Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ПОСЛЕ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАЮЩЕГО ОТЖИГА НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ИЗОТРОПНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ЛИСТОВЫХ СТАЛЕЙ

Анализируются возможности улучшения магнитных свойств неориентированных кремнистых сталей путем воздействия на размер зерна. Исследована возможность увеличения исходного размера зерна (т.г. размера зерна после обезуглероживающего отжига) путем холодной деформации и последующего отжига после обезуглероживающего отжига (DA).

Основным материалом для изготовления магнитных контуров электрических роторов являются магнитнометкие материалы на основе FeSi. Эти изотропные электротехнические листы обычно имеют слабую текстуру, а их свойства во всех направлениях приблизительно равны. Технические требования электротехнической промышленности применительно к листу из динамной стали весьма просты: минимум удельных потерь и максимум проницаемости (индукции). Существенным фактором, влияющим на удельные потери динамной стали, является размер зерна. Влияние его на гистерезис и вихревые токи различно. Величина гистерезиса уменьшается, а вихревые токи возрастают с ростом размера зерна, в результате чего для данного содержания кремния существует оптимальный размер зерна. Примеси в материале затормаживают рост зерна, и поэтому они увеличивают гистерезисную компоненту потерь, благодаря замедлению движения доменов при перемагничивании.

Методика эксперимента

Непрерывнолитые слябы толщиной 170 мм имели следующий химический состав, % (по массе): С 0,03, Мп 0,30, Si 1,55, Р 0,055, S 0,008, А1 0,18, N 0,009. Они были прокатаны после нагрева в толкательных печах вгорячую до толщины полосы 1,8 мм. После травления была проведена их холодная прокатка с суммарным обжатием 72 % до конечной толщины 0,5 мм. После холодной прокатки образцы были обезуглерожены в непрерывной пе Чи в атмосфере 65 % N2 + 35 % Н2 с точкой росы +40 °С при температуре 850 °С. Время обезуглероживания составляло 4 мин. После обезуглероживания содержание углерода составляло 0,005—0,006 %. После обезуглероживающего отжига образцы стали подвергали различной обработке: холодной деформации от 0, 5 до 6 % с последующим отжигом в нейтральной атмосфере при температуре 850 или 880 °С в зависимости от уровня деформации.

После обработки образцов проводили измерение удельных общих потерь при магнитной индукции 1,0 Т и частоте 50 Гц. Размер зерна определяли обычным методом в направлении, перпендикулярном направлению прокатки. Субструктуру экспериментальных образцов изучали методами углеродных реплик и фольг на просвечивающем электронном микроскопе при ускоряющем напряжении 120 кВ.

Полученные результаты

На рис. 1 показано влияние степени деформации на общие потери Р1Л для двух различных температур отжига Тг. Аналогично зависимости рис. 2

можно предположить, что при температурах отжига 850 или 880 °С при деформации (с < ес) полного снятия эффектов деформации еще не происходит, что подтверждается повышенными потерями. Однако после достижения определенной степени деформации имеет место движение границ ферритных зерен и их последующий рост.

Значение этой так называемой критической деформации ес не является константой материала, а зависит главным образом от размера зерна после обезуглероживающего отжига (

Увеличение размеров зерна при е < ес сопровождается значительными изменениями электромагнитных и механических свойств (имеет место уменьшение ваттных потерь Р1Л и предела прочности Rm). Целью исследований с помощью ПЭМ была оценка влияния частиц второй фазы на кинетику роста зерна при сверхкритических деформациях. Результаты качественного и количественного анализа дисперсных частиц и параметров дислокационной структуры после конкретных режимов обработки заключаются в следующем.

1. В образцах после обезуглероживающего отжига наблюдается два типа зерен: большие зерна со сравнительно низкой плотностью дислокаций и дисперсных частиц, и более мелкие зерна с низкоугловыми границами субзерен преимущественно вытянутой формы с размерами от 2 до 6 мкм. Из электронных дифрактограмм отдельных зерен следует, что большие зерна ориентированы к поверхности листа кристаллографической плоскостью (111), а маленькие — плоскостью (012), изредка плоскостью (011). В ферритной матрице преобладают дисперсные частицы, которые можно разделить на две группы по их размерам. Преобладающее количество мелких дисперсных частиц имеют глобулярную форму, кристаллографически ориентированы, иногда встречаются нерегулярной формы, при этом линейные размеры частиц составляют от 10 до 30 нм. Крупные дисперсные частицы представляют собой кристаллографически ориентированные частицы и частицы с нерегулярной? морфологией размерами от 40 до 200 нм. Качественный анализ дисперсных частиц осуществляли с помощью анализа дифракционных линий. В ферритной матрице обнаружены главным образом частицы нитридов алюминия A1N. Иногда случайно А12ОЭ и частицы сложных оксидов на базе А1, Сг и Fe, например Al203+Si02 и 2Fe0+Si02. В преобладающей части образцов обнаруживается взаимная связь между дислокациями и дисперсными частицами. По границам субзерен можно время от времени встретить дислокационную полигони ческую сетку.
2. В образцах после деформаций всравнении с состоянием образца после обезуглероживающего отжига имеет место увеличение плотности дислокаций. Дислокации образуют ячеистую структуру, и они часто сидят на мелкодисперсных частицах.
3. Основные характеристики дисперсных частиц в отдельных образцах с различными обработками после обезуглероживающего отжига не. изменяются, поэтому они не являются прямой причиной изменения уровня магнитных потерь. Образцы, отожженные при температуре 850 °С, имеют зеренную структуру двух типов: * помимо крупных, полностью рекристаллизованных зерен, также присутствуют зерна, разделенные малоугловыми границами. Образцы, отожженные при температуре 880 °С, имеют наименьшую плотность дислокаций, и в этих зернах нет субзеренных границ.

Уменьшение суммарных потерь листовых неориентированных кремнистых сталей может быть достигнуто путем последовательной деформации и отжига материала после обезуглероживающего отжига. В зависимости от степени деформации и температуры отжига после этой обработки имеет место снижение величины Р1Л на 10—30%, снижение ваттных потерь сопровождается одновременно уменьшением предела прочности.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994

Экспертиза

на главную