无取向硅钢奥氏体-铁素体相变取向关系和热轧过程中双相组织织构演变规律研究

The texture of non-oriented silicon steel sheet can be improved by austenite / ferrite phase transformation during hot rolling, which further facilitate its magnetic properties. However, due to the absence of available research method, few works are published on austenite / ferrite phase transformation crystallography and dual-phase microstructure & texture evolution during hot rolling in silicon steel (Fe-Si alloy system). Vacuum composite rolling + high temperature diffusion annealing will be used in this project to make Mn & Ni element diffuse and concentrate into austenite phase formed in matrix of silicon steel. In this case, the microstructure and orientation relationship of austenite phase formed at high temperature can be retained owing to promotion of stability. Furthermore, the orientation relationship and microstructure of austenite / ferrite phase transformation in non-oriented silicon steel will be studied comprehensively and systematically. The dual-phase microstructure & texture evolution during hot rolling will be obtained. The reason for improving texture of silicon steel by austenite / ferrite phase transformation during hot rolling will be revealed. This work makes important theoretical and practical senses to the austenite / ferrite phase transformation crystallography and microstructure. It is expected to provide some valuable references for improving texture and magnetic properties of non-oriented silicon steel by austenite / ferrite phase transformation.

无取向硅钢热轧过程中的奥氏体-铁素体相变可改善硅钢带材的织构，从而提高其磁性能。然而，由于缺乏可行的研究手段，目前对于硅钢材料(Fe-Si合金成分体系)奥氏体-铁素体相变晶体学和热轧过程中双相组织织构的研究鲜有报道。本项目拟采用真空复合热轧+高温扩散退火方法，使Mn和Ni元素由合金钢扩散并富集于硅钢基体内形成的奥氏体相中，增强原有奥氏体相的稳定性，从而将硅钢高温形成奥氏体相的微观组织结构和取向关系保留至室温。在此基础上，全面系统地研究无取向硅钢奥氏体-铁素体相变的微观组织结构和取向关系，获得热轧过程中双相组织织构演变规律，揭示热轧过程中奥氏体-铁素体相变改善无取向硅钢织构的原因。本项目工作的实施，将更全面地丰富和完善人们对硅钢材料(Fe-Si合金成分体系)奥氏体-铁素体相变微观组织结构和晶体学的深入认识，为奥氏体-铁素体相变改善无取向硅钢织构和磁性能的研究提供基础性的有益参考。

硅钢在室温条件下均为铁素体单相组织，但是含Mn硅钢在高温热轧过程中，处于奥氏体-铁素体双相区，热轧时奥氏体相的存在会对含Mn硅钢的组织织构及产品的磁性能产生明显影响，有必要对含Mn硅钢的奥氏体相开展系统研究。然而，由于硅钢的奥氏体相仅存在于高温条件下，在室温条件下缺乏可行的研究手段。本项目的研究思路是利用Mn和Ni元素易富集于奥氏体相的特点，通过高温扩散，使Mn和Ni元素进入硅钢的奥氏体相中增强其稳定性，并将其保留至室温。为此，本项目选择了5种不同Mn和Ni含量的合金钢（7%Mn、7%Ni、14%Mn、14%Ni、7%Mn+7%Ni）作为Mn、Ni元素扩散的来源，研究了含Mn硅钢和高Mn、Ni含量的合金钢真空轧制复合方法，并成功制备出复合带材，且该带材仅在高温退火阶段发生Mn和Ni元素向硅钢基体的扩散。然而，复合试样硅钢基体的组织形貌与扩散进入的Mn和Ni元素成分分布没有明显的对应关系：Mn和Ni元素的扩散行为主要受到退火温度和退火时间的影响，其扩散主要局限于结合界面附近。该实验结果未按照项目所设想的Mn和Ni元素富集于高温下硅钢基体的奥氏体相中，并将奥氏体相保留至室温。此外，研究发现扩散退火后复合试样硅钢基体的组织形貌与合金钢Mn和Ni含量及力学性能有关，并从复合轧制不均匀变形角度阐明其原因。本项目研究的科学意义如下：通过真空轧制复合可制备硅钢和高Mn、Ni含量合金钢的复合带材，界面为冶金结合；Mn和Ni元素的扩散仅发生在高温条件下（>900℃），在1200℃扩散时Mn和Ni含量沿扩散方向逐渐降低，扩散层中未产生金属间化合物；通过高温使Mn和Ni元素进入硅钢的奥氏体相中增强其稳定性的设想是不可行的；不均匀变形的引入会对含Mn硅钢的热轧组织产生明显影响。项目研究结果对硅钢复合材料的制备、不均匀变形对含Mn硅钢热轧组织的影响等研究具有一定的借鉴意义。