تاثیر فرایند مکانیکی- حرارتی بر بافت و خواص مغناطیسی فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار حاوی 1% سیلیسیم
علی سنبلی
1
(
دانشگاه صنعتی اصفهان
)
محمدرضا طرقی‌نژاد
2
(
دانشیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان
)
حسین ادریس
3
(
استاد / دانشگاه صنعتی اصفهان
)
جرزی اسپونار
4
(
دانشگاه ساسکاچوان
)
کلید واژه: فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار, بافت, نورد متقاطع, ناهمسانگردی مغناطیسی,
چکیده مقاله :
در بین روش‌هایی که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است به‌نظر می‌رسد که نورد متقاطع روشی محتمل و نویدبخش در جهت بهبود خواص مغناطیسی فولادهای الکتریکی غیرجهت‌دار از طریق توسعه بافت مطلوب در این فولادها می‌باشد. اما جزئیات این روش هنوز مشخص و واضح نیست. در این تحقیق یک فرایند مکانیکی- حرارتی در جهت ساخت فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار حاوی 1% سیلیسیم با خواص مغناطیسی مطلوب (حداقل ناهمسانگردی مغناطیسی) پیشنهاد شد و چگونگی تاثیر این فرایند بر بافت و خواص مغناطیسی این فولاد، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که نورد متقاطع به همراه آنیل میانی در دمای C◦۶۵۰ به مدت ۳۵ ثانیه منجر به ایجاد بافت مناسب و در نتیجه خواص مغناطیسی مطلوب در این فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار می‌شود. این روش مکانیکی- حرارتی پیشنهادی، باعث حذف بافت نامناسب رشته گاما و تقویت بافت مطلوب رشته تتا شد. همچنین مطالعات ریزساختاری نشان داد که مهمترین عامل تاثیرگذار بر خواص مغناطیسی این فولادها به خصوص ناهمسانگردی مغناطیسی، بافت تغییرشکل است. علاوه بر آن مشخص شد که تغییرشکل موضعی در نمونه‌های نورد شده در یک راستا منجر به تشکیل باندهای برشی می‌شود که محل‌های ترجیحی جهت جوانه‌زنی دانه‌های {110} می‌باشند و این موضوع سبب شکل‌گیری بافت گوس و ناهمسانگردی مغناطیسی در نمونه‌های نهایی گردید.
چکیده انگلیسی :
تاثیر فرایند مکانیکی- حرارتی بر بافت و خواص مغناطیسی فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار حاوی 1% سیلیسیم
چكیده
در بین روش‌هایی که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است به‌نظر می‌رسد که نورد متقاطع روشی محتمل و نویدبخش در جهت بهبود خواص مغناطیسی فولادهای الکتریکی غیرجهت‌دار از طریق توسعه بافت مطلوب در این فولادها می‌باشد. اما جزئیات این روش هنوز مشخص و واضح نیست. در این تحقیق یک فرایند مکانیکی- حرارتی در جهت ساخت فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار حاوی 1% سیلیسیم با خواص مغناطیسی مطلوب (حداقل ناهمسانگردی مغناطیسی) پیشنهاد شد و چگونگی تاثیر این فرایند بر بافت و خواص مغناطیسی این فولاد، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که نورد متقاطع به همراه آنیل میانی در دمای C◦۶۵۰ به مدت ۳۵ ثانیه منجر به ایجاد بافت مناسب و در نتیجه خواص مغناطیسی مطلوب در این فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار می‌شود. این روش مکانیکی- حرارتی پیشنهادی، باعث حذف بافت نامناسب رشته گاما و تقویت بافت مطلوب رشته تتا شد. همچنین مطالعات ریزساختاری نشان داد که مهمترین عامل تاثیرگذار بر خواص مغناطیسی این فولادها به خصوص ناهمسانگردی مغناطیسی، بافت تغییرشکل است. علاوه بر آن مشخص شد که تغییرشکل موضعی در نمونه‌های نورد شده در یک راستا منجر به تشکیل باندهای برشی می‌شود که محل‌های ترجیحی جهت جوانه‌زنی دانه‌های >100}<110{ می‌باشند و این موضوع سبب شکل‌گیری بافت گوس و ناهمسانگردی مغناطیسی در نمونه‌های نهایی گردید.
