close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000102681

код для вставкиСкачать
Hanpasaxj
ГОМЗИКОВ Андрей Иванович
СТРУКТУРО- И ТЕКСТУРООБРАЗОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ
АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ, ИЗГОТОВЛЯге;МОЙ с ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПРОЦЕССА АЗОТИРОВАНИЯ
Специальности:
05.16.01 - Металловедение и термическая обработка металлов
05.02.01 - Материаловедение в машиностроении
АВТОРЕФЕРАТ
ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ
КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК
ЕКАТЕРИНБУРГ - 2005
Работа
выполнена
на
кафедре «Термообработка и физика металлов»
Уральского государственного технического универсрггета - У П И .
Научные руководители:
доктор технических наук;
профессор Попов Артемий Александрович
кандидат физико-математических наук;
доцент Лобанов Михаил Львович
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук;
ведущий научный сотрудник
Гервасьева Ирина Владимировна
доктор технических наук; профессор
Филиппов Михаил Александрович
Ведущее предприятие:
ОАО «ЧМК»
Защита состоится 2 декабря 2005 г. в 15 ч. 00 мин. в ауд. Мт-324 на
заседании диссертационного совета Д 212.285.04 Уральского государственного
технического университета - УПИ.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГТУ-УПИ.
Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим
направлять по адресу: 620002, Екатеринбург, К-2, ул. Мира, 19, УГТУ-УПИ,
ученому секретарю университета по телефону (343) 375-45-74 или на факс
(343) 374-53-35.
Автореферат разослан 31 октября 2005 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор технических наук, профессор
f,
/,
В.А. Шилов
.^6^
rim.^u
^Шо
О Б Щ А Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность
проблемы.
Развитие
современной
энергетики
и
электротехники невозможно без совершенствования множества функциональных
материалов, применяемых в данных областях деятельности. Одним из таких
материалов является электротехническая анизотропная сталь, применяемая для
изготовления
магнитопроводов
электротехнических
устройств.
и
магнитоактивных
Свойства
частей
разнообразных
электротехнических
сталей
в
значительной степени определяют характеристики, экономичность и габариты
установок. Повышение магнитных свойств электротехнических
сталей, а,
следовательно, и совершенствование существующих и разработка новых, более
эффективных технологий их производства представляет большой экономический
интерес.
Высокие магнитные свойства готовой электротехнической анизотропной
стали (ЭАС, технический сплав Fe - 3%Si) достигаются за счет создания в ней на
одном из завершающих этапов обработки совершенной кристаллографической
текстуры (110)[001] (ребровая текстура, текстура Госса). Получение подобного
материала
происходит
путем
прохождения
нескольких
механических
и
термических переделов, в ходе которых последовательно ведется подготовка
металла к образованию кристаллографической текстуры.
До недавнего времени в мировой практике наиболее широко были
распространены сульфидный, сульфо-нитридный и нитридно-медный варианты
изготовления ЭАС, относимые к «методу врожденного ингибитора», так как
создаваемая в них ингибиторная фаза определяется исходным, плавочным
химическим составом. Это накладывает определенные ограничения на параметры
последующих операщй обработки, призванные не допустить укрупнения и
коагуляции частиц фазы-ингибитора и не снизить величину их стабилизационного
воздействия на структуру первичнорекристашхизоваж^^^лажпипи-металла перед
началом протекания аномального роста зерен.
'
1
'■"IHOmA"'**]
БИБЛИОТЕКА
I
СПетс!
'
09
Большую актуальность приобретает разработка, совершенствование и
внедрение в практическое производство новых, лишенных данных недостатков
технологических
циклов
изготовления
анизотропных
сталей.
Наиболее
перспективным из них представляется метод приобретенного ингибитора,
отличающейся от ранее используемых введением в металл за счет химикотермической обработки регулируемого количества азота непосредственно перед
окончательным высокотемпературным отжигом. Данный вариант изготовления
ЭАС
характеризуется
сравнительной
простотой,
экономичностью,
дает
возможность изготовления стали с достаточно высокими магнитными свойствами
в листах толщиной до 0.15 мм.
