文丨八诞纪
编辑丨八诞纪
前言：
在高温下测量样品感抗变化的实验被称为“原位”实验，原位测量使用了100Hz的单一频率。选择单一频率测量是为了快速进行读数，多频率读数耗时较长，可能无法提供足够的时间分辨率以跟踪恢复和重结晶过程。
将高温EM传感器和热电偶放置在室温下的炉中。热电偶位于传感器旁边，触碰传感器的外表面，并使用陶瓷块固定在原位， 热电偶没有固定在样品上 ，因为这会使得在高温下将样品插入EM传感器变得不切实际。
热电偶和高温传感器的电缆通过炉门引出。因此此实验中提到的所有温度都是指传感器温度，而不是样品温度。由于导热和对流传热条件的不同，传感器内的样品与传统放置在炉中的样品可能出现不同的加热速率。
一旦所有设备都放置在炉中，关闭炉门并使用炉控制器设置温度，使用热电偶监测炉和样品温度，发现炉的温度控制系统由于炉膛内存在温度梯度而无法精确 控制样品和传感器的温度 。
通过确保传感器、热电偶和样品始终放置在炉膛均匀热区的同一中心位置，来消除温度梯度的影响。热电偶接触传感器的外表面，并与样品保持在10mm内的距离，以确保测量点处的传感器和样品温度相同。
炉被加热到所需温度，然后保持温度30分钟。这30分钟的保持时间允许炉腔和EM传感器的温度稳定。在30分钟稳定期结束时打开炉门，并将样品放入传感器中，将样品插入传感器直到触碰传感器背部的硅胶塞。一旦样品正确放置在传感器中。
关闭炉门并开始感抗测量。样品插入传感器通常不超过60秒并尽快完成，以最小化炉温下降。 观察热电偶显示，在炉门打开时传感器温度没有明显下降 。
带有附着热电偶的样品被插入预热炉中，以确定样品达到与传感器和炉相同温度所需的时间，记录的时间大约为120秒。
原位重结晶中断实验
将高温EM传感器和热电偶放置在室温下的炉中，温度控制和炉腔/传感器温度稳定的方法与高温原位实验相同。当炉和传感器达到正确温度时，将样品插入传感器，直到触碰硅胶塞。
在热处理期间不进行感抗读数，为了实验一致性样品在高温EM传感器中进行热处理。 一旦样品经过所需的热处理时间，将其从传感器中取出并进行水淬 。淬火后的样品被切割并准备进行光学金相分析。
为了确定温度升高对IF钢和铁素体不锈钢样品感抗值的影响，从退火的IF钢（板材厚度为1mm）和430级铁素体不锈钢（板材厚度为2mm）中切割尺寸为110mm x 19mm的样品。选择这些条件是因为在退火IF钢升至800摄氏度和430级铁素体不锈钢升至700摄氏度时，它们在显微结构上是稳定的。
在样品的中心线上点焊了 K型热电偶 ，热电偶导线连接到一个热电偶数据记录仪，记录实验进行时的温度曲线。在此类实验中插入带有附着热电偶的样品是可行的，因为实验从室温开始，不同于高温原位实验，将带有附着热电偶的样品插入热传感器是不可行的，而且耗时很长，会导致炉和传感器的过度冷却安排。
将高温圆柱形传感器放入管式炉中，传感器连接到Solartron 1260频谱分析仪，使用笔记本电脑进行数据收集。样品放入高温EM传感器中，并连接热电偶导线。进行室温下的多频测试，以确保热电偶导线不会影响测得的感抗。
结果显示热电偶导线对低频时的测得感抗几乎没有影响，从10Hz到150Hz的频率下，导致的变化为8.1 x 10-7 H（总信号的0.02%）。
样品和传感器放置在炉中后，关闭炉门，开始感抗测量和样品温度数据记录。样品在炉中以每分钟6.5摄氏度的速率加热，直到达到780摄氏度，当感抗值下降到最低值时实验停止，这表明样品已经超过了材料的居里温度（Tc）。关闭炉将传感器和样品从炉中取出，并让其自然冷却。
施加应力对感抗的影响
为了确定应力对IF钢的感抗的影响，需要从未经处理的钢板上用剪刀切割出IF钢样品。样品尺寸为200mm x 25mm x 钢板厚度（1mm），样品仅从轧制方向切割。
样品在未经处理和退火状态下进行准备， 在700摄氏度下退火3小时 ，选择该退火时间和温度是为了使其完全再结晶，根据原位实验收集的数据。在退火热处理期间，样品用不锈钢箔包裹，以减小氧化的影响，退火后去除任何松动的氧化物。
在每个样品的一侧上贴上0.3mm网格的单轴线性应变计，与样品的中心线对齐（与施加的载荷一致）。应变计的位置选择得确保它不妨碍EM传感器的安装位置，并且应变计在感应场或感抗测量时不会干扰传感器，同时代表所施加的载荷。
通过施加力来变化样品的应变，施加的力由电子式负荷仪施加，并通过样品两端的夹具传递。施加力的速率为每分钟40N。对每个施加的载荷水平，记录感抗测量和应变计输出，在达到最大施加力（1000N）时， 停止施加力，记录样品的感抗和应变计输出 。