واژه‌های كلیدی:
فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار، بافت، نورد متقاطع، ناهمسانگردی مغناطیسی
1- مقدمه
فولادهای الکتریکی غیرجهت‌دار به دلیل دارا بودن هم‌زمان خواص مغناطیسی مطلوب و قیمت تمام شده‌ی پایین، همواره مورد توجه سازندگان ماشین‌های الکتریکی بوده‌اند. این فولادها به دلیل همسانگردی مغناطیسی در صفحه ورق در مقایسه با فولادهای الکتریکی جهت‌دار، بیشتر در هسته موتورهای الکتریکی، که دارای حرکت چرخشی هستند به کار می‌روند.
اخیرا توجه خاصی به سبک‌تر شدن موتورهای الکتریکی در نتیجه‌ی بازدهی بالاتر آنها شده است. بدین منظور بهترین راه برای بالا بردن کارایی این موتورها و در نتیجه کوچک سازی آنها، افزایش دانسیته شار مغناطیسی می‌باشد ]1[. خواص مغناطیسی فولادهای الکتریکی وابسته به اندازه دانه ]2[، ترکیب شیمیایی ]3[ و جهت‌گیری دانه‌ها (بافت) ]4[ بوده و بافت نهایی، خود متاثر از بافت تغییرشکل و ریزساختار قبل از آنیل نهایی می‌باشد. بافت مناسب برای فولادهای الکتریکی غیرجهت‌دار مولفه‌های گوس1 (<001>{110})، مکعبی2 (<001>{100}) و رشته‌ی تتا3 ( || ND<001>) می‌باشد. دیده شده است که در فلزات مکعبی مرکزدار (4BCC) بافت تغییرشکل شامل رشته‌های آلفا5 و گاما6 بوده که بعد از آنیل رشته آلفا ضعیف شده و رشته گاما همچنان باقی می‌ماند ]۵-۶[. به منظور ایجاد بافت مناسب روش‌های مختلفی پیشنهاد شده است که از مهمترین آنها می‌توان به نورد متقاطع ]۷-۱۰[ و ریخته‌گری مستقیم ]۱۱-۱۴[ اشاره کرد.
در ریخته‌گری مستقیم معمولا نورد داغ را از فرایند تولید حذف کرده و ورق پس از ریخته‌گری با دانه‌های ستونی تحت عملیات نورد سرد قرار می‌گیرد. در این حالت به دلیل وجود بافت قوی مکعبی قبل از نورد سرد، در نهایت می‌توان به بافت مطلوب (رشته تتا) دست یافت ]12[.
در روش نورد متقاطع، حضور بافت مکعبی قوی پس از نورد سرد گزارش شده است اما پس از آنیل نهایی به میزان قابل توجهی بافت نامطلوب (رشته گاما) خواهیم داشت ]7[.
نویسندگان حاضر در پژوهشی که اخیرا به چاپ رسیده است ]۱۰[ توانستند با استفاده از روش نورد متقاطع و آنیل میانی به میزان قابل توجهی بافت نامطلوب گاما را کاهش دهند. در این مقاله اثر این فرایند بر بافت تغییرشکل و ریزساختار فولاد پس از نورد سرد بررسی شده و با توجه به تصاویر میکروسکوپی مربوط به جهت‌گیری دانه‌ها چگونگی تاثیر این فرایند بر بافت نهایی نیز شرح داده شده است.
