取向硅钢低温加热工艺中渗氮工序的实验与数值模拟研究

• 作者: 曾贵民 李军 王现辉 罗海文 黎先浩 龚坚
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: 取向硅钢 数值模拟 渗氮 动力学 扩散
• 年，卷（期）: 2017,（6）
• 页码范围: 743-750
• 页数: 8页
• 分类号: TG142
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00463

摘要

通过在实验室模拟取向硅钢的渗氮生产工序,实测了不同渗氮时间下的渗氮量,并通过EPMA、FESEM等观察了渗氮后氧化层的变化、N在硅钢带厚度方向的浓度梯度.根据实测的组织形貌和渗氮动力学特点,首次建立了针对取向硅钢的渗氮动力学模型,并成功地进行了数值模拟计算.研究结果表明:(1)取向硅钢带的平均N含量在渗氮初期增加缓慢,之后逐渐加快,直至90 s时渗氮速率达到最大值之后保持恒定;在750℃渗氮2 min时间内,在近表面0.04 mm范围内存在显著的N浓度梯度;(2)脱碳退火后,取向硅钢的氧化层主要为层状氧化物,渗氮时氧化层被H2还原,层状氧化物转变为球状,氧化层的变化对渗氮动力学影响显著;(3)分析了N由气相穿过表面氧化层至Fe基体的传质系数所遵循的可能模型,发现只有当传质系数遵循氧化层还原动力学模型时,即Avrami函数模型f=A(1-exp(-kt")),计算结果才能与实测的渗氮动力学特征高度吻合.