电工钢织构及织构与磁性能的关系
电工钢织构及织构及磁性能的关系彭彭(沈阳化工大学机械工程学院，辽宁沈阳 110142)1.2.1 电工钢织构电工钢在加工过程中(热轧、冷轧) 可滑移面为{110}、{112}和{123}, 滑移方向都为原子最密排的< 111> 方向。
以任何一个< 111> 为晶轴的晶面都可能是滑移面, 都会产生交叉滑移, 特别是硅钢更容易产生交叉滑移。
多晶体在滑移(塑性变形) 时, 不仅在每个晶粒内产生变形, 而且晶粒间还要变形。
由于金属整体变形的连续性, 相邻晶粒间产生了相互牵制又彼此促进的协同动作, 因而会出现力偶, 造成晶粒间的相对转动。
晶粒相对转动的结果可促使原来位向不适合变形的晶粒开始变形, 或促使原来已变形的晶粒继续变形。
但每个晶粒的转动必然会受到其周围晶粒的影响, 及此同时所产生的滑移系也有朝着作用力轴的方向作定向旋转的趋势。
当所承受的变形程度很大时, 大多数晶粒的某个滑移系最终都将转至同一方向或接近一致的方向, 其结果是使原来位向极其紊乱的晶粒出现有序化, 并有严格的位向关系。
电工钢经过塑性变形后, 处于高温状态下。
由于原子扩散能力加强, 发生再结晶, 即以新的等轴晶粒代替旧的变形晶粒。
通常, 再结晶后的新晶粒仍具有择优取向, 这种再结晶后的择优取向往往及形变的择优取向具有一定的取向关系。
在电工钢的成品生产工序中, 为了得到完善的退火织构, 工业上常常采用大压下量冷轧和高温长时间退火的办法。
前者是为了得到很完善的冷变形织构, 后者是使某种有利位向的晶粒充分长大, 从而形成稳定、完善的退火织构。
形成织构的特点是(100) 或(110) 面平行轧面, [ 001 ]方向平行于轧向, 称为立方织构或高斯织构。
1.2.2 无取向电工钢织构对磁感应强度的影响织构是影响电工钢磁感应强度B25和B50的主要因素之一, 理想的晶体织构为(100) [ uvw ]面织构, 因为它是各向同性而且难磁化方向[ 111 ]不在轧面上(及取向硅钢不同, 取向硅钢的磁感应强度只及(110) [001 ]晶粒取向度或(110) [001 ]位向偏离角有关)。
为改善电工钢的磁性能, 在生产过程中, 从热轧工序开始, 控制有利织构的形成是主要的技术手段之一。
在实际生产控制过程中不可能得到这种单一的面织构, 一般存在有(100) [ 011 ]、(111) [ 112 ]、(110) [ 001 ]和(112) [ 011 ]等织构组分, 其中(100) 组分织构度只占约20% , 基本属于无取向混乱织构, 也就是磁各向同性。
由理论公式推导的结论为: 按[100 ]和[111 ]单晶体的B25值计算出的理想(100) [uvw ]面织构具有最高的B25值,比各向同性状态约高0.116T ( 10% ) , 而（111)[ uvw ]和(110) [ uvw ]织构的B25值比各向同性状态分别低0.111T (7% ) 和0.104T (2% )。
1.2.3 无取向电工钢织构对铁损的影响影响Ph (铁损) 的因素也就是阻碍畴壁移动的主要因素, 分别为晶体织构、杂质、夹杂物、内应力、晶粒尺寸、钢板厚度、钢板表面状态和主要化学成分。
无取向电工钢(100) 面织构高, Ph 和P15 降低, 因为在(100) 晶面上有两个易磁化的<001>轴; 其次是(110) 面织构, 在此晶面上有一个<001> 轴。
具有(111) 面织构的较高P15, 因为在此晶面上没有<001> 轴, 具有(112) 面织构的P15最高,因为在此晶面上有难磁化的< 111> 轴。
1.3 热轧条件对无取向电工钢轧件织构形成的影响对电工钢织构的形成, 并对电工钢的最终铁磁性能起重要作用的基本组织参数是在轧件的热轧过程中形成的。