2- مواد و روش آزمایشگاهی
جدول (1) ترکیب شیمیایی آلیاژ مورد استفاده در این تحقیق را نشان می‌دهد. این آلیاژ در مرحله اول توسط کوره القایی تحت خلا ریخته‌گری و به منظور همگن سازی در دمای C◦1100 تا ضخامت mm ۵۰ فورج داغ شد. ورق‌هایی با ضخامت mm ۱۸ از آن بریده و برای نورد داغ آماده شد. نورد داغ در دمای C◦ 1100 و به میزان ۶۰% کاهش در ضخامت انجام و ضخامت ورق‌ها به mm ۷ رسید. سپس یک فرایند نورد سرد دو مرحله‌ای طراحی شد که به طور شماتیک در شکل (1) قابل ملاحظه می‌باشد. همان‌طور که در شکل (1) دیده می‌شود، دمای آنیل میانیC◦۶۵۰ و زمان آن ۳۵ ثانیه می‌باشد و آنیل نهایی در دما C◦۹۰۰ برای مدت زمان ۳ دقیقه در کوره مقاومتی انجام شده است. از پراش پرتوX با آشکارساز دو بعدی به منظور اندازه‌گیری اشکال قطبی ناقص استفاده شد. این اشکال قطبی ناقص به منظور محاسبه توابع توزیع جهت و مولفه‌های بافت با استفاده از نرم‌افزار ResMat® مورد استفاده قرار گرفت. برای محاسبه گشتاور مغناطیسی در جهت‌های مختلف در صفحه‌ی ورق از همین نرم‌افزار استفاده شد. مطالعه میکرو بافت توسط پراش پرتو الکترونی بازگشتی (7EBSD) که روی دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (8SEM) نصب شده بود مورد مطالعه قرار گرفت. در آنالیز ریزساختار و میکروبافت، مقطع عمود بر جهت عرضی نمونه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است، چرا که در این مقطع مشخصه‌های ساختاری بیشتری از ماده قابل رویت است. از نرم‌افزار HKL برای آنالیز داده‌های EBSD استفاده شده است. برای آماده سازی نمونه‌ها جهت آنالیز EBSD نمونه‌ها به صورت مکانیکی پولیش شده و به منظور از بین بردن لایه سطحی تغییرشکل یافته از دستگاه Vibromet® و برای بررسی ریزساختار از میکروسکوپ نوری استفاده شده است. روش خطی متقاطع جهت محاسبه اندازه دانه به کار گرفته شده است ]15[.
جدول (1): ترکیب شیمیایی شمش ریخته‌گری شده.
درصد وزنی | عنصر |
012/0 | C |
994/0 | Si |
021/0 | Al |
232/0 | Mn |
032/0 | P |
008/0 | S |
014/0 | O |
036/0 | Cr |
مابقی | Fe |
شکل (1): شکل شماتیک فرایند نورد سرد دو مرحله‌ای طراحی شده.
3- نتایج و بحث
3-1- اندازه دانه و خواص مغناطیسی
شکل (2) تصویر میکروسکوپ نوری نمونه بعد از نورد داغ را نشان می‌دهد.
شکل (2): تصویر میکروسکوپ نوری نمونه بعد از نورد داغ.
همان‌طور که ملاحظه می‌گردد، اندازه دانه‌ها قبل از نورد سرد حدود 30 میکرومتر است. اندازه دانه قبل از نورد سرد، تاثیر زیادی در نواقص شبکه به ویژه تشکیل باندهای تغییرشکل9 و باندهای برشی10 پس از نورد سرد دارد ]16[ که در قسمت‌های بعدی بحث خواهد شد. اندازه دانه نهایی نیز یکی از عوامل مهم تاثیرگذار برخواص مغناطیسی در فولادهای الکتریکی غیرجهت‌دار می‌باشد. نویسندگان در کار قبلی ]۱۰[ نشان دادند که نمونه‌های نهایی تولید شده با فرایند مکانیکی- حرارتی یکسان با این پژوهش دارای اندازه دانه‌هایی تقریبا یکسان می‌باشند (20 میکرومتر). در نتیجه در اینجا به دلیل یکسان بودن اندازه دانه‌های نهایی برای روش‌های مختلف ارایه شده در شکل (1) اندازه دانه نهایی نمی‌تواند بر خواص مغناطیسی تاثیرگذار باشد.
