电工钢热轧板最佳退火工艺的选择

　　电工钢是一种广泛应用于发电机组中的材料，该材料由于具备优良的磁性能而受到人们的广泛关注，但其具备较强的脆性，加工性能较差成为了其进一步发展的瓶颈。 通过学者的不断努力，已经通过对热轧电工钢板进行退火处理，通过摸索其组织中的有序相、无序相与其脆性之间的关系来实现 Fe-Si无序相区淬火，消除材料的加工硬化，是改善电工钢板材塑性的关键步骤，但目前该方面的研究尚未达到工业生产的需求，因此非常有必要对其热轧板的退火工艺进行更为深入的研究。

　　退火处理是提高电工钢板塑性的关键工艺步骤，因此本文以一种工业化的电工钢板为实验材料，通过不同的退火处理工艺来处理热轧态高硅钢板，探究退火加热温度及保温时间对电工钢热轧板组织和性能的影响，并在此基础上指出最佳退火处理工艺范围。

　　1、试验材料与方法

　　实验材料为一种市场上成熟的热轧态 6.5％Si（质量分数）电工钢板，板材尺寸约为 30 mm×30 mm×1 mm，对热轧板进行退火处理，退火温度及时间具体参数如表 1 所示。

表1 热处理工艺参数

　　将退火前后的试样制成金相样，然后利用光学显微镜、维氏显微硬度计、扫描电镜等手段对退火前后试样的组织和性能进行检测分析。

　　2、试验结果及讨论

　　（1）显微组织

　　热轧态试样经退火处理后的金相组织如图 1 所示，并对各试样的晶粒尺寸进行统计，如图 2 所示。

　　如图 1 所示， 随着退火保温时间的延长和保温温度的升高，试样组织中的晶粒逐渐变为等轴晶粒，且尺寸逐渐增大。 经过 850 ℃-60 s 退火处理后，热轧电工钢板的组织已完成静态再结晶， 这主要是由于热轧带的形变量较大，其晶粒储存的变形能较高，因此触发其组织晶粒发生再结晶所需的条件较低。

　　材料已完成再结晶后，其晶粒长大的速度随着温度的升高呈指数倍加大，因此其组织中的大晶粒会急速长大并吞并周围的小晶粒，过度长大的晶粒会恶化材料的加工性能，导致材料脆性增大，容易开裂变形。 结合试样的微观组织结构，该电工钢较为合适的退火处理工艺是在 850 ℃下保温 90 s， 温度过高容易导致材料脆性。 通过图 2 的定量统计可知，随着退火温度的上升和退火时间的延长，材料的晶粒尺寸增大，而且相对而言，退火温度对材料组织再结晶的影响更为强烈。

图1 试样经不同退火工艺处理后的金相组织

图2 各试样退火后的平均晶粒尺寸统计

　　（2）显微硬度

　　要高于 850 ℃-60 s 退火后的硬度，同种现象在900 ℃-90 s 和 850 ℃-90 s 中也可以发现。 退火温度的升高导致材料的硬度出现一定程度的上升，其主要原因是该温度区域发生了无序相向有序相的转变，由于晶格畸变导致材料的硬度 出 现 轻 度上升。

图3 各试样的显微硬度

　　（3）扫描电镜及能谱分析

　　对热轧态及退火态试样进行扫描电镜观察及EDS 能谱分析，以了解元素的去向及成相规律，热轧态及 850 ℃-60 s 退火态试样的 SEM 图像及对应的能谱分析分别如图 4 和图 5 所示。

　　从图 4（a）中可见热轧试样表面出现了明显的衬度差别，对其进行能谱分析，如图 4（b）所示，晶界处白亮部分元素含 Fe、Cu、Si，而衬度较暗的部分则无 Cu 元素。

　　从图 5（a）中可以看出，退火后试样形貌无明显衬度差别，对其进行面扫描分析可看出，试样经热处理后组织中的 Fe、Si、Cu 等元素分布较为均匀，如图5（b）、5（c）和 5（d）。 退火处理对热轧态电工钢的合金元素分布有很大影响，通过退火热处理可使试样中Fe、Si 等元素分布更加均匀。

　　3、结语

　　（1）电工钢热轧板在 850 ℃退火 60 s 以上即可完成再结晶，退火温度对材料组织再结晶的影响较退火时间更为强烈；（2）退火温度的上升和退火时间的延长都会导致材料硬度出现下降，退火温度的影响比退火时间对材料的硬度影响更大；（3）退火处理对热轧态电工钢的 Fe、Si 等元素分布更加均匀，该电工钢较为合适的退火处理工艺是 850 ℃-90 s。

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