无取向硅钢是含碳很低的硅铁合金。在形变和退火后的钢板中其晶粒呈无规则取向分布。
无取向硅钢(siIiconsteelwithnon—orientedgrain)
含碳很低的硅铁合金。在形变和退火后的钢板中其晶粒呈无规则取向分布。合金的硅含量为1.5%~3.0%,或硅铝含量之和为1.8%~4.0%。产品通常为冷轧板材或带材,其公称厚度为0.35和0.5mm,主要用于制造电动机和发电机。
硅钢俗称矽钢片或硅钢片,是电力、电子和军事工业不可或缺的含碳极低的硅铁软磁合金,亦是产量的金属功能材料,其产量约占世界钢材产量的1%,它是含硅0.8%-4.8%的硅铁合金,经热、冷轧成厚度在1mm以下的硅钢薄板。加入硅可提高铁的电阻率和磁导率,降低矫顽力、铁芯损耗(铁损)和磁时效,主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。
成分
钢中硅、铝和锰含量按规定控制在一定范围,碳、硫、氮和氧含量尽量低。牌号不同,对这些元素含量要求也不同。铝提高电工钢强度和硬度并降低延展性。但铝对降低延展性的影响不像硅那样明显,而作用与硅相似。因此,随牌号增高,硅含量提高到约3%而不再变化,铝含量可逐步提高到1%。一般牌号铝含量为0.3%~0.6%。随牌号提高,碳、硫和锰含量进一步降低。高牌号杂质含量为:S<0.002%、C<0.003%、N2<0.002%、O2<0.002%,以后退火不需脱碳,防止形成内氧化层和内氮化层。此外,要求Ti<0.005%和Zr<0.002%,以防止形成细小的TiN、ZrN和TiC,阻碍晶粒长大。
影影响因素
化学成分的影响
电工钢成分组成基本包括三大类元素。***类为基本合金元素,如Si、Al、Mn等;***类为杂质元素,如C、S、N、O、Ti、Zr 等;第三类为微量元素如Sb、Sn等。
***类元素的影响
Si、Al、Mn是有益的合金元素,可使铁的磁各向异性常数K1和饱和磁滞伸缩常数λs值降低,磁化更容易,所以Ph降低。另外这些元素还可提高电阻率,使Pe降低。因此提高***类元素的含量可以明显降低铁损。但当这些元素含量太高时,材料变得既硬又脆而无法冷加工。
***类元素的影响
C、S、N、O、Ti、Zr等为有害元素,这些元素的存在可在钢中形成细小弥散的碳化物、硫化物、氮化物及氧化物,阻碍成品退火时晶粒长大,对磁性能不利,因此要求钢中这类元素的含量越低越好。
第三类元素的影响
在无取向硅钢中添加少量的Sb、Sn,可以改善无取向电工钢再结晶退火后的织构,使(100)和(110)有利织构组分明显增加,使(111)不利织构组分明显减弱,从而降低铁损,提高磁感。添加少量的此类元素,还可以抑制内氧化层和氮化层的形成,改善磁性。
晶粒尺寸
晶粒尺寸大,晶界数量少,畴壁移动的阻力小,磁滞损耗降低。另一方面,晶粒尺寸大,磁畴尺寸增大,涡流损耗和反常损耗都增加。因此为了降低总铁损有一个合适的临界晶粒尺寸。
杂质、夹杂物和内应力
无取向电工钢中夹杂物和杂质元素应尽量降低,这是提高磁性的最重要措施。它们不仅阻碍畴壁移动使磁滞损耗和矫顽力增高,同时为了降低其周围静磁能而产生了闭合畴使磁化困难。它们对晶粒长大和织构组分也有很坏的影响。电工钢板中存在任何内应力都使矫顽力增高。
晶体织构
在取向硅钢中,提高B8使磁滞损耗明显降低。对无取向电工钢来说,(100)面织构高,磁滞损耗和P15***,(110)织构次之,(111)织构最差。
钢板厚度
一般来说,钢板厚度减薄,磁滞损耗增高。但厚度减薄,涡流损耗明显降低。因此对总铁损来说也有一个合适的临界厚度。
钢板表面状态
钢板表面平整光洁,表面自由磁极减少,静磁能降低,畴壁移动阻力减小,则磁滞损耗和矫顽力降低。
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