化退火，適用于原始組織為片層狀珠光體組織的鋼，其生產(chǎn)周期也比普通球化退火短，不過在設備裝爐量大的條件下，很難按控制要求改變溫度，故在生產(chǎn)中未廣泛采用；④低溫球化退火，適用于經(jīng)過冷形變加工的鋼以及淬火硬化過的鋼（后者通常稱為高溫軟化回火）；⑤形變球化退火，形變加工對球化有加速作用，將形變加工與球化結(jié)合起來，可縮短球化時間。它適用于冷、熱形變成形的鋼件和鋼材（如帶材）。

退火再結(jié)晶退火工藝

應用于經(jīng)過冷變形加工的金屬及合金的一種退火方法。目的為使金屬內(nèi)部組織變?yōu)榧毿〉牡容S晶粒，消除形變硬化，恢復金屬或合金的塑性和形變能力（回復和再結(jié)晶）。若欲保持金屬或合金表面光亮，則可在可控氣氛的爐中或真空爐中進行再結(jié)晶退火。

去除應力退火 鑄、鍛、焊件在冷卻時由于各部位冷卻速度不同而產(chǎn)生內(nèi)應力，金屬及合金在冷變形加工中以及工件在切削加工過程中也產(chǎn)生內(nèi)應力。若內(nèi)應力較大而未及時予以去除，常導致工件變形甚至形成裂紋。去除應力退火是將工件緩慢加熱到較低溫度（例如，灰口鑄鐵是500～550℃，鋼是500～650℃），保溫一段時間，使金屬內(nèi)部發(fā)生弛豫，然后緩冷下來。應該指出，去除應力退火并不能將內(nèi)應力完全去除，而只是部分去除，從而消除它的有害作用。

還有一些專用退火方法，如不銹耐酸鋼穩(wěn)定化退火；軟磁合金磁場退火；硅鋼片氫氣退火；可鍛鑄鐵可鍛化退火等。

退火半導體退火

半導體芯片在經(jīng)過離子注入以后就需要退火。因為往半導體中注入雜質(zhì)離子時，高能量的入射離子會與半導體晶格上的原子碰撞，使一些晶格原子發(fā)生位移，結(jié)果造成大量的空位，將使得注入?yún)^(qū)中的原子排列混亂或者變成為非晶區(qū)，所以在離子注入以后必須把半導體放在一定的溫度下進行退火，以恢復晶體的結(jié)構(gòu)和消除缺陷。同時，退火還有激活施主和受主雜質(zhì)的功能，即把有些處于間隙位置的雜質(zhì)原子通過退火而讓它們進入替代位置。退火的溫度一般為200~800C，比熱擴散摻雜的溫度要低得多 。

退火蒸發(fā)電極金屬退火

蒸發(fā)電極金屬以后需要進行退火，使得半導體表面與金屬能夠形成合金，以接觸良好（減小接觸電阻）。這時的退火溫度要選取得稍高于金屬-半導體的共熔點（對于Si-Al合金，為570度） 。2100433B

1、H1×——冷作硬化狀態(tài)（中間退火）。

冷軋中間道次進行退火，冷卻后不再進行補充熱處理?！癏1”后的數(shù)字表示冷作硬化的程度。

2、H2×——冷作硬化后部分退火狀態(tài)（成品退火）。

不完全退火

應變硬化 不完全退火

適用于大加工率后，以最終的部分退火獲得所需要的強度指標的制品。對于在室溫下自然軟化的金，H2、H3對應狀態(tài)具有相同的低應力值；對其他合金H2、H1對應各狀態(tài)具有相同的最低應力值，但H2各狀態(tài)的延伸率稍高。“H1”后的數(shù)字表示經(jīng)部分退火后，冷作硬化保留的程度。

3、H3×——冷作硬化后穩(wěn)定化處理狀態(tài)。

穩(wěn)定化退火

應變應化 低溫回復

穩(wěn)定化退火——為使工件中微細的顯微組成物沉淀或球化的退火。

適用于大冷作量后，以低溫熱處理穩(wěn)定力學性能的產(chǎn)品。穩(wěn)定化處理后，應力值稍有降低，塑性有所改善。該狀態(tài)僅適用于不進行穩(wěn)定化處理，在室溫下就會自發(fā)軟化的合金。“H3”后的數(shù)字表示穩(wěn)定化處理前冷作硬化保留的程度。