Цель работы заключалась в исследовании закономерностей структуро- и
текстурообразования в электротехнической анизотропной стали, изготовляемой с
использованием процесса азотирования.
Полученные данные являются основой для создания методов азотирования
и
управления
структурой
ЭАС
нитридно-медного
варианта,
служащих
достижению максимально высоких магнитных свойств, а также состав;йют базу
для осуществления адаптации к российским производственным условиям
технологии метода приобретенного ингибитора.
Достижение поставленной цели требовало вьшолнения следующих задач:
1. Исследование структуры азотированного сплава Fe-3%Si. Определение
влияния
окисления
поверхности
сплава
Fe-3%Si
на
кинетику
процесса
азотирования. Изучение поведения азота в техническом сплаве Fe-3%Si при
высокотемпературном отжиге.
2. Исследование влияния термической обработки горячекатаного подката,
деформационного старения при холодной прокатке и отжига для нормального
роста
зерен
на
формирование
структуры
электротехнической
анизотропной
стали,
и
магнитных
изготовляемой
по
свойств
методу
приобретенного ингибитора.
3. Оценка возможности улучшения магнитных свойств Э А С нитридномедного варианта производства за счет использования процесса азотирования.
Научная новизна. В работе впервые были получены следующие результаты:
1. Установлено, что азотирование технического сплава Fe-3%Si при
температурах 500...800°С приводит к формированию в подповерхностной
области полосы большого количества частиц мелкодисперсной фазы — нитрида
кремния Si3N4.
2. Показано, что для успешной реализации процесса азотирования сплава
Fe-3%Si необходимо избегать значительного окисления поверхности металла,
происходящего
в
ходе
предварительного
обезуглероживающего
отжига.
Основным препятствием для проникновения азота в металл в этом случае
является оксид кремния SiOi, присутствующий на поверхности сплава в виде слоя
толщиной несколько микрометров и представляющий собой место выделения
большого
количества
дисперсных
частиц,
образующих
сложную
лабиринтообразную структуру.
3. Определено, что отжиг горячекатаной полосы, деформационное старение
во время холодной прокатки, а также собирательная рекристаллизация зерен,
проходящая
непосредственно
отжигом стали, способствуют
перед
окончательньпи
образованию
высокотемпературным
более совершенной ребровой
текстуры вторичной рекристаллизации при изготовлении электротехнической
анизотропной стали по методу приобретенного ингибитора.
4. Показано, что азотирование технического сплава Fe-3%Si после отжига
на первичную рекристаллизацию, способствует протеканию аномального роста
большего количества кристаллитов совершенной ориентировки {110}<001>, что
приводит к измельчению среднего размера зерна готовой Э А С нитридно-медного
варианта производства, определяя тем самым снижение ее магнитных потерь.
5.
Предложена
гипотеза
о
механизме
протекания
вторичной
рекристаллизации в техническом сплаве Fe - 3% Si, приводящей к возникновению
совершенной
однокомпонентной
текстуры
электротехнической анизотропной стали.
{110}<001>
в
готовой
Практическая ценность.
Определены оптимальные режимы операций метода
приобретенного
ингибитора, воспроизводимые в отечественных промышленных условиях и
позволяющие
изготовлять
сталь
по
своим
магнитным
характеристикам
соответствующую сталям коммерческого класса.
Предложены методы улучшения магнитных свойств Э А С нитридномедного варианта за счет использования химико-термической обработки после
обезуглероживающего, а также во время высокотемпературного отжигов, дающие
возможность изготовлять сталь толщиной 0.23 мм.
Показано,
что
при
вакуумно-плазменной
очистке
от
окалины
горячекатаного подката электротехнической анизотропной стали, в отличие от
традиционного
кислотного
травления,
облегчается
реализация
процессов
обезуглероживания и азотирования технического сплава Fe - 3%Si в ходе
последующих обработок.