3-2- بافت نهایی و خواص مغناطیسی
عوامل زیادی بر خواص مغناطیسی نهایی فولادهای الکتریکی غیرجهت‌دار تاثیرگذارند که از مهمترین آنها می‌توان به ترکیب شیمیایی اولیه و اندازه دانه و بافت نهایی آنها اشاره کرد. گذشته از ترکیب شیمیایی اولیه که به نوعی قبل از فرایند تولید مشخص می‌شود دو عامل دیگر تحت تاثیر پارامتر‌های فرایند تولید می‌باشند. با توجه به یکسان بودن اندازه دانه‌ها و همچنین ترکیب شیمیایی نمونه‌ها، تنها پارامتر تاثیرگذار بر خواص مغناطیسی، پارامتر بافت است که به صورت نسبت "رشته گاما/رشته تتا" تعریف می‌شود. در کار قبلی ]۱۰[ نشان داده شدکه هر چه پارامتر بافت که به نوعی نسبت بافت مطلوب به بافت نامطلوب در فولادهای الکتریکی غیرجهت‌دار است بیشتر می‌شود، ناهمسانگردی مغناطیسی کاهش می‌یابد. در این حالت نمونه ۳۱ B که دارای ماکزیمم پارامتر بافت می‌باشد از بهترین خواص مغناطیسی (کمترین ناهمسانگردی مغناطیسی) برخوردار است. شکل (3) چگونگی تغییرات رشته‌های گاما و تتا را برای نمونه‌های ۳A، ۳۱A، ۳B و ۳۱B نشان می‌دهد.
شکل (3): رشته‌های بافت برای نمونه‌های ۳A، ۳۱A، ۳B و ۳۱B : الف) رشته تتا ب) رشته گاما
3-3- بافت و ریزساختار تغییرشکل
شکل (4) تصویر میکروسکوپی مربوط به جهت‌گیری کریستالی دانه‌ها (11OIM) که حاصل تفرق الکترون‌های بازگشتی (EBSD) می‌باشد را برای نمونه‌های تغییرشکل یافته (قبل از آنیل نهایی) نشان می‌دهد.
به دلیل تغییرشکل زیادی که در نمونه‌ها ایجاد شده است، انرژی ذخیره شده در آنها زیاد بوده و کیفیت تصویر به همان نسبت کاهش یافته است. به عبارت دیگر میزان وضوح تصویر یا نقاط قابل تشخیص برای دستگاه EBSD مستقیما با میزان انرژی ذخیره شده در ماده مرتبط است ]17[. درصد نقاط تشخیص داده شده توسط دستگاه EBSD برای نمونه‌های ۲A، ۲۱A، ۲B و ۲۱B به ترتیب 38، 3/45، 1/73 و 4/82 درصد می‌باشد. بیان شده است ]18[ که نمونه‌هایی که تحت عملیات نورد سرد تک جهته قرار می‌گیرند، به دلیل انباشت نابجایی‌ها در پشت موانع (مانند مرز دانه‌ها)، انرژی تغییرشکل در آنها افزایش می‌یابد. در این نمونه‌ها به شرط بزرگ بودن اندازه دانه قبل از نورد سرد]16[، تشکیل باندهای برشی ادامه تغییرشکل را ممکن می‌سازد. این در شرایطی است که نمونه‌هایی که تحت عملیات نورد سرد متقاطع قرار می‌گیرند، به دلیل تغییر جهت نورد به میزان 90 درجه حول جهت عمود بر صفحه نورد، جهت نیروی وارد بر نابجایی‌ها تغییر کرده، نابجایی‌ها مسیر حرکت خود را تغییر می‌دهند و خود را از سد موانع آزاد می‌کنند. در نتیجه انرژی ذخیره شده در نمونه‌های نورد متقاطع شده کمتر از نمونه‌های نورد شده در یک جهت می‌باشد ]18[ که موید درصد نقاط تشخیص داده شده توسط دستگاه EBSD برای نمونه‌های ۲A، ۲۱A، ۲B و ۲۱B می‌باشد. به عبارت دیگر انرژی ذخیره شده در این نمونه‌ها که نتیجه نواقص کریستالی (از قبیل نابجایی‌ها، باندهای تغییرشکل و باندهای برشی) می‌باشد به ترتیب از ۲A به ۲۱B کاهش می‌یابد.