对有取向和无取向电工钢来说都是如此, 即其全部生产工艺操作过程中, 对其组织和织构的影响是在热轧件原始组织的演变过程中形成的。
国外电工钢科研机构对此做了专门的研究。
研究了在2000mm 宽带连轧机和1200mm 可逆轧机等精轧机架上进行轧制时, 轧制温度、速度以及变形量和变形次数等工艺参数对热轧带钢组织和织构的形成所产生的影响, 以及电工钢热轧板沿带材厚度方向其织构的形成特点。
测试方法: 用X 射线织构分析方法, 根据反极图从表面到中心逐层对织构进行了测定研究, 用机械方法剥去试样表层并对表面进行腐蚀以消除加工硬化层, 根据极点密度最大的8个晶面族{ 200}、{112}、{220}、{310}、{222}、{321}、{420}和{332}的积分强度线, 用钼辐射线测定了织构。
分析表明, 在热轧件的中心层内通常发生回复过程, 这一层织构具有形成强烈{200}<uvw > 择优取向以及弱的{112}< uvw > 和{222}< uvw > 择优取向的特点; 组织和织构沿厚度方向所出现的差别是由轧制温度—速度参数以及压下量的不同所引起的(连轧机精轧末架压下率为12% , 机架间通过时间为0.19s)。
由于变形速度高,动态再结晶所需临界变形率至少要减小1/3 , 因此在带材表层发生局部的集合再结晶, 这一点可由织构中出现具有{220}< uvw > 择优取向的粗大晶粒得以证实。
无取向电工钢中心层{200}< uvw >和{222}< uvw > 变形织构的择优取向在数量上大于取向电工钢, 这是由于终轧温度相差40～80℃造成的(取向硅钢T 终= 910～930℃)。
以上试样通过冷轧及最终织构测定及及成品磁性的对照分析, 进一步认证了热轧板材厚度方向形成的织构将对随后的全部生产工艺操作中织构的形成产生重要影响。
1.4 冷轧条件对无取向电工钢再结晶织构的影响无取向电工钢的磁性主要取决于它的织构。
为改善磁性, 必须提高{100}或{110}织构的强度和降低{111}织构强度。
{100}或{110}由带钢平面上易磁<100> 位向构成, 而{111}由其平面附近的难磁化< 111> 位向构成。
1.4.1 冷轧压下率对无取向电工钢织构的影响为降低工序成本, 提高产量, 大多数生产厂均采用一次冷轧法生产中、低牌号冷轧电工钢。
一次冷轧法要求大压下率(≥75% ) 来保证{100}< 011> 组分进一步增高, 使磁性能提高。
根据取向分布函数(ODF) 定量计算, 电工钢冷轧织构基本分为两类纤维织构, 即<111> 轴近似平行于法向(A 类或称C纤维织构) 和<110>轴平行于轧向并在(100) [ 011 ]位向附近漫散(B类或称A纤维织构)。
主要低指数组分为: {111}<112> 、{111}< 110> 、{112} < 110> 和{001} <110> 。
也就是说, 一类组分为< 110> 平行于轧向, (001)～(112) 平行于轧面; 另一类为{111}平行于轧面, 而< 110> ～< 112> 平行于轧向。
在冷轧板微观结构分析中, 压下率> 60%时,冷轧时微观带及轧向的偏离角逐渐减少, 直到及轧向近似平行, 其{211}< 011> 组分逐渐加强。
压下率为90% 时, 冷轧时微{211}< 011> 位向是冷轧织构中最强组分, 微观带边界已不是{110}面, 即已形成明显的切变带。
经压下率为50%～90% 的冷轧时都存在A 和B 类两类纤维织构组分。
压下率≤60% 时, 冷轧时发生铅笔式的滑动, 依靠等量的{110}<111> 和{211}< 110>滑移系统而发展成 A 类织构组分, 但有些偏离。
压下率> 60%时, 冷轧时{211}< 111> 滑移系统起重要作用, 使{111}< 121> 附近位向分解, 并加强了{211}< 111> 滑移系统, 因此{211}< 011> 和{ 100}< 011> 组分进一步提高, 而{111}< 112>强度保持不变。