Апробация работы. Материалы работы были доложены и обсуждены на I V
региональной ппсоле-семинаре «Фазовые и структурные превращения в сталях»,
Магнитогорск, 2005; на IV, V и V I Уральской школе - семинаре металловедов молодых ученых, Екатеринбург, 2002, 2003, 2004; на V отчетной конференции
молодых ученых, Екатеринбург, 2003; на региональной научной конференции
«Студент и научно-технический прогресс», Екатеринбург, 2002.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,
заключения и списка литературы из 113 наименований, изложена на 136
страницах, содержит 36 рисунков и 14 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во
введении
обоснована
актуальность
выбранной
темы
сформулирована ее цель, научная новизна и практическая значимость.
работы,
1. ОБЗОР Л И Т Е Р А Т У Р Ы
В первой главе приведен обзор литературы и даны общие представления,
касающиеся химических составов, технологий изготовления, а также структуротекстурных преобразований, имеющих место на каждом из этапов обработки
электротехнических анизотропных сталей.
2. М А Т Е Р И А Л Ы И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
В
качестве
материала
горячекатаного сплава
для
исследования
использовали
образщл
Fe-3%Si с варьируемыми концентращыми углерода,
кремния, меди, алюминия и азота. Толщина горячекатаных полос составляла
2.3...2.6 мм. Часть образцов после завершения горячей прокатки в чистовой
группе клетей подвергали нескольким вариантам термической обработки.
Образцы, используемые для исследований, подвергали очистке от окалины
путем травления в подогретой до 60...95'*С 25-процентной серной кислоте.
Исключение составляет часть образцов, проходившая операцию очистки от
окалины путем обработки низкотемпературной плазмой.
Для исследования структуры и текстуры технического сплава Fe-3%Si
использовали металлографический, микрорентгеноспектральный, химический,
дифракционный и магнитный методы анализа.
Основная доля исследований осуществлялась в лабораторных условиях,
однако часть экспериментов проводили в промышленных условиях.
В лабораторных условиях магнитные свойства - магнитную индукцию В^о,
Bgoo, В2500 и удельные потери Pi^/so» Pi,7/5o измеряли на образцах Эпштейна
(полоски 280x30 мм) на однополосном аппарате TWM-8S. Определение
магнитных характеристик в ходе промышленных экспериментов осуществляли на
ахшарате Эпштейна (установка У 5033) на пробах по 0.5 кг (наборе полосовых
образцов) согласно ГОСТ 12119.
8
3. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ
АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
ПРОЦЕССА АЗОТИРОВАНИЯ
В
третьей
главе
работы
представлены
результаты
исследования
возможностей повышения концентрации азота в техническом сплаве Fe-3%Si за
счет химико-термической обработки, типа образующихся при этом фаз и
поведения азота во время высокотемпературного отжига.
Установлено,
что
при проведении азотирования
сплава Fe-3%Si
в
подповерхностной области образцов формируется большое количество частиц
мелкодисперсной
фазы
-
нитрида
кремния
81зН4,
располагающихся
преимущественно по границам зерен.
Существенное влияние на кинетику процесса азотирования оказывает
состояние поверхности полосы перед химико-термической обработкой (ХТО).
При осуществлении Х Т О после обезуглероживающего отжига (ОО) сплава Fe3%Si основньпи препятствием для диффузии атомов азота внутрь сплава являются
частицы диоксида кремния Si02. В процессе ОО на поверхности металла
образуется слой толщиной несколько микрометров, представляющего собой
место выделения большого количества дисперсных частиц SiOa, имеющих
глобулярную и пластинчатую формы, образуюшдх сложную лабиринтообразную
структуру (рис. 1).