|
|
|
|
|
|
|
|
شکل (4): تصویر میکروسکوپی مربوط به جهت‌گیری کریستالی دانه‌ها (OIM) برای نمونه‌های تغییرشکل یافته و باندهای برشی که با پیکان نشان داده شده است: الف) ۲A ب) ۲۱A ج) ۲B د) ۲۱B.
ماهیت بافت‌های تغییرشکل و بافت تبلورمجدد (بافت آنیل) فلزات و آلیاژهای BCC به گونه‌ای است که اطلاعات مربوط به آنها با استفاده از مقاطع ۰=۲φ و ۴۵=۲φ بهتر قابل نمایش می‌باشد. مهمترین رشته‌ها و مولفه‌های بافت ظاهر شده در این دو مقطع برای فلزات و آلیاژهای BCC در شکل (5) نشان داده شده است.
شکل (5): مهمترین رشته‌ها و مولفه‌های بافت ظاهر شده در دو مقطع ۰=۲φ و ۴۵=۲φ برای فلزات و آلیاژهای BCC.
بافت تغییرشکل اندازه‌گیری شده توسط دستگاه تفرق اشعه X مربوط به همین نمونه‌ها به صورت توزیع تابع جهت در دو مقطع ۰=۲φ و ۴۵=۲φ در شکل (۶) آمده است. همان‌طور که ملاحظه می‌شود بافت تغییرشکل به شدت تابع نوع تغییرشکل است. در نمونه‌هایی که تحت عملیات نورد سرد متقاطع قرار گرفته اند (B)، بافت غالب بافت مکعبی است. در حالی که در نمونه‌هایی که تحت عملیات نورد سرد تک جهته قرار گرفته‌اند (A)، بافت متداول برای فلزات BCC که همان رشته گاما است دیده می‌شود. این مهمترین دلیل تغییر بافت نهایی در این نمونه‌ها می‌باشد. به عبارتی می‌توان گفت که بافت تغییرشکل مکعبی <001>{100} بعد از آنیل نهایی به میزان قابل توجهی باقی می‌ماند و به این ترتیب رشته گاما حذف می‌شود. از طرف دیگر همان‌گونه که بیان شد، به دلیل تغییر مسیر کرنش در نمونه‌ها، مد (Mode) تغییرشکل عوض شده و باعث می‌شود نواقص کریستالی که نقش بسیار مهمی در آنیل نهایی (جوانه‌زنی و رشد) دارند تغییر کنند. این تغییر به این صورت است که در نمونه‌های نورد تک جهته به دلیل تغییرشکل زیاد، باندهای برشی و باندهای تغییرشکل به وجود می‌آید که گزارش شده محل‌های مناسبی برای جوانه‌زنی دانه‌های گوس (Goss) می‌باشند ]17[. این باندها توسط پیکانهایی در شکل (4) مشخص شده‌اند. به همین دلیل نمونه‌های A به خصوص ۳۱A خواصی شبیه به فولادهای الکتریکی جهت‌دار از خود نشان می‌دهند. به عبارت دیگر، بیشترین ناهمسانگردی مغناطیسی در این نمونه (۳۱A) دیده و خواص مغناطیسی تک‌جهته در جهت نورد حاصل شده است که مطلوب نیست. اما در نمونه‌های نورد متقاطع شده یا همان نمونه‌های B، به دلیل اندازه دانه‌های نسبتا کوچک بعد از نورد داغ که حدود 30 میکرومتر می‌باشد، تعداد باندهای برشی به