effect of magnetic annealing on crystallographic texture, microstructure and magnetic properties development in Fe-2.6%SiThe

Salih, Mohammed, Zakria

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The effect of magnetic annealing on crystallographic texture, microstructure and magnetic properties development in Fe-2.6%Si

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German

Compared to other materials silicon steel, also named electrical steel, is a soft magnetic material of prime importance. Due to the increasing needs of a modern society, the electrical industry show has recently an enhanced interest in improving magnetic properties. Hundreds of thousands of tons are produced annually around the world making silicon steel the most produced the magnetic material, in terms of both total tonnage and total market value. Approximately 50% of the electrical energy produced worldwide is used in motors and the necessity of energy conservation interest on the development of high performance magnetic materials. In industrial practice, materials are submitted to many processing steps before they reach the final state in which they become consumer goods. These processing steps not only influence the final shape of the product but also affect the properties of the material such as mechanical, electrical and magnetic properties. Silicon steels are commonly used in hydroelectric power plant generators, transformers, and electrical motors. Also, the magnetic behavior of these materials is mostly controlled by several micro structural features by the final crystallographic texture; grain shape and the final average grain size distribution of a finished steel product are the result of a sequence of events occurring during the thermomechanical processing of the steel sheet. The crystallographic texture play an important role in improving the material properties after each processing and heat treatment conditions to reach the final product with optimum properties for best performance. The present work attempts to investigate the effect of different rolling processes (hot rolling, cold rolling, cold rolling at two stages with intermediate annealing process) at different heat treatments and annealing time, also the effect of magnetic annealing with different external field on the crystallographic texture, microstructure, hardness and magnetic properties of Fe- 2.6% Si. Crystallographic textures, magnetic properties and microstructures have been evaluated after each rolling processes and annealing treatments. Due to the coarse grained microstructure after annealing, neutron diffractions is an efficient tool for the analysis of bulk texture of polycrystalline materials. Magnetic annealing at high magnetics fields has influenced the final crystallographic texture through changes in the α, γ, θ and η fiber texture components. Moreover, high magnetic fields have been demonstrated as an important factor to improve the magnetic properties such as high permeability, low power loss and low coercive force.

Siliziumhaltige Stähle oder elektrobleche sind weichmagnetische Werkstoffe mit großer Bedeutung für Industrie und Wirtschaft. Mehrere hunderttausend Tonnen werden weltweit jährlich produziert. Damit gehören sie zu den meist produzierten und verkauften magnetischen Werkstoffen weltweit. Etwa 50% der weltweit produzierten Energie wird in Elektromotoren umgewandelt. Dies und die Tatsache, dass mit Energieeinsparungen zumeist erhebliche Kosteneinsparungen einhergehen, zwingen zur Weiterentwicklung von magnetischen Hochleistungswerkstoffen. Siliziumhaltige Stähle werden zu großen Teilen in Generatoren zur Energiegewinnung und in elektrischen Motoren verwendet. Die magnetischen Eigenschaften werden maßgeblich von zwei mikrostrukturellen Merkmalen beeinflusst: der Textur und der durchschnittlichen Korngröße. Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluss verschiedener Walzprozesse (Warmwalzen, Kaltwalzen und Kaltwalzen in zwei Schritten mit Zwischenwärmebehandlung) bei verschiedenen Glühtemperaturen und -zeiten sowie den Effekt der Glühung in magnetischen Feldern auf die Gefüge- und kristallographische Texturentwicklung und deren Einfluss auf die magnetische Eigenschaften in Fe-2.6%Si Stahl. Nach jedem Prozess- und Wärmebehandlungsschritt wurde die Entwicklung der Textur und des Gefüges mit Hilfe von lichtmikroskopischen Untersuchungen und Neutronenstreuexperimenten bewertet. Zusätzlich wurde der Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften des Werkstoffes untersucht. Glühungen in starken magnetischen Feldern wirken sich auf die kristallografische Textur aus. Dies zeigt sich in quantitativen Änderungen der α-, γ-, θ- und η Fasertexturkomponenten, was einen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften hat. Es konnte gezeigt werden, dass starke magnetische Felder während einer Glühbehandlung zur Verbesserung bestimmter magnetischer Eigenschaften (hohe Permeabilität, geringe Koerzitivkraft) beitragen. Neutronenstreuung eignet sich hervorragend zur Globaltexturanalyse von polykristallinen Werkstoffen mit grobkörniger Mikrostruktur.