本發(fā)明涉及一種提高fe-6.5％si鋼板塑性的溫軋工藝，屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高硅鋼一般是指含4.5-6.7wt.％si的fe-si合金，隨著硅含量的增加，電阻率會(huì)不斷升高，因而使得鐵損不斷降低。當(dāng)硅鋼中硅含量提高到6.5wt.％時(shí)，不僅鐵損達(dá)到很低的水平，而且磁致伸縮也會(huì)減小到接近于零，適合于高頻、低噪音、低鐵損的條件下應(yīng)用，用于制造高頻變壓器及電機(jī)的鐵芯、高頻扼流圈、高頻下的磁屏蔽構(gòu)件及電抗器等軟磁材料，近些年成為世界功能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

fe-6.5％si鋼具有十分優(yōu)異的軟磁性能，但是由于b2和do3有序相的存在，導(dǎo)致其室溫加工塑性差，難以通過常規(guī)軋制工藝加工生產(chǎn)符合要求的薄帶或板材，從而限制其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。如果能在傳統(tǒng)軋制工藝的基礎(chǔ)上，研發(fā)出新的軋制工藝，提高產(chǎn)品的塑性加工性能，那么fe-6.5％si鋼的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)被大大拓寬，而且在節(jié)能方面將會(huì)產(chǎn)生難以估量的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種提高fe-6.5％si鋼板塑性的溫軋工藝方法。本發(fā)明所述工藝在580℃～620℃進(jìn)行溫軋，通過形變減小有序疇尺寸，降低有序相含量及有序度，即發(fā)生形變誘導(dǎo)無序化，從而提高合金的塑性。

一種提高fe-6.5％si鋼板塑性的溫軋工藝，所述工藝是將fe-6.5％si鋼板板材于軋機(jī)中進(jìn)行溫軋，所述溫軋條件如下：軋制道次間壓下率為8～10％，軋機(jī)輥速為0.03m/s，在每道次軋制前，將鋼板加熱至580℃～620℃，最終得fe-6.5％si鋼板終軋產(chǎn)品。

本發(fā)明所述“fe-6.5％si鋼板”組成成分及重量百分比含量為：si6.5～6.6％，c<0.01％，mn<0.01％，p<0.01％，s<0.01％，余量fe。

本發(fā)明所用的原材料fe-6.5％si鋼，所述fe-6.5％si鋼的成分除了包含少量的c、s、p等雜質(zhì)元素外，不添加任何的合金元素，最大程度的保護(hù)了fe-6.5％si鋼的軟磁性能。

本發(fā)明所述溫軋工藝所用軋機(jī)為現(xiàn)有技術(shù)中公開的可用于鋼板軋制的軋機(jī)，如四輥冷軋機(jī)。

本發(fā)明所述溫軋工藝所述的溫軋溫度為580℃～620℃，目的是軟化溫軋板的基體組織。雖然位錯(cuò)密度的上升會(huì)造成加工硬化，但變形引起有序程度的破壞會(huì)逐漸降低反向疇區(qū)與非反向疇基體區(qū)域能量狀態(tài)的差異，降低滑移阻力，有利于部分位錯(cuò)在相互斥力作用下獨(dú)立滑移運(yùn)動(dòng)，因此變形反而會(huì)提高基體的塑性變形能力，呈軟化現(xiàn)象；所述的道次間壓下率為8～10％，目的是保證在溫變形過程中，溫軋板的板形良好，不發(fā)生角裂、邊裂等表面缺陷。所述的道次間加熱時(shí)間優(yōu)選為1～3min，目的是為了保證溫軋板達(dá)到所需的溫軋溫度(580℃～620℃)，在恒定的溫軋溫度進(jìn)行反向疇的破碎與位錯(cuò)組態(tài)的變化，從而軟化基體組織，提高其塑性變形能力。

進(jìn)一步地，優(yōu)選所述溫軋條件如下：軋制道次間壓下率為8～10％，軋機(jī)輥速為0.03m/s，在每道次軋制前，將鋼板加熱至600℃，最終得fe-6.5％si鋼板終軋產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，所述溫軋軋制的軋制力優(yōu)選為200～240kn，以保證在軋制過程中板形良好。

