硅钢最新知识教材Word格式.docx

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1，其铁损约为热轧带的1/2，磁导率为后者的2.5倍。

硅钢片牌号表示方法：

DR510-50表示铁损值...由公称厚度（扩大100倍的值）+代号A+铁损保证值（将频率50HZ,最大磁通密度为1.5T时的铁损值扩大100倍后的值）

DR510-50表示铁损值为5.1,厚度为0.5mm的热轧硅...特点:

铝的密度小,比重为2.7,约为铜的1/3;

导电性,导热性,塑性,冷韧性都好冷轧无取向硅钢带（片）

表示方法：

DW+铁损值（在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.5T的单位重量铁损值。

）的100倍+厚度值的100倍。

如DW470-50表示铁损值为4.7w/kg，厚度为0.5mm的冷轧无取向硅钢，现新型号表示为50W470。

（2）冷轧取向硅钢带（片）

DQ+铁损值（在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.7T的单位重量铁损值。

有时铁损值后加G表示高磁感。

如DQ133-30表示铁损值为1.33，厚度为0.3mm的冷轧取向硅钢带（片），现新型号表示为30Q133。

（3）热轧硅钢板

热轧硅钢板用DR表示，按硅含量的多少分成低硅钢（含硅量≤2.8%）、高硅钢（含硅量＞2.8%）。

DR+铁损值（用50HZ反复磁化和按正弦形变化的磁感应强度最大值为1.5T时的单位重量铁损值）的100倍+厚度值的100倍。

如DR510-50表示铁损值为5.1，厚度为0.5mm的热轧硅钢板。

家用电器用热轧硅钢薄板的牌号用JDR+铁损值+厚度值来表示，如JDR540-50。

2、日本牌号表示方法：

（1）冷轧无取向硅钢带

由公称厚度（扩大100倍的值）+代号A+铁损保证值（将频率50HZ，最大磁通密度为1.5T时的铁损值扩大100倍后的值）。

如50A470表示厚度为0.5mm，铁损保证值为≤4.7的冷轧无取向硅钢带。

（2）冷轧取向硅钢带

由公称厚度（扩大100倍的值）+代号G：

表示普通材料，P：

表示高取向性材料+铁损保证值（将频率50HZ，最大磁通密度为1.7T时的铁损值扩大100倍后的值）。

如30G130表示厚度为0.3mm，铁损保证值为≤1.3的冷轧取向硅钢带。

涂层：

取向硅钢表面绝缘涂层分成有机涂层、无机涂层和半无机涂层三大类。

无机涂层的基本成分是磷酸盐涂料和磷酸铝基涂料中添加胶态二氧化硅、氧

化镁和硼酸。

无机涂层具有良好的耐热和焊接性能，但其冲制性和粘结性不佳。

半无机涂层基本成分为磷酸盐、铬酸盐、乳胶树脂溶液、弥散促进剂和表面活性剂，其中弥散促进剂和表面活性剂对涂层的质量具有重要作用。

半无机涂层具有良好的冲制性和粘结性，但其耐热性和焊接性不及无机涂层。

A涂层

A涂层为半有机薄涂层，具有优良的冲片性、耐腐蚀性、耐氟利昂性以及高层间电阻，尤其是焊接性能，适应于中、小型电机、家用电器

马达及小型变压器EI铁芯，相当于川铁的A1涂层及武钢的T4涂层。

H涂层H涂层为半有机厚涂层，具有优良的冲片性、耐腐蚀性、耐氟利昂性以及高层间电阻，适应于中、小型电机。

相当于川铁的A1涂层及武钢的T4涂层。

D涂层

D涂层为无机涂层，这种涂层具有优良的焊接性和耐热性，适应于中、小电机，尤其适应在较高温度下进行消除应力退火使用。

相当于AISI的C-4涂层及武钢的T3涂层。

除非特殊说明，钢种设计的表面绝缘涂层均为A涂层。

变压器由于铁芯而造成的能量损耗称为铁损，铁损包括两部分，磁滞损耗和涡流损耗．磁滞损耗是由于铁芯在反复磁化过程中，“内摩擦”而造成的损耗，它与铁芯材料的性质（导磁率，矫顽力）有关．涡流损耗是由于铁芯中产生的感生电流--涡电流产生焦耳热而造成的损耗，采用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠成的铁芯可以大大减

少涡流损失．铁损的大小除与铁芯本身有关外，还与电源电压的大小有关．当电源电压一定时，铁损基本上是恒定量，与负载电流的大小、性质无关，因此铁损基本上等于它的空载损失