وجود آمده زیاد نبوده ]16[ و بیشترین تاثیر بر بافت نهایی را همان بافت تغییرشکل می‌گذارد. لازم به ذکر است به دلیل کیفیت پایین تصاویر EBSD که ناشی از تغییرشکل زیاد نمونه‌ها می‌باشد، تمایز بین باندهای تغییرشکل و باندهای برشی مشکل می‌باشد. ولی به دلیل انرژی ذخیره شده بیشتر در این باندها نسبت به سایر قسمت‌های تغییرشکل یافته در نمونه، می‌توان گفت که نوارهایی که در بین دانه‌ها و با زوایای حدود ۳۵ درجه نسبت به صفحه نورد قرار گرفته و توسط دستگاه EBSD قابل تشخیص نبوده‌اند (نوارهای تیره که با پیکان‌های سفید در شکل (4) مشخص شده‌اند) همان باندهای برشی یا باندهای تغییرشکل می‌باشند.
|
|
|
|
شکل (۶): بافت تغییرشکل اندازه‌گیری شده توسط دستگاه تفرق اشعه X نشان داده شده توسط تابع توزیع جهت در دو مقطع ۰=۲φ و ۴۵=۲φ : الف) ۲A ب) ۲۱A ج) ۲B د) ۲۱B.
در نهایت می‌توان این‌گونه بیان کرد که به دلیل کوچک بودن اندازه دانه قبل از نورد سرد در تمامی نمونه‌ها، میزان باندهای برشی ناچیز بوده و بیشترین تاثیر بر بافت نهایی مربوط به بافت تغییرشکل می‌باشد. به عبارتی، نمونه‌های A دارای بافت تغییرشکل رشته گاما بوده که محل‌های مناسبی برای جوانه‌زنی و رشد همین بافت می‌باشد و نمونه‌های نورد متقاطع شده به دلیل داشتن بافت تغییرشکل مکعبی در نهایت دارای بافت رشته تتا خواهد بود. از طرفی خواص مغناطیسی تک جهته مربوط به نمونه‌های A را می‌توان به باندهای برشی نسبت داد که به دلیل تغییرشکل زیاد علی‌‌رغم اندازه دانه‌های کوچک قبل از نورد سرد، درون دانه‌های با جهت‌گیری رشته گاما به وجود آمده است و محل‌های مناسبی برای جوانه‌زنی و رشد مولفه بافت گوس می‌باشند و بافت نهایی گوس را سبب می‌شوند.
4- نتیجه‌گیری
در تحقیق پیش رو تاثیر فرایند مکانیکی- حرارتی بر بافت و خواص مغناطیسی فولاد الکتریکی غیر جهت دار حاوی 1% سیلیسیم مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. مهمترین نتایج به دست آمده از این تحقیق به شرح زیر است:
(1) نورد متقاطع به همراه آنیل میانی در دمای C◦۶۵۰ به مدت ۳۵ ثانیه منجر به ایجاد بافت مناسب (رشته تتا) و در نتیجه خواص مغناطیسی مطلوب در این فولاد الکتریکی غیرجهت‌دار شده است.
(2) تغییر مسیر کرنش در حین ساخت این فولاد باعث تغییر در بافت تغییرشکل شده است به گونه‌ای که نمونه نورد شده در یک جهت دارای بافت رشته گاما و نمونه نورد متقاطع شده دارای بافت رشته تتا می‌باشد.