進(jìn)一步地，所述fe-6.5％si鋼板板材的厚度為1～3.35mm，優(yōu)選為1mm，1.43mm，2mm或3.35mm。

進(jìn)一步地，所述fe-6.5％si鋼板終軋產(chǎn)品的厚度為0.5mm。

進(jìn)一步地，所述工藝包括退火的步驟：將所述fe-6.5％si鋼板終軋產(chǎn)品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于在950℃保溫1h退火，得fe-6.5％si鋼板產(chǎn)品。

本發(fā)明所述提高fe-6.5％si鋼板塑性的溫軋工藝，優(yōu)選所述fe-6.5％si鋼板板材按下述方法獲得：

將工業(yè)純鐵和純硅按照配比置于真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，加熱溫度為1500℃～1550℃，真空度為0.5×10^-2～0.6×10^-2pa；待熔化至鋼液后進(jìn)行冶煉，并且在冶煉5分鐘后通入惰性氣體，出鋼溫度為1550～1580℃，澆鑄到砂型模中，待鋼液冷卻后脫模；在1250℃下采用空氣自由鍛壓鑄錠，鍛成50mm厚的方坯；將鍛坯在1200℃保溫1h后，在ф450mm×450mm二輥可逆實(shí)驗(yàn)熱軋機(jī)上進(jìn)行無潤滑熱軋并經(jīng)8道次熱軋至4mm，開軋溫度為1150～1200℃，終軋溫度為850～870℃；在1200℃溫度下保溫1h后，在850～950℃下經(jīng)1～4道次熱軋至1～3.35mm，然后空冷至室溫；將熱軋板在950℃保溫1h進(jìn)行?；幚砗?，空冷至室溫，得fe-6.5％si鋼板板材。

所述二次熱軋工序軋制至1～3.35mm，目的在于在熱軋過程中對(duì)組織進(jìn)行細(xì)化，利于后續(xù)溫軋的進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明與常規(guī)冷軋技術(shù)相比較，具有顯著提高fe-6.5％si鋼塑性變形能力的積極效果。這是因?yàn)閒e-6.5％si鋼溫變形軟化機(jī)制為形變誘導(dǎo)無序化和動(dòng)態(tài)回復(fù)。在中溫形變過程中，大量超位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)能有效破碎b2或do3有序相，有序相的含量、尺寸及有序度不斷降低，發(fā)生形變誘導(dǎo)無序化。在形變后期產(chǎn)生了大量的位錯(cuò)胞和亞晶組織，發(fā)生了明顯的動(dòng)態(tài)回復(fù)，使位錯(cuò)密度大大降低，有效消除了部分加工硬化，這兩方面的作用顯著提高了fe-6.5％si鋼的塑性，從而實(shí)現(xiàn)軟化基體組織的作用。整個(gè)軋制工序只需要加熱處理→恒溫溫軋這樣一個(gè)循環(huán)過程，軋制過程簡(jiǎn)易，整個(gè)過程中不引入任何化學(xué)試劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染；本發(fā)明不需要向原有的合金中添加其它合金元素，不會(huì)對(duì)fe-6.5％si鋼的軟磁性能產(chǎn)生影響；因此本發(fā)明所述工藝具有生產(chǎn)成本低、無污染、易于操作、顯著提高軋制fe-6.5％si鋼的塑性等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)例4中的fe-6.5％si溫軋板的反相疇透射電鏡照片；

圖2為本發(fā)明實(shí)例1-4中不同溫軋壓下率的fe-6.5％si溫軋板的三點(diǎn)彎曲性能圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)例1-4中的fe-6.5％si溫軋板與冷軋板的實(shí)物圖，(a)85％壓下率溫軋板；(b)75％壓下率溫軋板；(c)65％壓下率溫軋板；(d)50％壓下率溫軋板；(e)冷軋板。