1、日本硅钢带新老牌号对照表（取向）

老牌号

厚度

比重

铁损

磁感应强度

JISC2552-1975

新日铁

川崎

mm

g/cm3

1.5T/50HZ

B50

G10

Z10

RG10

0.35

7.65

≤1.51

≥1.77

G11

Z11

RG11

≤1.66

≥1.74

新牌号

35G145

35Z145

35RG145

≤1.45

≥1.78

35G155

35Z155

35RG155

≤1.55

35G165

35Z165

35RG165

≤1.65

≥1.75

（.00378.）

无取向硅钢新老牌号对照

.冷轧无取向硅钢带

S12

H12

RM12

0.5

≤3.60

≥1.6

S14

H14

RM14

≤4.0

≥1.61

S18

H18

RM18

≤4.7

≥1.64

S20

H20

RM20

7.75

≤5.4

≥1.65

S23

H23

RM23

≤6.2

≥1.66

S30

H30

RM30

7.85

≤8.0

≥1.69

S40

H40

RM40

≤10.5

S50

H50

RM50

≤13.0

S60

H60

RM60

≤15.5

50A310

50H310

50RM310

≤3.1

50A350

50H350

50RM350

≤3.5

50A400

50H400

50RM400

50A470

50H470

50RM470

7.7

≥1.62

50A600

50H600

50RM600

≤6.0

50A700

50H700

50RM700

7.8

≤7.0

≥1.68

50A800

50H800

50RM800

50A1000

50H1000

50RM1000

≤10.0

50A1300

50H1300

50RM1300

（.00378Z01.）

2、硅钢牌号功能表

硅钢牌号功能表

3、电工硅钢片对绝缘涂层的要求

硅钢片绝缘涂层要求

（1）层间电阻高；

（2）耐热性和耐蚀性好，能在高温和具有腐蚀性环境下工作

（3）粘附性好，在冲剪或弯曲加工中不易剥落；

（4）加工性好，涂层对冲模磨损要小，能起润滑作用；

（5）对钢板表面有一定张力，减小磁致伸缩而引起的噪声；

（6）涂层必须薄而均匀，提高充填性能。

目前使用的绝缘涂层有两种：

一是磷酸一铬酸系涂层，涂层液为深橙黄色的透明液，使用温度为70～80℃，层间电阻为5～50Ωcm2／片；

另一种是树脂和铬酸系涂层，涂层液为乳黄色黏液，使用温度小于30℃，层间电阻与前一种相同。

取向硅钢涂隔离层，主要是涂氧化镁，目的是防止在高温退火时钢板粘结，并与二氧化硅（Si02）生成硅酸镁底层，还有脱硫的作用。

在氧化镁涂层中加入3％～7．5％（质量分数）的氧化钛（TiO2），能改善钢板的脆性和硅酸镁底层的质量。

特别对于含铝的取向硅钢，在高温退火时Ti02具有抑制钢中的铝破坏二氧化硅层的作用

4、某些元素对硅钢性能的影响

摘　要　介绍了硅钢中某些元素对其性能的影响，并扼要分析了某些元素对硅钢性能影响的机制。

其中碳是引起硅钢发生磁时效的重要元素之一，随着硅钢中碳含量的增加，其铁损增加；

而硅含量增加能显著降低硅钢铁损。

磷、铝、铜是主要杂质元素，但适量的磷可提高硅钢的防锈能力。

锡和锑均是表面活性元素，它们可使硅钢最终退火织构中｛111｝面组分减少，｛100｝和｛110｝面组分增加，从而降低硅钢铁损，提高其磁感应强度。

关键词　硅钢　合金元素　铁损　磁感应强度

INFLUENCEOFSOMEELEMENTSONTHEPROPERTIES

OFSILICONSTEELCHUShuangjie　QUBiao　DAIYuanyuan

（BaoshanIronandSteelCorp.）ABSTRACT　Inthepaper,influenceofsomeelementsonthepropertiesofsiliconsteelareintroduced,withananalysisofthemechanism.Carbonisanimportantelementthatcausesmagneticagingofsiliconsteelandasthecarboncontentinthesiliconsteelincreases,theironlossalso

increases,butwithincreaseofsilicon,theironlossdecreasesobviously.P,Al,Cuaremainimpuritiesinsiliconsteel,butsuitablecontentPmayimprovetheantirustpropertyofsiliconsteel.SnandSbaresurfaceactiveelements,theymightreducecomponentof｛111｝andincrease｛100｝and｛110｝componentintextureofsiliconsteel,thusdecreasetheironlossofthesiliconsteelandincreasethemagneticfluxdensity.KEYWORDS　siliconsteel,alloyingelement,ironloss,magneticfluxdensity