随形变量增加, {100}< 011> 组分加强, 并绕< 011> 轧向漫散而形成 B 类纤维织构, 漫散角度可达60°, 这包括了{111}< 011> 位向;A 类纤维织构随形变量增高而单调地增高, 但分布不均匀。
1.4.2 冷轧再结晶织构电工钢冷轧后各位向组分的储能不同, 从大到小的顺序为: {110}> {111}> {112}> {100}, 因此退火时{110}< 001> 晶粒首先回复和再结晶。
最终在初次再结晶基体中{110}< 001> 晶粒半径比基体平均半径更大些。
{100}< 011> 晶粒最易滑移, 位错密度低, 储能低, 所以最难再结晶。
{111}< 112> 晶粒介于两者之间。
再结晶织构是由几个织构组分组成的。
在正常晶粒长大时会加强某些组分, 而使另外的组分减弱。
这取决于那些位向晶粒具有更有利于吞并其它位向晶粒而长大的条件, 这些条件就是晶粒尺寸或晶界曲率等。
再结晶织构及冷轧织构相比,退火后< 110> B 类纤维织构减弱, 特别是{100}附近的组分减弱。
< 111> A 类纤维织构也有一定的变化(原因如上述)。
经压下率为50% 的冷轧(全工艺为二次中等压下率冷轧) 和在铁素体相区退火再结晶后, 形成以{110}< 001> 为主, {111}< 011> 为次和其它组分的再结晶织构, 因为{110}晶粒的储能又高于{ 111}晶粒。
如果冷轧前原始晶粒粗大, {110}<001 > 组分更强。
因为{110} < 001 > 晶粒是在{ 111}< 112> 形变晶粒中的切变带内生核而成的。
原始晶粒大可产生更多的切变带, {110}< 001> 晶核数量增多。
经压下率为70% 的冷轧(为一次冷轧生产工艺) 退火后, {110}< 001> 组分减弱, {111}< 011> 组分加强, 同时形成{111}< 112> 组分, 即形成< 111> 平行于法向漫散的近似完善的A 类纤维织构。
再结晶织构组分为{111}< 011> 、{111}<321> 、{111}< 211> 和{211}< 011> , 压下率再增高, {111}< 011> 组分减弱, 而{111}< 112> 组分更强({100}及{110}所占比例未见相关介绍, 生产中≥75% 压下率冷轧生产织构分析仍为空白,有待进一步研究)。
Al对Fe-0.6%Si无取向电工钢的织构及磁性能的影响机制探讨
配合 Ｓ 来 降 低 铁损 ， 在 降 低 钢 的 铁 损 的 同 时 ， ｉ 但 Ａｌ
的添加 也会 降低 其 磁 感 应 强 度 。 因此 ， 何 获 得 既 如 能 降低 铁损 又不 致 降低 磁感 的效 果 ， 直 是 人 们 致 一 力解 决 的一 个 难题 。业 已弄 清 ， 降低 电工 钢 铁 损 Ａｌ 的原 因是增 加 钢 的 电 阻率 ， 电 阻率 与 涡 流 损 耗 成 而 反 比［ ； 降低 硅 钢感 应强 度 的一 个 原 因是 降 低 其 １ Ａ１ 密度 ， 影 响 电工 钢 的 磁感 应 强 度 的 主要 因 素是 织 而 构 。利 用 Ｘ一射 线 衍 射 峰 形 分 析 和 织 构 分 析 技 术 ， 研究 Ａ１ Ｆ 一０ ６ Ｓ 无 取 向 电工 钢 的 微 结 构 的 对 ｅ ． ｉ 影 响和微 结 构 对织 构 及 磁 性 能 的影 响 ， 讨 其 对 电 探
作 者 简 介 ： 长 一 （９ ９ ）男 ， 李 １ ４ ￣ ， 教授 级 高级 工 程 师 ． － ｉ ｌ ｈ ｎ ｙｚ ｂ ｙ ｈ ｏ ｔ ｍ． ｎ Ｅ ｍａｌ ｉ ａ ｇ ｉ ＠ ａ ｏ ． ｏ ｃ ：ｃ ｘ
第２ 卷 第 １ ２ 期