Во время химико-термической обработки диффузия атомов азота внутрь
металла идет между частицами Si02. Увеличение их количества, которому может
способствовать
повышение
окислительного
потенциала
атмосферы
обезуглероживающего отжига, а также сохранение высокой концентрации
кремния на поверхности сплава, происходящее в случае кислотного удаления
окалины
с
горячекатаного
подката,
приводит
к
увеличению
длины
диффузионного пути для атомов азота. Вследствие этого, насыщение сплава Ре3%Si азотом во время Х Т О затрудняется.
Микроструктура поверхностного слоя сплава Fe-3%Si после
обезуглероживающего отжига (х 20 000)
Рис. 1
Преимуществом вакуумно-плазменного удаления окалины с горячекатаного
подката Э А С является то, что оно приводит к восстановлению окалины и
образует обогащенный по железу и обедненный по кремнию поверхностный слой
металла. Результатом этого является
образование
существенно
меньшего
количества оксидов кремния в поверхностных слоях полосы во время 0 0 , что
обеспечивает необходимое насыщение сплава азотом в ходе Х Т О независимо от
окислительного потенщ1ала атмосферы обезуглероживающего отжига.
Образующаяся в процессе азотирования нитридная фаза Si3N4 нестабильна
при температурах выше 700°С. Вследствие этого высокотемпературный отжиг
сплава
Fe-3%Si
сопровождается
диссоциацией
данного
соединения
и
высвобождением азота. Основная доля азота покидает металл и уходит в
атмосферу отжига, однако другая его часть в количестве, определяемом
содержанием алюминия и стехиометрией ингибиторной фазы A1N, остается в
сплаве в виде мелкодисперсных часпщ, необходимых для препятствия развитию
нормального роста зерен. Таким образом, перед началом протекания вторичной
рекристаллизации
концентрация азота в
металле практически
определяется концентрацией кислоторастворимого
алюминия, тем больше азота.
полностью
алюминия, чем больше
10
4. ФОРМИРОВАНИЕ С Т Р У К Т У Р Ы И М А Г Н И Т Н Ы Х СВОЙСТВ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ, ПРОИЗВОДИМОЙ ПО
МЕТОДУ ПРИОБРЕТЕННОГО ИНГИБИТОРА
Четвертая глава работы посвящена исследованию формирования структуры
и текстуры электротехнической анизотропной стали, изготовляемой по методу
приобретенного ингибитора, во время таких операций обработки как отжиг после
горячей прокатки (ОПТ), деформационное старение во время холодной прокатки,
а
также
отжиг
для
нормального
роста
зерен
(НРО).
Структуро-
и
текстурообразование в сплаве Fe-3%Si, происходяпще во время указанных
переделов, остаются, на сегодняшний день, малоизученными, а их влияние на
формирование совершенной ребровой текстуры и уровня магнитных свойств
готовой ЭАС не всегда понятным.
Отжиг после горячей прокатки технического сплава Fe-3%Si, являясь по
сути кратковременным высокотемпературной обработкой со сложным законом
охлаждения, приводит к более равномерному распределению азота по объему
металла, что увеличивает эффективность работы ингибиторной фазы. В процессу
ОПТ происходит обезуглероживание поверхностных слоев полосы, приводящее к
увеличению размеров расположенных в них зерен, обладающих ребровой
ориентировкой (рис. 2). Это имеет положительное влияние с точки зрения более
стабильного воспроизводства в стали при последующих обработках ориентировки
{П0}<001>.
При использовании отжига горячекатаной полосы в технологическом цикле
производства Э А С по методу приобретенного ингибитора снижается размер зерна
готового
металла,
вторично
рекристаллизованная
макроструктура
характеризуется развитыми, изрезанными зеренными границами, а также
мелкими кристаллитами в
гистерезисную
теле крухшых зерен, что заметно сокращает
составляющую
потерь
измельчения доменной структуры стали.
при
перемагничивании
вследствие
11
Влияние отжига после горячей прокатки на структуру и текстуру горячекатаного
подката ЭАС, изготовляемой методом приобретенного ингибитора
Рис. 2.
