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Cu元素对无取向电工钢组织、织构及耐腐蚀性的影响

作　者: 黄希
导　师: 宋志国
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: 无取向电工钢组织织构耐腐蚀性磁性能
分类号: TG142.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

无取向电工钢板在轧制、卷取过程中易受乳化剂、空气湿度以及表面洁净度的影响,从而导致钢板表面产生锈斑,影响钢板的表面质量。电工钢表面质量对电工钢的磁性能及出售价值都有较大的影响。在无取向电工钢中添加适量的Cu元素不仅能够提高无取向电工钢的磁性能还能够提高电工钢的耐腐蚀性。日本于1973年开始试制耐腐蚀性电工钢,但其设计的思路主要围绕加入Cr元素,虽然获得了较大的成功,但是很难得到磁性能以及耐腐蚀性优良的结果。本文通过在无取向电工钢中加入适量的Cu元素,应用不同于普通无取向电工钢的热处理技术得到耐腐蚀以及磁性能优良的无取向电工钢。本文首先通过热力学计算获得含Cu无取向电工钢最终析出物及夹杂物的种类,研究发现MnS和A1N的析出温度,并未受到Cu元素含量的影响,但CuS和Cu2S的析出温度随着Cu含量的增加而逐渐升高。研究Cu元素对无取向电工钢热轧组织和织构的影响表明,由于受到Cu元素表层偏聚的影响,表层晶粒尺寸明显小于中心层晶粒尺寸,同时试样中晶粒尺寸的均匀性较差。同时发现,表层织构强度随着Cu含量的增加而逐渐减弱,有力织构组分逐渐减弱,不利织构组分逐渐增强；大量立方织构、旋转立方织构以及Goss织构出现在1/4层中,同时还产生较强{111}<110>和{111}<112>织构；在中心层中不利织构随着Cu含量的增加而逐渐减弱,有利织构逐渐减弱。研究成品板中大小晶粒尺寸对织构的影响表明：成品板组织中出现晶粒尺寸分布不均匀,晶粒尺寸的改变直接影响了织构的组分。大晶粒中出现的织构组分主要是{111}<110>和{111}<112>织构等不利织构,而在小晶粒中主要的织构组分为立方织构,旋转立方织构以及少量的{111}<110>和{111}<112>织构,不利织构组分减少,有利织构组分增加。影响其出现的主要是Cu与P具有不同的扩散系数,Cu的扩散阻碍了P的解析附,导致大量Cu、P元素偏聚于晶粒边界,阻碍晶粒长大,导致{100}<0vω>组分增加。研究Cu对无取向电工钢再结晶织构的影响表明,无取向电工钢的再结晶温度Tc随着Cu含量的增加而逐渐升高,并且Cu的加入明显延缓了电工钢的回复过程,使回复温度升高。再结晶过程中,Goss织构和{112}<112>织构首先在基质中形核与长大,随着退火温度的升高,由于{111}<112>织构具有较大的形变储能,优先长大,导致{111}<112>组分逐渐长大并且吞并其它织构,使{111}<112>成为主要的织构组分。研究Cu对无取向电工钢的磁性能的影响表明,含Cu无取向电工钢随着Cu含量的增加其磁性能并未出现线性增加或者降低的趋势。未经过常化的无取向电工钢,随着退火温度的升高铁损P15/50逐渐升高,磁感Bso逐渐降低,并且在1000℃时,其磁性能最佳。铁损P15/50最佳为4.8W/kg,磁感Bso最佳为1.76T；经过常化的含Cu无取向电工钢,其磁性能随着退火温度的升高逐渐增加,并且其最低铁损P15/50达到4.3W/kg,磁感Bso最佳达到1.80T。研究Cu对无取向电工钢的耐腐蚀性的影响表明,试样的耐腐蚀性随着Cu含量的增加而逐渐增强；经过168h腐蚀后,在SEM下观察试样的腐蚀形貌发现0.1%Cu试样和0.2%Cu试样表层腐蚀形貌较深,而0.3%试样腐蚀形貌较浅。试样的腐蚀形貌中出现大量螺旋状腐蚀坑,随着Cu含量的增加,螺旋状腐蚀坑的数量逐渐减小。在高倍电镜下观察发现,0.1%Cu的腐蚀形貌主要为半径较小的球状物结合在一起,随着Cu含量的增加,其半径逐渐增大,球状物逐渐转变为絮状物。

Cu元素对无取向电工钢组织、织构及耐腐蚀性的影响

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