Effect of aluminum content on austenite-ferrite transformation temperature in low carbon (Si-Al) hot rolled GNO electrical steels

Abstract

The aim of the present study is to investigate the synergistic effect of silicon and aluminum content on the austeniteferrite transformation temperatures on cooling (Ar3, Ar1) in non-oriented (GNO) Al-Si-low carbon electrical steel strips. Two specimens with different Al contents: A=0.22 wt% and B=0.61 wt%Al, were analyzed by "in-situ" high temperature X-ray diffraction experiments. The samples were austenitized at 1050°C for 5 minutes and sequentially cooling in a stepwise manner by steps of 10°C inside an environmental chamber installed in a Philips X'Pert multi-purpose diffractometer. X-ray diffraction patterns were recorded every 10°C during cooling from 1000 to 720°C. The austenite to ferrite transformation temperatures on cooling, Ar3 and Ar1, were estimated from changes in the intensities of the (110)-α and (111)-γ peaks as a function of temperature. The results of the experiments show that the transformation temperatures increase with increasing aluminum content from 0.22 to 0.61 wt%. In addition, the two-phase field (austenite + ferrite in the system Fe-C decreases with increasing silicon and aluminum contents for these GNO steels. X-Ray diffraction results were supported by microstructural observations of quenched samples of steel B which were subjected to similar heat treatment conditions than those applied in the X-ray diffractometer experiments. Thin ferrite films (~4-10 µm) were observed in the microstructure of specimens of steel B quenched from temperatures close to the experimental Ar3. KeywordsGNO steel; In-situ X-ray diffraction; Austenite-ferrite transformation; Electrical steel; Thin ferrite film.Efecto del contenido de aluminio sobre la temperatura de transformación austenita-ferrita en aceros de bajo carbono (Al-Si) eléctricos de grano no-orientado laminados en caliente ResumenEl objetivo del presente trabajo es investigar el efecto del contenido de aluminio y silicio sobre la temperatura critica de transformación, durante el enfriamiento, en aceros eléctricos de grano no-orientado (GNO) de bajo carbono laminados en caliente. Dos muestras, con diferentes contenidos de aluminio: A=0,22 y B=0,61 % en peso, fueron analizadas mediante la técnica in-situ de difracción de rayos X a alta temperatura. Las muestras fueron austenizadas a 1.050°C durante 5 min y, subsecuentemente, enfriadas de manera escalonada cada -10°C dentro de la cámara de alta temperatura instalada en un difractometro Philips X'pert. Los patrones de difracción fueron registrados cada -10°C durante el enfriamiento desde 1.000 hasta 720°C. La temperatura de transformación austenita -ferrita, Ar3, fue estimada a partir de los cambios en la intensidad de los picos (110)-α y (111)-γ en función de la temperatura. Los resultados de dichos experimentos mostraron que la temperatura de transformación, Ar3, aumenta con el incremento del contenido de aluminio, desde 0,22 a 0,61 % en peso. Adicionalmente, el rango bifásico (austenita + ferrita) en el sistema Fe-C disminuye con el incremento de aluminio y silicio en los aceros experi...

The effect of thermomechanical controlled processing on recrystallisation and subsequent deformation-induced ferrite transformation textures in microalloyed steels

“…Numerous studies on the effect of temperature on the deformation and recrystallisation focus on the conditions in the fully ferritic phase field, to avoid the complexities associated with a phase transformation [8][9][10][11][12][13]. The observed texture is then a result of the recrystallised texture in the austenite and the resultant transformation to ferrite.…”

“…The observed texture is then a result of the recrystallised texture in the austenite and the resultant transformation to ferrite. Recently, using processing conditions that result in the formation of deformation-induced ferrite (DIF), this strategy has become a favoured method to obtain ultrafine ferrite grains in microalloyed low carbon steels [10][11][12][13][14][15][16]. Most of these investigations into DIF have focused on the effect of chemical composition, the cooling rate and the deformation parameters (strain, strain rate).…”

Thermomechanical processing route to achieve ultrafine grains in low carbon microalloyed steels

“…Promoting DIFT has become a favoured method to obtain ultrafine ferrite grains in microalloyed low carbon steels [10][11][12][13][14][15][16]. Most of these investigations into DIFT have focused on the effect of chemical composition, the cooling rate and the deformation parameters (strain, strain rate).…”

Melhoria De Qualidade Do Aço Elétrico Ligado Ao Silício Através Da Laminação Em Fase Ferrítica Na Linha De Tiras a Quente

“…Tais dificuldades de processo motivaram o presente estudo. No estudo realizado por Equihua [1], foi avaliada a influência dos elementos Si e Al na temperatura de transformação de fase em um aço elétrico baixo carbono, constatando que a adição destes elementos eleva as temperaturas de início de transformação de fases. Marra [2] estudou o comportamento mecânico-metalúrgico durante a laminação de acabamento de um aço elétrico ultra baixo carbono, com adições de silício, alumínio e manganês, sendo identificado que o material era parcialmente laminado na região ferrítica.…”

“…Marra [2] estudou o comportamento mecânico-metalúrgico durante a laminação de acabamento de um aço elétrico ultra baixo carbono, com adições de silício, alumínio e manganês, sendo identificado que o material era parcialmente laminado na região ferrítica. Foi observada a oportunidade de laminação totalmente na fase ferrítica de um aço elétrico produzido na USIMINAS, com composição química próxima das referências citadas [1] e [2], com o objetivo de melhoria da qualidade final do produto, e maior estabilidade do processo, principalmente em vista as dificuldades encontradas do controle do fluxo de massa deste material durante as ocorrências de transformação de fase na laminação de acabamento. Sendo assim este trabalho foi separado em duas etapas: (i) Identificação do comportamento metalúrgico do aço elétrico em questão durante a laminação a quente, principalmente a identificação das temperaturas alotrópicas de transformação de fases e (ii) adequação do processo industrial para obtenção de uma laminação totalmente em fase ferrítica destes materiais no trem acabador.…”