Отрицательным
эффектом
ОГП
является
рассеяние
текстуры
горячекатаного подката, в том числе и ее ребровой составляющей (рис. 2).
Быстрая
закалка
после отжига горячекатаной полосы способствует
фиксации в твердом растворе (феррите) атомов углерода, наличие которьк
является необходимым для реализации деформационного старения металла при
последующей холодной прокатке.
Применение
анизотропной
деформационного
старения
стали по методу приобретенного
в
процессе
изготовлении
ингибитора обеспечивает
существенное повышение ее магнитных свойств независимо от типа термической
обработки горячекатаного подката (рис. 3).
Механизм влияния деформационного старения на формирование более
высоких свойств готовой ЭАС на сегодняшний день не ясен, однако ее
применение
приводит
к
увеличению
интенсивности
октаэдрических
составляющих текстуры холоднокатаного металла. Более интенсивно этот эффект
проявляется при использовании отжига после горячей прокатки.
Ориентировка {111 }<110> - одна из основных компонент текстуры металла
после холодной деформации. Во время протекания первичной рекристаллизации в
сплаве Fe-3%Si она переходит в {111}<112>. Зерна этой ориентировки являются
наиболее легко поглощаемыми при аномальном росте зерен с ориентировкой
12
{110}<001>, следовательно, увеличение удельного объема металла, занимаемого
октаэдрическими компонентами, способствует увеличению вероятности развития
вторичной рекристаллизации с образованием более совершенной ребровой
текстурой.
Влияние деформационного старения на магнитные свойства ЭАС,
изготовляемой по методу приобретенного ингибитора
В800тах,
1.95
гп
гп+тсм
га+огп
Схема термической обработки горячекатаного подката
I без деформационного старения Ш с деформационным старением
m - горячая прокатка с температурой смотки 580°С;
Г П + Тем - горячая прокатка с повышенной температурой смотки - 720°С;
Г П + о т - горячая прокатка с отжигом после горячей прокатки.
Рис.3
Отжиг для нормального роста зерен, осуществляемый непосредственно
перед
высокотемпературной
обработкой
анизотропной
стали,
позволяет
увеличить объем металла, занимаемый ориентировками типа {111}<112>, уже
после завершения первичной рекристаллизации.
Наилучшие магнитные свойства были получены на образцах, проходивших
отжиг после горячей прокатки, деформахщонное старение во время холодной
прокатки, а также отжиг для нормального роста зерен при температуре SSCC.
Размер зерна данных образцов перед началом вторичной рекристаллизации
13
составлял ~ 22 мкм (рис. 4). Повышение тевкшературы
НРО
выше
SSO^C
нецелесообразно, так как может привести к началу процессов растворения и
коагуляции частиц ингибиторной фазы A1N.
Влияние температуры отжига для нормального роста зерен на размер зерна перед
вторичной рекристаллизацией и конечные магнитные свойства готовой ЭАС
-В800,НРО
825
$50
-В800,безНРО ~ * - 0 з
875
900
Температура НРО, "С
Рис.4
5. ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТИРОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ
НИТРИДНО-МЕДНОГО ВАРИАНТА ИНГИБИРОВАНИЯ
Вероятность развития аномального роста зерен ребровой ориентировки во
время высокотемпературного отжига ЭАС нитридно-медного варианта (особенно
в толщинах 0.27мм, 0.23 мм) зачастую оказывается слишком мала из-за малой
эффективности ингибиторной фазы AIN. Это является следствием недостаточного
содержания азота в стали, вьшлавляемой кислородно-конвертерным способом.
Применение
эффективность
операции
азотирования
стали,
позволяющее
увеличить
ингибиторной фазы на более поздних этапах обработки,
возможно, позволило бы избежать данных затруднений и существенно увеличить
вероятность протекания аномального роста зерен в тонколистовой стали.