　　从节能观点看，时代的趋势是提高电气设备的效率，其手段之一是改进电机铁芯所用的电磁钢板的磁性，也就是说，对低铁损、高磁通密度的硅钢要求日益强烈。

　　硅钢和其它金属材料一样，其磁性性能主要由其内部组织结构所控制，众所周知，组织结构的确立又与其合金元素密切相关，织构、金属间化合物的形成及析出，合金元素的偏析等将对硅钢的铁损和磁感应强度产生重要影响。

　　硅钢的牌号不同，其化学组成也不同，但其基本组成包括三大类元素。

第一类为其基本合金元素即：

C、Si、Mn等；

第二类为杂质元素：

P、Al、S、N、B、Cu等；

第三类为特殊用途合金元素如：

Sb、Sn等。

1　基本合金元素的作用

1.1　碳元素

　　首先应考虑硅钢中含碳引起的严重现象，若成品中残留碳，则出现磁时效，磁时效的发生取决于碳含量。

如果磁时效在马达或其它电气设备中产生，那么铁损值就可增加到初始值的二倍，设备就会受到损坏，因此碳对软磁材料的磁性极为有害。

碳会增大α-Fe的矫顽力，加大磁滞损失，降低磁感应强度，所以高级优质硅钢片中碳含量要求在0.020%，甚至0.010%以下。

一般说来［1］，碳对磁性的影响程度随钢中硅含量的不同而不同；

碳存在的形态不同，对磁性的影响也不同。

有人认为［2］晶界上渗碳体对磁性影响较晶粒内部小，但会使硅钢片塑性显著变坏。

碳使硅钢片磁导率降低，而且又是形成磁时效的主要元素之一。

　　UenoK等人采用不同硅含量的各种牌号无取向电工钢，在150℃下时效

30000h，通过调整残留碳量研究最终产品的铁损。

图1所示是硅含量为0.3%的无取向硅钢的铁损（p15/50）随碳含量的变化［3］。

当碳含量为0.004　5%时，时效1　000h后，铁损增加20%，而时效时间从1000h增加到10000h，不管残留碳多少，铁损均不发生变化，但时效后的铁损仍随残留碳量增加而增大。

图1　不同残留碳量硅钢的铁损增加与时效时间的关系

Fig.1　Relationbetweentheironlossincrementandaging

timefordifferentresidualcarboncontent

图2表示硅含量分别为3.0%、2.0%和0.3%三种无取向电工钢由于时效引起的铁损最大增量与残留碳量的关系［3］，由图可知，时效现象几乎和硅含量无关，铁损劣化速度仅与残留碳量有关。

1.2　硅的作用

　　硅能显著减少硅钢内的涡流损失，从而总铁芯损失减少（表1）。

硅还可以提高相图中A3线和降低A4线临界温度，在Fe-Si相图中形成闭合的γ-圈。

当含2.5%～15%Si时为单相α-Fe。

所以高硅硅钢片多经高温退火来使组织均匀，晶粒粗化，夹杂聚集。

硅可以减少晶体各向异性，使磁化容易，磁阻减少。

硅对电阻率及其它固有磁性的影响如图3所示［3］。

硅能显著提高α-Fe比电阻，因而减少涡流损失。

在强磁场作用下，硅使硅钢片的磁导率下降。

图2　铁损最大增量与残留碳量的关系

Fig.2　Relationbetweenthemaximumincrementofthe

ironlossandtheresidualcarboncontent

还能减轻钢中其它杂质的危害，使碳石墨化，降低对磁性的有害影响。

硅和氧有强亲和力，起脱氧作用。

硅可减少碳、氧和氮在α-Fe中脱溶引起的磁时效现象。

硅还能与氮化合成氮化硅，硅高时氮在钢中的溶解度可降低。

表1　硅含量对各种损失的影响

Table1　EffectofSicontentinthesiliconsteelonsomekindsoflosses

1T下损失/W*kg－1

钢中硅含量/%

1.0

2.5

4.0

磁滞损失（ph）

2.20

1.90

1.68

1.06

涡流损失（pe）

1.15

0.78

0.38

0.16

总铁芯损失（p10）

3.35

2.68

2.06

1.22

图3　硅含量对硅钢电阻率和其它固有磁性的影响

Fig.3　Effectofsiliconcontentinthesiliconsteelon

resistivityofsiliconsteelandothernaturalmagneticproperties

硅除对电工钢上述有利作用外，硅也会使钢变脆。

目前已研究成功含硅6.5%

的硅钢片，高硅硅钢导热性低，钢带冷却和加热时容易发生内裂。

　　随着硅含量的增加，硅钢片的硬度也随之升高，且易氧化生锈，在其表面形成

氧化膜，结果导致硅钢用户冲片用的模具变得容易损坏。

1.3　锰的作用

　　新日本钢铁会社研究了非常洁净的低硅高锰钢，试验发现，高的锰含量可以改善晶体结构，加1.0%Mn后，带钢晶体组织中（100）和（110）晶面增加，（111）晶面减少，磁性显著改善。

