Gefügeausbildung und Textur beim Kaltwalzen und Glühen von höhersilizierten FeSi Stählen
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projektes wurden Warmwalz-, Kaltwalz- und Glühversuche an den Legierungen FeSi2.4, FeSi3.0 und FeSi3.2 mit dem Ziel Abhängigkeiten zwischen den Verarbeitungsschritten und dem Endgefüge darzustellen durchgeführt. Dafür wurden verschiedene Warmbandzustände der drei Legierungen, bestehend aus verfestigtem, nur im Bereich der Oberfläche teilweise entfestigtem, bis zur Bandmitte teilweise entfestigtem und vollständig entfestigtem Gefüge in den Dicken 1 mm und 2 mm erzeugt. Das Kaltwalzen der genannten Warmbandvarianten erfolgte mit Gesamtabnahmen von 30 % bis 70 %. Das anschließende Glühprogramm umfasste verschiedene Glühzyklen mit Glühtemperaturen zwischen 600 °C und 980 °C mit Haltezeiten zwischen 30 s und 20 min und Glühzyklen mit mehreren Glühtemperaturen und -haltezeiten als Stufenglühung. Jeder Verarbeitungsschritt wurde durch die Untersuchung des Gefüges und der Textur sowohl für den gesamten Querschnitt als auch in Abhängigkeit von der Bandlage charakterisiert und bewertet. Für die geglühten Proben erfolgte eine Messung der magnetischen Hysterese zur ergänzenden Charakterisierung. Verfestigtes Warmband und das entsprechende Kaltband wurden auf die vorhandenen Eigenspannungen untersucht. Warmbänder mit einer homogenen Textur über den gesamten Querschnitt konnten nur durch eine zusätzliche Wärmebehandlung entweder durch Wiedererwärmung oder mit einer Glühtemperatur gleich der Endwalztemperatur ohne vorangehende Abkühlung erzeugt werden. Ohne zusätzliche Wärmebehandlung des Warmbandes gab es erhebliche Texturunterschiede zwischen den oberflächennahen Bereichen und der Bandmitte. Das Erscheinungsbild des Gefüges im Warmband konnte durch das Kaltwalzen nicht wesentlich verändert werden, so dass die heterogene Kornstruktur auch nach dem Kaltwalzen vorhanden war und erst nach einer Glühbehandlung mit Glühtemperaturen höher als 850 °C und Glühzeiten von mehr als 120 s durch Erholungs- und Rekristallisationsvorgänge gleichmäßig wurde. Abhängig von der im Warmband vorhandenen Textur konnten magnetisch vorteilhafte Texturen mit hohen Anteilen der Würfelflächentextur erhalten bleiben. Dies war für Warmband mit hohen Volumenanteilen der Würfelflächentextur mit ausgeprägter Bandstruktur in der Bandmitte der Fall. Generell ist es möglich im Warmband vorhandene Texturen auch nach dem Kaltwalzen zu erhalten. Die Modellierung der Kaltwalztextur konnte die bereits beschriebene Heterogenität nicht im vollen Umfang abdecken. Ansätze zur differenzierten Betrachtung der oberflächennahen Bereiche und der Bandmitte wurden geschaffen und werden zukünftig ausgebaut und durch die Verbesserung des zur Berechnung genutzten Formänderungszustandes optimiert, so dass die bestehende Diskrepanz zwischen experimentellen Daten und der Simulation verringert wird. Die Untersuchungen zeigten, dass der Einsatz von Warmband mit einer Dicke von 1 mm und einem anschließenden Kaltwalzen mit Gesamtabnahmen von 70 % vorteilhaft ist. Die Versuche an Warmband, gekennzeichnet durch einen hohen Anteil der Würfelflächentextur und einen verfestigten Zustand, mit einer Gesamtabnahme beim Kaltwalzen von 70 % und einer anschließenden Glühung bei einer Glühtemperatur von 980 °C und einer Haltezeit von 120 s zeigten insgesamt die besten Ergebnisse. Im Rahmen des Projektes konnte basierend auf den Ergebnissen der Grundlagenuntersuchungen der Mikrostruktur der verschiedenen Prozessschritte eine werkstoffgerechte Strategie abgeleitet werden bei der Warmband geringerer Dicke eingesetzt wurde und damit der Aufwand beim Kaltwalzen reduziert werden konnte. Es war auch möglich die Intensität der magnetisch relevanten Texturen, speziell der Würfelflächentextur, zu erhöhen.
Publications
- Magnetization: Behaviour of Nonoriented Electrical Steels - Role of the Intensities of the Crystallographic Texture WMM'14, 6th International Conference on Magnetism and Metallurgy, 2014, S. 341 – 350
Stöcker, A.; Schneider, J.; Gomes, E. und Kawalla, R.
- Development of texture and grain size during annealing of hot rolled as well as cold rolled ferritic FeSi steels. 6th International Conference SteelSim, 23.-25.09.2015 in Bardolino Italien
Stöcker, A.; Schneider, J.; Franke, A.; Kawalla, R.
- Evolution and Interaction of the Microstructure and Texture at the Different Processing Steps for Ferritic Nonoriented Electrical Steels. Soft Magnetic Materials Conference SMM22, 13.-16.09.2015 in Sao Paulo Brasilien
Schneider, J.; Franke, A.; Stöcker, A.; Kawalla, R.
(See online at https://doi.org/10.1109/TMAG.2016.2530147)