具體實(shí)施方式

下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

下述實(shí)施例中所述試驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

本實(shí)施方式采用采用tecnaig220透射電子顯微鏡觀察fe-6.5％si溫軋板的反相疇暗場(chǎng)圖像。

本發(fā)明實(shí)施例中按照gb/t232-2010制成矩形標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣，在cmt5105-sans微機(jī)控制電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行三點(diǎn)彎曲測(cè)試。

本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方案為：

一種提高fe-6.5％si鋼板塑性的溫軋工藝，包括下述工藝步驟：

一、將工業(yè)純鐵和純硅按照配比放入真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉，加熱溫度為1500℃～1550℃，真空度為0.5×10^-2～0.6×10^-2pa。待熔化至鋼液后進(jìn)行冶煉，并且在冶煉5分鐘后通入惰性氣體，出鋼溫度為1550～1580℃，澆鑄到砂型模中，待鋼液冷卻后脫模；

二、在1250℃下采用空氣自由鍛鍛壓鑄錠，鍛成50mm厚的方坯；

三、鍛坯在1200℃保溫1h后，在ф450mm×450mm二輥可逆實(shí)驗(yàn)熱軋機(jī)上進(jìn)行無潤滑熱軋并經(jīng)8道次熱軋至4mm，開軋溫度為1150～1200℃，終軋溫度為850～870℃。在1200℃溫度下重新保溫1h后，在850～950℃下經(jīng)1～4道次熱軋至1mm，1.43mm，2mm或3.35mm，然后空冷至室溫；

四、熱軋板在950℃保溫1h進(jìn)行?；幚砗?，空冷至室溫；

五、將?；幚砉ば虻玫降耐嘶鸢暹M(jìn)行酸洗處理后置于加熱爐中加熱至580～620℃，保溫時(shí)間為10～15分鐘，隨后迅速取出并利用四輥冷軋機(jī)進(jìn)行溫軋，道次間加熱時(shí)間為3min使軋板加熱至580～620℃，道次間壓下率為8～10％，軋機(jī)輥速為0.03m/s，fe-6.5％si鋼薄板的終軋厚度為0.5mm，溫軋壓下率分別為50％，65％，75％及85％；

六、在950℃保溫1h最終退火，所有退火工序均在n2保護(hù)氣氛下進(jìn)行。

實(shí)施例1

將工業(yè)純鐵(含99.5wt.％fe)和純硅(含99wt.％si)作為原材料，c、mn、s、p等雜質(zhì)元素的質(zhì)量百分比小于0.01％，按照6.5wt.％si，余量純鐵的配比放入真空感應(yīng)爐熔煉，真空度為0.5×10^-2pa，加熱溫度為1500～1550℃，完全熔化成鋼液后再冶煉5分鐘后通入氬氣，1570℃出鋼將鋼液澆鑄到砂型模中，等鋼液冷卻后脫模；

將鑄錠加熱到1250℃，采用空氣自由鍛鍛壓鑄錠，鍛成50mm厚的方坯；

在1200℃保溫1h后，熱軋階段的開軋溫度為1150℃，在ф450mm×450mm二輥可逆實(shí)驗(yàn)熱軋機(jī)上進(jìn)行無潤滑熱軋并經(jīng)8道次熱軋至4mm，終軋溫度為855℃。在1200℃溫度下重新保溫1h后，在850℃下經(jīng)1道次熱軋至3.35mm，空冷至室溫；

將熱軋板放入加熱爐中進(jìn)行?；幚?，加熱溫度為950℃，保溫1h后，空冷至室溫；

將?；幚砉ば虻玫降?.35mm退火板進(jìn)行酸洗處理后在加熱爐中加熱至600℃，保溫時(shí)間15分鐘，然后迅速取出利用四輥冷軋機(jī)進(jìn)行溫軋，軋制溫度為600℃，軋機(jī)輥速為0.03m/s，軋制力為200kn，每個(gè)道次的壓下率為10％。每個(gè)道次結(jié)束后迅速將軋件加熱爐中，保溫3分鐘，使軋件溫度升至600℃，循環(huán)上述軋制過程，總的壓下率為85％，軋成厚度為0.5mm厚的薄板；