14
Осуществление химико-термической обработки сплава Fe-3%Si после
обезуглероживающего
отжига,
в
соответствии
с
технологией
метода
приобретенного ингибитора, действительно позволяет повысить эффективность
ингибиторной фазы, что выражается в увеличении вероятности протекания
вторичной рекристаллизации по всему объему металла не только в толщине 0.30
мм, но и в толщине 0.23 мм. Также использование азотирования приводит к
уменьшению
среднего
размера
вторичнорекристаллизованных
зерен, что
оказывает положительное влияние на снижение величины ваттных потерь
готовой ЭАС.
Для
максимально
способности
частиц
эффективного
второй
фазы
использования
ХТО
ингибирующей
целесообразно
осуществлять
непосредственно перед началом вторичной рекристаллизации.
Азотирование
холоднокатаного
металла
до
отжига
на
первичную
рекристаллизацию (ПР) препятствует развитию как ребровой, так октаэдрической
составляющей текстуры ПР, причем интенсивность последней снижается в
существенно большей степени (табл. 1). Текстура вторичной рекристаллизации в
этом
случае
отличается
значительным
рассеянием,
на
макроструктуре
присутствуют участки нормального роста зерен.
Осуществление операции азотирования после отжига на ПР не оказывает
какого-либо
влияния
на
формирование
первичнорекристаллизованной
матрицы
структуро-текстурного
металла.
Высокие
состояния
интенсивности
ребровой и октаэдрической составляющих текстуры ПР (табл. 1) способствуют
протеканию аномального роста зерен ориентировки {110}<001> по всему объему
металла,
обеспечивая
высокое
совершенство
текстуры
вторичной
рекристаллизации.
Для ЭАС нитридно-медного варианта большое значение имеет скорость
нагрева при отжиге на ПР. Быстрый нагрев приводит к взрывному характеру
роста большого количества зародышевых центров как совершенных, так и
рассеянных ориентировок, чго определяет некоторое снижение интенсивностей
15
ребровой и октаэдрической текстурных составляющих. В условиях медленного
нагрева, по всей видимости, преобладают процессы селективного роста более
совершенных субзерен ориентировок {110}<001> и {111}<112>, интенсивность
которых в текстуре первичной рекристаллизации заметно повьппается (табл. 1).
Таблица 1
Средние интенсивности компонент текстуры первичной рекристаллизации
образцов в зависимости от схемы экспериментальной обработки
Комповекгы
текстуры ПР
{110}<001>
{110}<112>
{111}<112>
{111}<110>
{100}<011>
{100}<023>
Режимы обработки
Быстрый нагрев на ПР
Медленный нагрев на П Р
(0.0047с)
(157с)
2ХП-11Р2ХП-ХТО2ХП-ХТО2ХП-ПРПР-ВР
ХТО-ВР
ХТО-ВР
ПР-ВР
1.7
1.2
1.1
1.5
1.2
0.9
1.0
1.3
2.4
3.7
2.6
4.4
3.1
3.6
3.3
4.7
1.7
2.1
2.2
2.1
1.6
2.0
2.1
2.0
Оригинальным способом осуществления ХТО технического сплава Fe-3%Si
во время высокотемпературного отжига является использование азотсодержащих
компонентов термостойкого покрытия металла, обеспечивающих выделение
свободного азота в интервале температур ТОС-РОО^С. Это позволяет повысить
эффективность ингибиторной фазы непосредственно перед началом процесса
вторичной рекристаллизации.
Экспериментальные данные, полученные в пятой главе работы, позволили
сформулировать гипотезу о механизме протекания вторичной рекристаллизации в
техническом сплаве Fe-3% Si. Предполагается, что основную роль в развитии
аномального роста зерен ориентировки {110}<001> играет их ближайшее
текстурное окружение. При условии формирования стыка границ зерен,
образуемого ребровым зерном и как минимум двумя
зернами других
ориентировок, имеющих с ним специальные границы (Sj, S9), а между собой
имеющих высокоугловую границу общего типа (рис. 4), развитие процесса
вторичной рекристаллизации будет происходить путем увеличения размеров
ребрового зерна за счет движения стыка границ в сторону уменьшения длины
16
границы общего -шла и одновременного увеличения
протяженности
специальных границ. Движущей силой процесса является уменьшение величины
свободной энергии состояния системы при замене высокоугловых границ общего
типа специальными границами. Получив размерное преимущество над зернами
окружающей матрицы, зерно {110}<001> продолжает свой аномальный рост за
счет движения теперь уже высокоугловых границ.