２ｌ ０ ｕ年 ３月
武 汉 工 程 职 业 技 术学 院 学报
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Ａｌ Ｆ 一０ ６ Ｓ 无 取 向 电 工 钢 的织 构 对 ｅ ． ｉ 及 磁 性 能 的 影 响 机 制 探 讨
加 了冷 轧 晶粒 的点 阵畸 变 ， 降低 了有 利 织 构 组 分 的 相 对 点 阵畸 变储 能 和 ７ 纤 维 织构 （ ｌ １ ／ 一 ＜ １＞ ／ ＮＤ 的 密度 ， ） 导致 成 品 中的有 利织 构 组分 减 少 ， 性 降低 。延 长退 火保 温 时 间是 改善 添加 ０ ３ Ａｌ 磁 ．
金属冶炼中的金属磁性与电磁性能
熔炼气氛，如真空、惰性气体或氧化性气氛，对金属的电磁性能也有影响。在真空或惰性气氛中熔炼可以减少杂 质和氧化物的形成，从而提高金属的纯度和电磁性能。
铸造工艺对电磁性能的影响
冷却速度
铸造过程中金属的冷却速度对其晶体 结构和相变有重要影响。快速冷却可 能导致金属产生淬火效应，影响其磁 性和导电性能。
金属磁性与电磁性能在其他领域的应用
医学成像
利用磁共振成像技术，对生物体 内的金属进行检测和诊断。
航空航天
利用金属的磁性和电磁性能，制造 高性能的航空航天材料和部件。
能源领域
利用金属的磁性和电磁性能，开发 高效能、环保的能源技术和设备， 如磁流体发电、超导输电等。
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磁力驱动泵
利用磁性原理驱动泵的运 转，具有无接触、无摩擦 、低能耗等优点。
金属电磁性能在电子工业中的应用
电磁感应加热
利用电磁感应原理对金属进行快速加热，广泛应 用于金属熔炼、连铸、轧制等领域。
电磁屏蔽
利用金属的电磁性能，对电磁波进行吸收、反射 和折射，以保护电子设备和信号不受干扰。
电磁检测
利用金属的电磁性能，对金属制品进行无损检测 和探伤，确保产品质量和安全。
电磁波反射
金属对电磁波的反射能力与其表面状况和电磁波的波长有关。光滑金属表面可 以反射大部分入射的电磁波，而粗糙表面则反射较少。不同频率的电磁波在金 属表面的反射系数不同，高频电磁波更容易被反射。
金属的电磁波传播特性
电磁波在金属中的传播速度
电磁波在金属中的传播速度小于其在真空中的传播速度，且随着金属的电导率和磁导率的增加而减小 。
合金元素
铸造过程中加入的合金元素可以改变 金属的电磁性能。通过调整合金元素 的种类和含量，可以优化金属的电磁 性能，如提高导电性或改变磁性。
电工钢织构及织构与磁性能的关系
电工钢织构及织构与磁性能的关系彭彭(沈阳化工大学机械工程学院，辽宁沈阳110142)1.2.1 电工钢织构电工钢在加工过程中(热轧、冷轧) 可滑移面为{110}、{112}和{123}, 滑移方向都为原子最密排的< 111> 方向。
以任何一个< 111> 为晶轴的晶面都可能是滑移面, 都会产生交叉滑移, 特别是硅钢更容易产生交叉滑移。
多晶体在滑移(塑性变形) 时, 不仅在每个晶粒内产生变形, 而且晶粒间还要变形。
由于金属整体变形的连续性, 相邻晶粒间产生了相互牵制又彼此促进的协同动作, 因而会出现力偶, 造成晶粒间的相对转动。
晶粒相对转动的结果可促使原来位向不适合变形的晶粒开始变形, 或促使原来已变形的晶粒继续变形。
但每个晶粒的转动必然会受到其周围晶粒的影响, 与此同时所产生的滑移系也有朝着作用力轴的方向作定向旋转的趋势。
当所承受的变形程度很大时, 大多数晶粒的某个滑移系最终都将转至同一方向或接近一致的方向, 其结果是使原来位向极其紊乱的晶粒出现有序化, 并有严格的位向关系。
电工钢经过塑性变形后, 处于高温状态下。
由于原子扩散能力加强, 发生再结晶, 即以新的等轴晶粒代替旧的变形晶粒。