　　一般认为［4］，过多的锰会对磁性产生有害的影响，这是因为它使织构变

坏，并且形成不需要的沉淀物MnS，但当在生产过程中，利用十分洁净的钢，就可以使锰对织构控制起有利作用。

　　另外，锰是防止热脆不可缺少的元素，其含量应控制在0.1%以上，锰会提高碳在铁中的溶解度，扩大γ相区，与碳化合成渗碳体，故锰的含量也不宜过高，一般不超过1.5%。

2　杂质元素的影响［4，5］

2.1　磷元素

　　低碳电工钢板主要用来制造微电机（＜1kW）和小型电机（＜100kW）。

由于这种材料比较软，冲片性能差，因此常加入磷（0.08%～0.15%）来强化铁素体，提高硬度，改善冲片性。

　　磷会增加硅钢的冷脆性，使冷加工困难，原因是在晶界处形成脆的磷化铁。

在室温时钢中α相可溶解1.2%的磷，呈置换固溶体。

磷会改变铁原子间结合力和激活能，故对再结晶过程和晶粒长大有影响。

磷的影响超过同样硅含量影响的4～5倍，磷还可以提高比电阻，降低涡流损失；

由于磷促使晶粒增大，故亦可使矫顽力和磁滞损失降低。

随磷含量增加，在弱和中磁场下的磁感应强度提高；

而在强磁场下，由于磷使晶粒粗化而磁感应强度（B100）略有减少。

　　同时，磷是一种界面活性元素，偏聚于晶界会导致严重的晶界脆化，从而使成品钢板变得极脆。

2.2　铝元素

　　铝的作用与硅相近，可以提高钢的比电阻，减少铁芯损失（图4），并降低磁感应强度，铝含量达到一定数量会使晶粒粗化并促使碳石墨化。

铝还能减少钢中氧含量，减少磁时效现象。

铝使γ相区缩小。

虽然铝对磁性有

利，但钢中铝氧化物又会使磁性变坏。

铝又是冷轧硅钢脱氧所需成分，加铝还可获得高纯度钢，使钢可连续浇注。

图4　铝对硅钢铁芯损失的影响

Fig.4　EffectofAlcontentinthesiliconsteelontheironcoreloss

铝和硅一样，能使材料变脆，铝含量大于0.5%时硅钢变脆更见突出，但与高硅钢比较则仍显有较好的塑性。

有人试以Fe-Al-Mn合金作变压器钢片，铝的含量2倍于锰，在3.52%～6.45%范围，电磁性能与含4%Si的硅钢相近，但塑性明显优于后者。

　　铝含量太高的其它有害影响是大的长条形铝化合物析出相在晶界上形成会阻碍晶粒粗化［5］。

2.3　铜元素

　　小于0.7%的铜溶于α-Fe中，会促使碳石墨化，对磁性无大影响；

硅钢含0.5%Cu时，防锈能力可提高15倍，故硅钢中有时故意加入铜。

硅钢中含铜大于0.7%时，在热轧过程中会形成大量（CuMn）1.8S和（Mn,Cu）S质点，使硅钢矫顽力和磁滞损失增加并使钢变脆。

一般硅钢铜含量控制为0.2%～0.3%。

2.4　氮、硫、硼等合金元素的作用

　　无论是全硬钢、全加工或半加工硅钢，氮对磁性都有害。

氮是通过生成有害的AlN沉淀发生影响的。

表2列出了含1.3%（Si＋Al）的脱碳半加工硅钢在1.5T下测定的磁性。

当氮含量从0.006%降至0.002%时，其铁损与磁导率都可进一步改善。

表2　脱碳半加工硅钢1.3%（Si＋Al）在1.5T下的磁性和晶粒度

Table2　Themagneticpropertiesandgrainsizeofthe

decarbonisingandsemi-manufacturingsiliconsteel1.3%（Si＋Al）at1.5

T

N/%

铁损/

W*kg－1

磁导率/

×

4π×

10－7H*m－1

晶粒尺寸/

μm

0.002

1.14

2　500

120

0.006

1.23

2　200

90

硫在硅钢中对磁性有害影响均与基体中存在硫化锰的微细质点及晶界上存在自

由硫有关。

计算指出，当硫在0.005%～0.030%范围内，对于含0.3%Mn、

0.6%Si和0.2%Al的半加工硅钢，每增加0.0