Схема предполагаемой текстурной комбинации зерен (тройной стык),
благоприятной для начала аномального роста кристаллита
ориентировки (110)[001]
(9922}<755>
(778}<447>
2з, 29. - специальные границы; Еоо - граница общего типа;
■*
- величина энергии состояния отдельного типа граншрл
<—
- результирующая величин энергий границ, входящих в тройной узел,
определяющая направление его движения во время аномального
роста зерен
Рис.4
17
ОБЩИЕ В Ы В О Д Ы
1. Установлено, что азотирование технического сплава Fe-3%Si при
температурах 500...800°С приводит к формированию в подповерхностной
области полосы большого количества частиц мелкодисперсной фазы — нитрида
кремния 81зК4. Данный процесс может быть затруднен вследствие окисления
поверхности
металла,
происходящего
в
ходе
предварительного
обезуглероживающего отжига. ОСНОВНЬПЙ препятствием для проникновения азота
в металл в этом случае является оксид кремния Si02, присутствующий на
поверхности полосы в виде слоя толщиной несколько микрометров, состоящего
из дисперсных частиц, образующих сложную лабиринтообразную структуру.
2.
Показано, что в процессе высокотемпературного отжига при нагреве
ранее азотированного
технического
сплава Fe-3%Si
в
нем наблюдается
уменьшение концентрации азота (за счет ухода последнего в атмосферу). Перед
началом реализации процесса аномального роста зерен (температура ~ 900°С)
остаточное количество азота в сплаве, независимо от его исходной величины,
соответствует концентрации алюминия.
3. Продемонстрировано,
что
применение
в
технологическом цикле
производства Э А С методом приобретенного ингибитора операций а)отжига
горячекатаной полосы; б)деформационного старения металла во время холодной
прокатки и
в)отжига для нормального
роста зерен способствует
более
стабильному воспроизводству ребровой ориентировки в течение всего цикла
обработки стали и создает текстурные предпосылки для аномального роста
большего
количества
зерен ориентировки
{110}<001>, чем обеспечивает
достижение более высоких магнитных свойств готовой ЭАС.
4. Показано, что наиболее благоприятньпл с точки зрения уровня магнитных
свойств электротехнической анизотропной стали нитридно-медного варианта
производства является осуществление химико-термической обработки после
отжига на первичную рекристаллизацию, проведенного с медленньпл нагревом. В
этом
случае
без
изменений
структуро-текстурного
состояния
18
первичнорекристаллизованного металла происходит увеличение эффективности
ингибиторной фазы, что обеспечивает аномальный рост большего количества
кристаллитов ориентировки {110}<001>, способствует увеличению степени
совершенства текстуры и уменьшению среднего размера зерна готовой ЭАС.
5.
Предложена
гипотеза
о
механизме
протекания
вторичной
рекристаллизации в техническом сплаве Fe - 3% Si, приводящей к возникновению
совершенной
однокомпоненгной
текстуры
(110}<001>
в
готовой
электротехнической анизотропной стали.
