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。

Masahashi N等的研究结果表明，磁场退火可以强化冷轧Fe-3.25%Si中（0 0 1）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（0 0 1）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（0 0 1）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( 1 l 0 ) < 0 0 1 > 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A 1 N + M n S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，H i-B对应力的敏感性也大大降低。

H i-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。