將厚度為0.5mm厚的薄板在950℃保溫1h最終退火，所有退火工序均在n2保護(hù)氣氛下進(jìn)行。

經(jīng)600℃，85％壓下率的溫軋工藝方法獲得的fe-6.5％si鋼薄板的三點(diǎn)彎曲斷裂撓度為11.69mm。如圖2所示，與常規(guī)冷軋得到的fe-6.5％si鋼板的三點(diǎn)彎曲斷裂撓度1.57mm相比，顯著提高了塑性，材料得到了明顯的軟化。

實(shí)施例2

將純硅(含99wt.％si)按照質(zhì)量百分比6.5％，余量工業(yè)純鐵(含99.5wt.％fe)進(jìn)行配比，c、mn、s、p等雜質(zhì)元素的質(zhì)量百分比小于0.01％，放入真空感應(yīng)爐熔煉，真空度為0.5×10^-2pa，加熱溫度為1500～1550℃，完全熔化成鋼液后再冶煉5分鐘后通入氬氣，1580℃出鋼溫度進(jìn)行澆鑄，將鋼液澆鑄到砂型模中，等鋼液冷卻后脫模；

將鑄錠加熱到1250℃，采用空氣自由鍛鍛壓鑄錠，鍛成50mm厚的方坯；

在1200℃保溫1h后，熱軋階段的開軋溫度為1150℃，在ф450mm×450mm二輥可逆實(shí)驗(yàn)熱軋機(jī)上進(jìn)行無潤滑熱軋并經(jīng)8道次熱軋至4mm，終軋溫度為860℃。在1200℃溫度下重新保溫1h后，在850℃下經(jīng)2道次熱軋至2mm，空冷至室溫；

將熱軋板放入加熱爐中進(jìn)行?；幚?，加熱溫度為950℃，保溫1h后，空冷至室溫；

將2mm退火板進(jìn)行酸洗處理后在加熱爐中加熱至600℃，保溫時(shí)間13分鐘，然后迅速取出利用四輥冷軋機(jī)進(jìn)行溫軋，軋制溫度為600℃，軋機(jī)輥速為0.03m/s，軋制力為220kn，每個(gè)道次的壓下率為10％。每個(gè)道次結(jié)束后迅速將軋件加熱爐中，保溫3分鐘，使軋件溫度升至600℃，循環(huán)上述軋制過程，總的壓下率為75％，軋成厚度為0.5mm厚的溫軋薄板。

將厚度為0.5mm厚的薄板在950℃保溫1h最終退火，所有退火工序均在n2保護(hù)氣氛下進(jìn)行。

經(jīng)600℃，75％壓下率的溫軋工藝方法獲得的fe-6.5％si鋼板的三點(diǎn)彎曲斷裂撓度為7.89mm，如圖2所示，與常規(guī)冷軋得到的fe-6.5％si鋼板的三點(diǎn)彎曲斷裂撓度1.57mm相比，顯著提高了材料的塑性。

實(shí)施例3

將工業(yè)純鐵(含99.5wt.％fe)和純硅(含99wt.％si)按照配比，c、mn、s、p等雜質(zhì)元素的質(zhì)量百分比小于0.01％，放入真空感應(yīng)爐熔煉，真空度為0.5×10^-2pa，加熱溫度為1500～1550℃，完全熔化成鋼液后再冶煉5分鐘后通入氬氣，1575℃出鋼將鋼液澆鑄到砂型模中，等鋼液冷卻后脫模；

將鑄錠加熱到1250℃，采用空氣自由鍛鍛壓鑄錠，鍛成50mm厚的方坯。

在1200℃保溫1h后，熱軋階段的開軋溫度為1150℃，在ф450mm×450mm二輥可逆實(shí)驗(yàn)熱軋機(jī)上進(jìn)行無潤滑熱軋并經(jīng)8道次熱軋至4mm，終軋溫度為862℃。在1200℃溫度下重新保溫1h后，在850℃下經(jīng)3道次熱軋至1.43mm，空冷至室溫；