(3) مهمترین عوامل تاثیرگذار بر خواص مغناطیسی در فولادهای الکتریکی غیرجهت‌دار عبارتند از: اندازه دانه، ترکیب شیمیایی و جهت‌گیری دانه‌ها (بافت). در اینجا دو عامل اول به دلیل ثابت بودن در تمام نمونه‌ها تاثیری بر خواص مغناطیسی این فولاد نداشته و بافت تنها عامل تاثیرگذار بر خواص مغناطیسی این فولاد می‌باشد. بافت نهایی، خود متاثر از بافت تغییرشکل و ریزساختار قبل از آنیل نهایی می‌باشد.
(4) به دلیل کوچک بودن اندازه دانه‌ها بعد از نورد داغ، میزان تغییرشکل موضعی در این فولادها کم می‌باشد. با این حال، در نمونه‌های نورد شده در یک جهت، به دلیل میزان تغییرشکل زیاد در یک راستا، باندهای برشی در ریزساختار دیده شد که منشا جوانه‌زنی و رشد دانه‌های گوس می‌باشند.
(5) در نمونه‌های نورد متقاطع شده به دلیل تغییرشکل همگن‌تر به نسبت نمونه‌های تغییرشکل یافته در یک جهت، دارای باندهای برشی کمتری بوده و بافت تغییرشکل عامل غالب در تاثیرگذاری بر بافت نهایی می‌باشد. بافت مکعبی به وجود آمده در این نمونه‌ها پس از تغییرشکل، باعث به وجود آمدن بافت مطلوب (رشته تتا) پس از آنیل نهایی شده است.
(6) به طور خلاصه، در این پژوهش روش مکانیکی- حرارتی با تاثیر بر ریزساختار و بافت تغییرشکل باعث حذف بافت نامناسب رشته گاما و تقویت بافت مطلوب رشته تتا شده است.
5- مراجع
[1] M. Nakano, T. Okamoto, H. Fukunaga, Y. Yamashiro, K. Ishiyama & K. I. Arai, “Ultra-low iron loss in new non-oriented silicon steel sheets,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 196–197, pp. 341–343, May 1999.
[2] M. Shiozaki and Y. Kurosaki, “The effects of grain size on the magnetic properties of nonoriented electrical steel sheets,” J. Mater. Eng., vol. 11, no. 1, pp. 37–43, 1989.
[3] J. Barros, T. Ros-Yañez, L. Vandenbossche, L. Dupré, J. Melkebeek & Y. Houbaert, “The effect of Si and Al concentration gradients on the mechanical and magnetic properties of electrical steel,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 290–291 PA, pp. 1457–1460, Apr. 2005.
[4] J. J. Sidor, K. Verbeken, E. Gomes, J. Schneider, P. R. Calvillo & L. a I. Kestens, “Through process texture evolution and magnetic properties of high Si non-oriented electrical steels,” Mater. Charact., vol. 71, pp. 49–57, Sep. 2012.
[5] J. T. Park and J. A. Szpunar, “Evolution of recrystallization texture in nonoriented electrical steels,” Acta Mater., vol. 51, pp. 3037–3051, 2003.
[6] K. Lücke and M. Hölscher, “Rolling and Recrystallization Textures of BCC Steels,” Textures Microstruct., vol. 14–18, pp. 585–596, 1991.
[7] L. Kestens and S. Jacobs, “Texture control during the manufacturing of nonoriented electrical steels,” Texture, Stress. Microstruct., pp. 1–9, 2008.
[8] B. Y. Huang, K. Yamamoto, C. Kaido & Y. Yamashiro, “Effect of cold-rolling on magnetic properties of non-oriented silicon steel sheets (Part II),” J. Magn. Magn. Mater., vol. 209, no. 1–3, pp. 197–200, 2000.
[9] L. Kestens, J. J. Jonas, P. Van Houtte & E. Aernoudt, “Orientation Selection During Static Recrystallization of Cross Rolled Non-Oriented Electrical Steels,” Textures Microstruct., vol. 26, no. C, pp. 321–335, 1996.
