初始柱状晶对无取向电工钢相变柱状晶的影响规律及其形成机理研究

The initial columnar grains are generally found in the cast ingots and slabs of non-oriented electrical steels. Due to preferential growth of the initial columnar grains, the texture of them is characterized as {100}-fiber. On the other hand, {100} or {110}-textured columnar grains can be obtained by controlling the process parameters during phase transformation for non-oriented electrical steels, which can give excellent magnetic performances. However, the effect of the initial columnar grains on the microstructure and texture of them from phase transformation in non-oriented electrical steels has been rarely reported. Therefore, the project intends to study the influence regulation and mechanism of initial columnar grains on microstructure and texture for them from phase transformation in the Fe-0.5%Mn non-oriented electrical steels. The main research contents are as follows: (1) the microstructure and texture evolution of initial columnar grains during hot rolling and cold rolling; (2) the influence law of hot rolling and cold rolling for initial columnar grains on microstructure and texture for them from phase transformation. According to the above research results, analyses the influence of rolling deformation for initial columnar grains on the orientation preference and growth behavior of nuclei as well as texture for them during phase transformation, reveals the influence regulation of rolling deformation for initial columnar grains on microstructure and texture for them from phase transformation, and investigates the formation mechanism of microstructure and texture for columnar grains during phase transformation. The research results will offer a new perspective on the development of new types of non-oriented electrical steels with low core loss and high magnetic induction.

初始柱状晶广泛存在于无取向电工钢的铸锭和连铸坯中，由于凝固过程中的取向择优生长，其往往表现出强的{100}织构。同时，通过控制无取向电工钢相变时的工艺参数，能够制备出{100}或{110}织构柱状晶组织，显著的改善了磁性能。但目前关于初始柱状晶对相变柱状晶组织和织构影响的研究还鲜见报道。因此，本项目拟以Fe-0.5%Mn无取向电工钢为研究材料，开展如下研究：(1)热轧、冷轧变形时初始柱状晶组织和织构的演变规律；(2)初始柱状晶的热轧、冷轧变形对相变柱状晶组织和织构的影响规律。根据以上研究结果，分析初始柱状晶的轧制变形对相变过程中柱状晶组织核心的取向选择、长大行为和织构形成的影响，揭示其对相变柱状晶组织和织构的影响规律，进一步探究相变过程中柱状晶组织和织构的形成机理，相关的成果将对新一代低铁损高磁感无取向电工钢的研究与开发具有重要的理论意义和重大的工程价值。

初始柱状晶广泛存在于无取向电工钢的铸锭和连铸坯中，由于凝固过程中的取向择优生长，其往往表现出强的{100}织构。本项目将无取向电工钢的初始凝固柱状晶和冷却相变过程中形成的柱状晶组织与织构联系起来进行了系统的研究，发现：（1）铸锭初始凝固柱状晶奥氏体相区热轧压下率对相变柱状晶组织和织构的影响不大，铁素体相区小压下量热轧有利于形成高GOS值高能晶粒，并通过“遗传”作用促进细小{100}织构柱状晶的形成；（2）铸锭初始凝固柱状晶冷轧压下率对再结晶和相变组织和织构均有显著的影响，冷轧所产生的高GOS值的高能晶粒具有“遗传”特性，能够在“相变快速加热→高温奥氏体阶段保温→相变冷却”三个热处理阶段所对应的“再结晶铁素体晶粒→奥氏体晶粒→相变铁素体晶粒”转变过程中进行“遗传”；（3）铸锭初始柱状晶经过大压下率冷轧后，冷却相变过程中能够在表面形成大量的高GOS值的高能{100}取向核心，驱动晶界发生快速的迁移，使相邻的两个高能晶粒发生相应的“转动”，从而形成小角晶界或亚晶界，甚至晶界消失，促使高能{100}取向柱状晶相变核心合并长大，形成粗大的柱状晶组织；（4）铸锭初始柱状晶冷轧压下率对相变柱状晶组织形态和Σ3晶界形成有显著的影响，当铸锭冷轧压下率较高时，在粗大柱状晶组织内部和晶界处出现了大量的“细长形”柱状晶或“岛状”的近似柱状晶组织；（5）铸锭初始柱状晶冷轧过程中产生的形变储存能能够“遗传”至高温奥氏体组织，高GOS值的高能奥氏体晶粒在氢气/金属表面的作用下发生晶粒的相互合并长大，形成粗大的柱状奥氏体晶粒，在K-S关系的作用下，最终在粗大奥氏体柱状晶“母体”内残留形成具有Σ3晶界的“岛状”的低GOS值低能铁素体柱状晶或者低能量的Σ3晶界，相关的研究成果将对新一代低铁损高磁感无取向电工钢的研究与开发具有重要的理论意义和重大的工程价值。