將熱軋板放入加熱爐中進(jìn)行?；幚恚訜釡囟葹?50℃，保溫1h后，空冷至室溫；

將?；幚砉ば虻玫降?.43mm退火板進(jìn)行酸洗處理后在加熱爐中加熱至600℃，保溫時(shí)間12分鐘，然后迅速取出利用四輥冷軋機(jī)進(jìn)行溫軋，軋制溫度為600℃，軋機(jī)輥速為0.03m/s，軋制力為230kn，每個(gè)道次的壓下率為10％。每個(gè)道次結(jié)束后迅速將軋件加熱爐中，保溫2分鐘，使軋件溫度升至600℃，循環(huán)上述軋制過程，總的壓下率為65％，軋成厚度為0.5mm厚的薄板。

將厚度為0.5mm厚的薄板在950℃保溫1h最終退火，所有退火工序均在n2保護(hù)氣氛下進(jìn)行。

經(jīng)600℃，65％壓下率的溫軋工藝方法獲得的fe-6.5％si鋼薄板的三點(diǎn)彎曲斷裂撓度為7.09mm如圖2所示，與常規(guī)冷軋得到的fe-6.5％si鋼板的三點(diǎn)彎曲斷裂撓度1.57mm相比，顯著提高了塑性，材料得到了明顯的軟化。

實(shí)施例4

將工業(yè)純鐵(含99.5wt.％fe)和純硅(含99wt.％si)按照配比，c、mn、s、p等雜質(zhì)元素的質(zhì)量百分比小于0.01％，放入真空感應(yīng)爐熔煉，真空度為0.5×10^-2pa，加熱溫度為1500℃～1550℃，完全熔化成鋼液后再冶煉5分鐘后通入氬氣，1570℃出鋼將鋼液澆鑄到砂型模中，等鋼液冷卻后脫模；

將鑄錠加熱到1250℃，采用空氣自由鍛鍛壓鑄錠，鍛成50mm厚的方坯。

在1200℃保溫1h后，熱軋階段的開軋溫度為1150℃，在ф450mm×450mm二輥可逆實(shí)驗(yàn)熱軋機(jī)上進(jìn)行無潤滑熱軋并經(jīng)8道次熱軋至4mm，終軋溫度為862℃。在1200℃溫度下重新保溫1h后，在850℃下經(jīng)4道次熱軋至1mm，空冷至室溫；

將熱軋板放入加熱爐中進(jìn)行?；幚?，加熱溫度為950℃，保溫1h后，空冷至室溫；

將1mm退火板進(jìn)行酸洗處理后在加熱爐中加熱至600℃，保溫時(shí)間10分鐘，然后迅速取出利用四輥冷軋機(jī)進(jìn)行溫軋，軋制溫度為600℃，軋機(jī)輥速為0.03m/s，軋制力為240kn，每個(gè)道次的壓下率為10％。每個(gè)道次結(jié)束后迅速將軋件加熱爐中，保溫1分鐘，使軋件溫度升至600℃，循環(huán)上述軋制過程，總的壓下率為50％，軋成厚度為0.5mm厚的薄板。

將厚度為0.5mm厚的薄板在950℃保溫1h最終退火，所有退火工序均在n2保護(hù)氣氛下進(jìn)行。

在形變過程破碎b2或do3有序相，不斷減小有序疇尺寸，降低有序相含量及有序度，發(fā)生形變誘導(dǎo)無序化，經(jīng)600℃溫軋工藝方法得到的fe-6.5％si鋼b2反相疇如圖1所示。本實(shí)施方式所得fe-6.5％si鋼溫軋板的三點(diǎn)彎曲性能測(cè)試結(jié)果如圖2所示，經(jīng)600℃，50％壓下率的溫軋工藝方法獲得的fe-6.5％si鋼溫軋板的三點(diǎn)彎曲斷裂撓度為6.53mm。與常規(guī)冷軋得到的fe-6.5％si鋼板的三點(diǎn)彎曲斷裂撓度1.57mm相比，塑性得到了明顯提升，表明600℃溫軋軋制工藝方法比常規(guī)冷軋更能提高fe-6.5％si鋼的塑性，降低有序相含量及有序度。