将应力施加到样品上，将它们纵向安装在一台250kN Instron液压拉伸试验机中，样品被夹持在摩擦夹具之间，检查样品的对准情况，确保载荷仅沿样品的纵向轴线施加。
在样品安装到试验机后，将U形EM传感器靠近样品表面安装 。传感器使用烧杯架固定在位。EM传感器的电缆被固定在试验装置框架上，以确保在实验过程中不会损坏，并确保电缆的重量不会在实验过程中移动传感器。
EM传感器的对准使传感器的施加场与施加载荷保持一致，EM传感器连接到Solartron 1260频谱分析仪，该仪器使用带有Solartron SMART软件的笔记本电脑进行控制。显示了在实验之前将样品安装到试验装置中的情况。
在样品安装完毕后，检查并输入应变计系数到应变计电桥中。为了确保在实验开始前输出为0微应变，对应变计电桥进行平衡。
使用Instron试验装置逐步施加载荷，直到在弹性应力范围内达到设定载荷，然后逐步卸载样品直到完全卸载。在每个增量上，记录微应变值（并转换为应力值）以及感抗值。
纹理对铁磁材料的相对磁导率有影响，并且是磁各向异性的原因， 在退火和再结晶过程中，冷轧带钢的纹理发生变化 ，由变形纹理生成再结晶纹理。对于IF钢来说，再结晶纹理非常重要，因为正确的纹理可以提供高可塑性和r值。
使用U型EM传感器和高温圆柱形传感器完成了对纹理影响的研究，使用这两种传感器，测量了沿钢板轧制方向不同方向上的感抗值，样品来自IF钢和GO硅钢板。还必须提到晶粒尺寸作为一个实验因素，再结晶后的典型IF钢晶粒直径为10 - 15µm，而GO硅钢晶粒直径可以达到30mm。
对于GO硅钢，可以在一个单一晶粒中进行U型EM传感器的测量，传感器可以放置在一个单一晶粒中并在其中移动。传感器诱导的大部分磁场都位于传感器的两脚之间， 因此会对单个晶粒进行采样，尽管一些磁场会扩散到相邻的晶粒 。
这种方法尽可能接近只评估一个晶体取向，而IF钢的感抗测量涉及多个晶粒，因此在单个测量中涉及多个晶体学取向，施加796 A/m的磁场下，报告的磁导率值为沿RD方向为1580，沿TD方向为1440，沿54o 到RD方向为1320（比沿RD方向的磁导率低16%）。
在GO硅钢中的单个晶粒内进行的U型传感器测量结果，其中包括沿RD方向、54o 到RD方向和TD方向。对于退火的GO硅钢来说，最容易磁化的方向是沿RD方向，其次是TD方向，而沿54o 到RD方向最不容易磁化。
在RD方向的测得感抗值（在10Hz下）为4.81 x 10-6 H，在54o 到RD方向的感抗值为4.56 x 10-6 H，而在TD方向的感抗值为4.68 x 10-6 H。 GO硅钢的感抗测量结果与表4中提到的磁性硬/软方向以及文献报道的数据相吻合 。
在4个不同方向（RD、45°到RD、54°到RD和TD）上测得的3% Si钢样品的BH回线。这些样品是在曼彻斯特大学使用他们专门定制的BH系统进行测量的。该系统包括磁化夹具、霍尔传感器和感应测量线圈，使用Labview进行控制和解释。
该系统用于研究钢带或钢棒样品的BH参数和磁滞回线，样品通过磁化夹具进行磁化，其驱动在非常低的激励频率下进行（ 低到不需要磁通密度控制 ），并采用恒定的电压变化。
BH回线显示对于相同的施加磁场，在RD、45°到RD和TD方向上测得的磁通密度较高，其中在RD方向上测得的磁通密度最高。而在54°到RD方向上测得的样品，相同施加磁场下的磁通密度最低。
所呈现的数据与U型EM传感器测试和文献数据一致，表明RD是最容易磁化的方向，而54°到RD是最难磁化的方向，BH回线测量使用相同的3% Si钢样品的矫顽力和剩磁数据。
在54°到RD方向的样品的矫顽力最高（46 A/m），而在RD方向最低（22 A/m），两者之间的差异为53%。矫顽力的趋势与剩磁相反，RD方向具有最高值（1.16 T），而54°到RD方向具有最低值（0.29 T），在RD与54°到RD之间的剩磁测量值之间存在75%的差异。
所呈现的BH回线、矫顽力和剩磁数据显示了对3% Si钢的测量方向（因此纹理）的敏感性较好。与BH回线、矫顽力和剩磁测量相比，3% Si钢的EM传感器测量结果对样品取向的影响没有那么大。 这表明EM传感器测量对纹理差异的敏感性不如BH回线测量，但可以用于指示纹理的影响 。
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