6. Разработаны методы азотирования электротехнической анизотропной
стали нитридно-медного варианта после обезуглероживающего, а также во время
высокотемпературного отжигов. Оба варианта химико-термической обработки
позволяют
не только повысить эффективность
ингибиторной фазы A1N,
увеличивая тем самым полноту и вероятность реализации аномального роста
зерен совершенной ребровой ориентировки, но и открывают возможность
изготовлять ЭАС толщиной 0.23 мм, обладающую более высокими магнитными
свойствами.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:
1. О возможности улучшения качества электротехнической анизотропной стали
нитридно-медного варианта ингибирования за счет использования процесса
азотирования/ Лобанов М. Л., Гомзиков, А.И., Первушина О. В., Акулов С В . //
Известия ВУЗов. Черная металлургия. 2004 г., № 8, С. 24.. .30.
2. Обезуглероживающий отжиг технического сплава Fe-3%Si /Лобанов М. Л.,
Гомзиков, А.И., Пятыгин А.И., Акулов СВ.// МиТОМ. 2005 г. №10 С. 40. ..45.
3. Лобанов М.Л., Гомзиков А.И. Формирование текстуры в электротехнической
анизотропной стали // В сб. Фазовые и структурные превращения в сталях.
Вьшуск 4. Магнитогорский дом печати. 2005 г. С. 119.. .156.
4. Гомзиков А.И.. Грушаана Н.Н. Азотирование технического сплава Fe-3%Si // В
тезисах докладов региональной научной конференции «Студент и научнотехнический прогресс», Екатеринбург: Г О У УГТУ-УПИ, 2002 г., С.42.
5. Гомзиков А.И., Акулов С В .
Возможности улучшения качества
электротехнической анизотропной за счет использования процесса азотирования
19
// В тезисах докладов «IV Уральская школы - семинара металловедов молодых ученых», Екатеринбург, 18-23 нояб., 2002 г., с. 42.
6. Акулов С В . , Гомзиков А.И. Исследование процессов окисления технического
сплава Fe-3%Si // В тезисах докладов «IV Уральская школы - семинара
металловедов - молодых ученых», Екатеринбург, 18-23 нояб., 2002 г., С. 97.
7. Гомзиков А.И., Лобанов М.Л. Технология производства электротехнической
анизотро1шой стали с использованием процессов химико-термической обработки
// В тезисах докладов региональной научной конференции «Студент и научнотехнический прогресс», Екатеринбург: ГОУ УГГУ-УГШ, 2002 г. С. 41.
8. Лобанов М.Л., Гомзиков А.И., Шерстобитова М.В. Вакуумно-плазменная
обработка поверхности электротехнической стали // В тезисах докладов
«V Уральская школы - семинара металловедов - молодых ученых»,
Екатеринбург, 17-22 нояб., 2003 г., С. 26.
9.
Гомзиков
А.И.,
Попов
А.А.
Вакуумно-плазменная
обработка
электротехнической анизотропной стали // Научные труды пятой отчетной
конференции молодых ученых: Сб. статей в 2 ч., Екатеринбург: ГОУ НПО УГТУУПИ,2003г.,Ч.1,С. 134...135.
10. Гомзиков А.И., Редикульцев А.А. Влияние азотирования и скорости нагрева
при отжиге на первичную рекристаллизацию на процесс текстурообразования в
техническом сплаве Fe-3%Si // В тезисах докладов «VI Уральская школы семинара металловедов - молодых ученых», Екатеринбург, 2-4 нояб., 2004 г.,
С. 7.
11. Гомзиков А.И., Лобанов М.Л., Редикульцев А.А. О механизме текстурной
наследственности в техническом сплаве Fe-3%Si // В тезисах докладов «VI
Уральская школы - семинара металловедов - молодых ученых», Екатеринбург,
2-4 нояб., 2004 г., С. 46.
Г212б5
РНБ Русский фонд
2006-4
22890
Подписано в печать 28.10.2005
Бумага типографская
УЧ.-ИЗД. л. 2,0
Формат 60x84 1/16
Плоская печать
Тираж 100
Усл.печ.л. 2,23
Заказ 172
Редакционно-издательский отдел ГОУ ВПО УГТУ-УПИ
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Ризография Н И Ч УГТУ-УПИ
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Цена «С»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
771 Кб
Теги
bd000102681
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа