·926· 工程科学学报，第37卷，第7期 表2最终退火后样品的磁性能数据 Table 2 Magnetic properties of final annealed samples 铁损，PL.0/ 铁损， 磁感应强度， 磁感应强度 轧向和横向的磁性能相对偏差 厚度样品一方向 (W-kg-1) Pis/(W-kg-) Bs/T Bso/T P.0 P.5 Bs B50 0.3mm样品-RD 1.186 2.888 1.336 1.607 5.81% 5.16% 2.58% 1.25% 0.3mm样品-TD 1.257 3.041 1.302 1.587 0.27mm样品-RD 1.037 2.543 1.393 1.644 11.71% 11.00% 5.68% 3.59% 0.27mm样品-TD 1.166 2.839 1.316 1.586 0.23mm样品-RD 0.9178 2.286 1.398 1.656 11.81% 8.22% 5.97% 3.94% 0.23mm样品-TD 1.033 2.482 1.317 1.592 3讨论 的交互作用，另一个是立方取向与旋转立方取向的交 互作用，因为两者总是相邻的 3.1柱状晶热、冷轧及退火特有的表层与中心层的组 3.2高硅钢的磁性能 织、织构梯度 轧制法制备高硅钢目前还难以产业化，实验室制 在利用柱状晶初始(100}织构并省去锻造而直接 备的高硅钢因中高频测试条件限制，报导的磁性能数 热轧、温轧和冷轧退火时，最显著的就是样品厚度方向 据还较少且很分散，测试条件也不同，很难对比.一些 上组织及织构梯度的存在，换句话说就是组织不均匀 文献只给出磁感应强度值，未给出铁损值，因此只能粗 性和由此带来的织构差异.3%Si的柱状晶电工钢直 略分析本实验的磁性能特点.虽然不像3%Si电工钢 接冷轧并退火时，板材表面及中心的组织、织构差异显 那么显著区分取向高硅钢和无取向高硅钢，但如果得 著减小，即组织织构差异主要是热轧时表面摩擦剪切 到强{210(001〉织构，应属于取向高硅钢：若是{100} 力及中心层平面应变压缩应变造成的显著组织织构差 织构，则应是无取向高硅钢.本文通过检测两个方向 异.由于实验条件的限制，本文没有使用强{100}的柱 的磁性能差异，表明轧向和横向性能差异较小，特别是 状晶初始组织，按文献⑧]测定的柱状晶100)锋锐度 磁感应强度值的差异小，更适合作为无取向高硅钢，这 及晶粒形状与定向凝固拉坯速度的关系分析，当柱状 样对应的磁感应强度值虽然低于文献-2,45]报道 晶长轴与直径的比值在5以下时，其100〉的取向偏 的B。=1.45T,但高于其他方法制备的无取向高硅钢， 差已较大，说明本文的近柱状晶组织对应的{100}织 也与文献B]报导的薄带连铸近{100}织构的等轴晶 构应并不锋锐.但按文献5]给出的铸轧2mm厚高硅 高硅钢的磁感应强度相当.所以，利用柱状晶更适合 钢初始组织，在该柱状晶形状比也在这个范围内，却保 制备无取向高硅钢 持了高的{100}锋锐度.综合文献分析，本实验热轧、 4 结论 温轧、冷轧及退火中，板材表层与中心的组织、织构梯 度并不很大，应该是初始组织中柱状晶及100〉织构 分析20mm厚近柱状晶初始组织高硅钢直接热 的锋锐度不够高，但不能排除部分{100}晶粒存在. 轧、温轧、冷轧、退火过程的形变及再结晶组织、织构演 在初始{100}织构不强，柱状晶形貌也不是很典 变和最终磁性能，得出以下结论. 型的条件下，在本实验仍可看到，基本组织和织构演变 (1)近柱状晶初始组织直接热轧、温轧、冷轧及退 规律体现了表层细晶组织和中心层粗晶组织的交互作 火时，组织与织构演变规律仍体现了表层剪切细小组 用即竞争关系，其中表层细晶区对应了剪切织构或与 织和中心层粗大组织的竞争关系，其中中心层组织与 其相关的{111}织构，而中心层粗晶组织与原始立方 原始立方取向相关或表现为α线取向.随初始柱状晶 取向相关或属于α线取向.随热轧向冷轧的进行，表层 典型形貌或取向特征的减弱，形变退火后中心粗晶区 细晶区的作用扩大，中心粗晶区逐渐减少.需要明确 消失的速度加快，组织更早均匀化，但本实验中柱状晶 的是，来自中心区的取向有两类：一类是立方取向的转 的影响在最终退火组织中依然存在 动路线，即{100(001〉100(021〉113〈631)： (2)立方取向、25旋转立方取向、{113〈361)和 另一类是线取向变化，{100}(011〉112}(110)→ {112(241〉是立方取向轧制时的转动路线，少量立方 {11}110〉.在形变量较大时，这两类取向接近，不 取向区域可遗传到最终退火板中，虽然没有大量出现， 易区分，但通过电子背散射衍射取向成像检查晶界附 仍有效削弱了{111}织构.与立方取向线上取向相关 近的残留立方取向可以知道它们的起源.控制柱状晶 的晶粒尺寸普遍较大，有利于磁性. 组织提高磁性能要关注两个方面，一是表层与中心层 (3)近柱状晶组织最终的磁感应强度低于文献报工程科学学报，第 37 卷，第 7 期 表 2 最终退火后样品的磁性能数据 Table 2 Magnetic properties of final annealed samples 厚度样品--方向 铁损，P1. 0 / ( W·kg － 1 ) 铁损， P1. 5 /( W·kg － 1 ) 磁感应强度， B8 /T 磁感应强度， B50 /T 轧向和横向的磁性能相对偏差 P1. 0 P1. 5 B8 B50 0. 3 mm 样品--ＲD 1. 186 2. 888 1. 336 1. 607 5. 81% 5. 16% 2. 58% 1. 25% 0. 3 mm 样品--TD 1. 257 3. 041 1. 302 1. 587 0. 27 mm 样品--ＲD 1. 037 2. 543 1. 393 1. 644 11. 71% 11. 00% 5. 68% 3. 59% 0. 27 mm 样品--TD 1. 166 2. 839 1. 316 1. 586 0. 23 mm 样品--ＲD 0. 9178 2. 286 1. 398 1. 656 11. 81% 8. 22% 5. 97% 3. 94% 0. 23 mm 样品--TD 1. 033 2. 482 1. 317 1. 592 3 讨论 3. 1 柱状晶热、冷轧及退火特有的表层与中心层的组 织、织构梯度 在利用柱状晶初始{ 100} 织构并省去锻造而直接 热轧、温轧和冷轧退火时，最显著的就是样品厚度方向 上组织及织构梯度的存在，换句话说就是组织不均匀 性和由此带来的织构差异． 3% Si 的柱状晶电工钢直 接冷轧并退火时，板材表面及中心的组织、织构差异显 著减小，即组织织构差异主要是热轧时表面摩擦剪切 力及中心层平面应变压缩应变造成的显著组织织构差 异． 由于实验条件的限制，本文没有使用强{ 100} 的柱 状晶初始组织，按文献［8］测定的柱状晶〈100〉锋锐度 及晶粒形状与定向凝固拉坯速度的关系分析，当柱状 晶长轴与直径的比值在 5 以下时，其〈100〉的取向偏 差已较大，说明本文的近柱状晶组织对应的{ 100} 织 构应并不锋锐． 但按文献［5］给出的铸轧 2 mm 厚高硅 钢初始组织，在该柱状晶形状比也在这个范围内，却保 持了高的{ 100} 锋锐度． 综合文献分析，本实验热轧、 温轧、冷轧及退火中，板材表层与中心的组织、织构梯 度并不很大，应该是初始组织中柱状晶及〈100〉织构 的锋锐度不够高，但不能排除部分{ 100} 晶粒存在． 在初始{ 100} 织构不强，柱状晶形貌也不是很典 型的条件下，在本实验仍可看到，基本组织和织构演变 规律体现了表层细晶组织和中心层粗晶组织的交互作 用即竞争关系，其中表层细晶区对应了剪切织构或与 其相关的{ 111} 织构，而中心层粗晶组织与原始立方 取向相关或属于!线取向． 随热轧向冷轧的进行，表层 细晶区的作用扩大，中心粗晶区逐渐减少． 需要明确 的是，来自中心区的取向有两类: 一类是立方取向的转 动路线，即{ 100} 〈001〉"{ 100} 〈021〉"{ 113} 〈631〉; 另一类是!线取向变化，{ 100} 〈011〉"{ 112} 〈110〉" { 111} 〈110〉． 在形变量较大时，这两类取向接近，不 易区分，但通过电子背散射衍射取向成像检查晶界附 近的残留立方取向可以知道它们的起源． 控制柱状晶 组织提高磁性能要关注两个方面，一是表层与中心层 的交互作用，另一个是立方取向与旋转立方取向的交 互作用，因为两者总是相邻的． 3. 2 高硅钢的磁性能 轧制法制备高硅钢目前还难以产业化，实验室制 备的高硅钢因中高频测试条件限制，报导的磁性能数 据还较少且很分散，测试条件也不同，很难对比． 一些 文献只给出磁感应强度值，未给出铁损值，因此只能粗 略分析本实验的磁性能特点． 虽然不像 3% Si 电工钢 那么显著区分取向高硅钢和无取向高硅钢，但如果得 到强{ 210} 〈001〉织构，应属于取向高硅钢; 若是{ 100} 织构，则应是无取向高硅钢． 本文通过检测两个方向 的磁性能差异，表明轧向和横向性能差异较小，特别是 磁感应强度值的差异小，更适合作为无取向高硅钢，这 样对应的磁感应强度值虽然低于文献［1--2，4--5］报道 的 B8 = 1. 45 T，但高于其他方法制备的无取向高硅钢， 也与文献［3］报导的薄带连铸近{ 100} 织构的等轴晶 高硅钢的磁感应强度相当． 所以，利用柱状晶更适合 制备无取向高硅钢． 4 结论 分析 20 mm 厚近柱状晶初始组织高硅钢直接热 轧、温轧、冷轧、退火过程的形变及再结晶组织、织构演 变和最终磁性能，得出以下结论． ( 1) 近柱状晶初始组织直接热轧、温轧、冷轧及退 火时，组织与织构演变规律仍体现了表层剪切细小组 织和中心层粗大组织的竞争关系，其中中心层组织与 原始立方取向相关或表现为 α 线取向． 随初始柱状晶 典型形貌或取向特征的减弱，形变退火后中心粗晶区 消失的速度加快，组织更早均匀化，但本实验中柱状晶 的影响在最终退火组织中依然存在． ( 2) 立方取向、25°旋转立方取向、{ 113} 〈361〉和 { 112} 〈241〉是立方取向轧制时的转动路线，少量立方 取向区域可遗传到最终退火板中，虽然没有大量出现， 仍有效削弱了{ 111} 织构． 与立方取向线上取向相关 的晶粒尺寸普遍较大，有利于磁性． ( 3) 近柱状晶组织最终的磁感应强度低于文献报 · 629 ·