[10] A. Sonboli, M. R. Toroghinejad, H. Edris & J. A. Szpunar, “Effect of deformation route and intermediate annealing on magnetic anisotropy and magnetic properties of a 1wt% Si non-oriented electrical steel,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 385, pp. 331–338, 2015.
[11] H. T. Liu, Z. Y. Liu, Y. Sun, Y. Q. Qiu, C. G. Li, G. M. Cao, B. D. Hong, S. H. Kim & G. D. Wang, “Formation of {001} <510> recrystallization texture and magnetic property in strip casting non-oriented electrical steel,” Mater. Lett., vol. 81, pp. 65–68, 2012.
[12] H. T. Liu, Z. Y. Liu, Y. Sun, F. Gao & G. D. Wang, “Development of Landa-fiber recrystallization texture and magnetic property in Fe-6.5 wt% Si thin sheet produced by strip casting and warm rolling method,” Mater. Lett., vol. 91, pp. 150–153, 2013.
[13] H.-T. Liu, J. Schneider, H.-L. Li, Y. Sun, F. Gao, H.-H. Lu, H.-Y. Song, L. Li, D.-Q. Geng, Z.-Y. Liu & G.-D. Wang, “Fabrication of high permeability non-oriented electrical steels by increasing 〈001〉 recrystallization texture using compacted strip casting processes,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 374, pp. 577–586, 2015.
[14] F. Fang, Y.-B. Xu, Y.-X. Zhang, Y. Wang, X. Lu, R. D. . Misra & G.-D. Wang, “Evolution of recrystallization microstructure and texture during rapid annealing in strip-cast non-oriented electrical steels,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 381, pp. 433–439, 2015.
[15] ASTM International, ASTM E112 Standard Test Methods for Determining Average Grain Size, vol. 13. 1996.
[16] J.-T. Park, J. a. Szpunar & S.-Y. Cha, “Effect of Heating Rate on the Development of Annealing Texture in Nonoriented Electrical Steels,” ISIJ Int., vol. 43, no. 10, pp. 1611–1614, 2003.
[17] Jong-Tae Park, Development of annealing texture in non-oriented electrical steels. National Library of Canada, 2002.
[18] F. J. Humphreys, M. Hatherly & A. Rollett, Recrystallization and Relted Annealing Phenomena. Elsevier, 2004.
۶- پی نوشت
[1] Goss component
[2] Cube component
[3] Theta fiber
[4] Body centered cubic
[5] Alpha fiber
[6] Gamma fiber
[7] Electron backscatter diffraction
[8] Scanning electron microscopy
[9] Deformation band
[10] Shear band
[11] Orientation image microscopy
Effect of thermo-mechanical processing on texture and magnetic properties of a 1 wt% Si non-oriented electrical steel
Abstract
Among the various processes that have been studied so far, cross rolling seems to be one of the most promising approaches that improves the magnetic properties by development of the appropriate texture in non-oriented electrical steels. But the details of this process is still not clear. In the present work, texture evolution and improvement of magnetic properties (least magnetic anisotropy) in a 1 wt% Si non-oriented electrical steel with a proposed thermo-mechanical processing was investigated. The results indicate that cross-rolling with intermediate annealing for 35 seconds at 650 ◦C leads to the appropriate texture, resulting desired magnetic properties in the non-oriented electrical steel. This proposed thermo-mechanical process has eliminated improper gamma fiber and also it has persuaded desired theta fiber. Furthermore, the microstructural studies show that the most important factor influencing the magnetic properties especially magnetic anisotropy for this steel is deformation texture. Also it was found that localized deformation of unidirectional rolling samples leads to the formation of shear bands can be preferred {110}<100> grains nucleation sites resulting the formation of Gauss texture and magnetic anisotropy in the final samples.
Keywords: Non-oriented electrical steels, Texture, Cross rolling, Magnetic anisotropy