通常, 再结晶后的新晶粒仍具有择优取向, 这种再结晶后的择优取向往往与形变的择优取向具有一定的取向关系。
在电工钢的成品生产工序中, 为了得到完善的退火织构, 工业上常常采用大压下量冷轧和高温长时间退火的办法。
前者是为了得到很完善的冷变形织构, 后者是使某种有利位向的晶粒充分长大, 从而形成稳定、完善的退火织构。
形成织构的特点是(100) 或(110) 面平行轧面, [ 001 ]方向平行于轧向, 称为立方织构或高斯织构。
1.2.2 无取向电工钢织构对磁感应强度的影响织构是影响电工钢磁感应强度B25和B50的主要因素之一, 理想的晶体织构为(100) [ uvw ]面织构, 因为它是各向同性而且难磁化方向[ 111 ]不在轧面上(与取向硅钢不同, 取向硅钢的磁感应强度只与(110) [001 ]晶粒取向度或(110) [001 ]位向偏离角有关)。
2退火过程中晶粒组织变化对磁性的影响
时产生｛１１１）织构组分有利，退火织构从０％Ｓｉ的
（＜１１１＞／／ＮＤ），因此磁感很低。６５０℃时开始再结
｛１１１）＜１１０）到１％～２％Ｓｉ的｛５５４）＜２２５＞。本研究 晶，冷轧纤维织构减弱，磁感升高。６８０～７００℃虽
万方数据
金属功能材料
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参考文献(5条) 1.Hou Chun-Kan 查看详情 1996(2) 2.Shiozaki M.Kurosaki Y 查看详情 1989(1)
3.王波 0.1%Si无取向电工钢晶粒长大对织构和磁性的影响[期刊论文]-金属功能材料 2004(3)
4.Ray R K 查看详情 1994(4) 5.何忠治 电工钢 1996
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图２ 退火过程中织构（１／４面）与晶粒的变化
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６５０℃退火时开始有新的晶粒形核了，新晶粒
作者简介：王峰涛（１９７５一），男，１９９８年毕业于西安冶金建筑科技大学，工学学士，工程师，现就职于宝钢股份宝钢分公司。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｆｅｎｇｔａｏ＠ｂａｏｓｔｅｅｌ．ｃｏｍ，电话：０２１—２６６４８１６６，传真：０２１－－２６６４６５３９。
万方数据
第４期
王峰涛等：低硅无取向电工钢退火过程中晶粒组织变化对磁性的影响
第１６卷第４期 ２ ０ ０ ９年８月
组织和织构对中低牌号无取向电工钢磁性能的影响
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胡 少 东 ＇ 项 利 赖 朝彬 仇 圣桃
（． １ 江西理 工大 学冶 金 与化学 工程 学院 ， 江西 赣州 ３ １０ ； ． 铁研究 总 院国家 连铸 中心 ， ４０ ０ ２ 钢 北京 １ ０ ８ ） ０ ０ １
摘 要 影 响无 取 向 电工 钢 磁 性 能 的两 个 主要 因 素是 组 织 和织 构 。研 究 表 明 ： 着 牌 号 的 升 高 ， 粒 尺 寸 增 大 ， 随 晶 有
电工钢知识简介
电工钢基础知识普及电工钢已有上百年的历史,电工钢包括Si<0.5%电工钢和Si含量0.5~6.5%的硅钢两类,主要用作各种电机、变压器和镇流器铁芯,是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金;电工钢在磁性材料中用量最大,也是一种节能的重要金属功能材料;电工钢,特别是取向硅钢的制造工艺和设备复杂,成分控制严格,制造工序长,而且影响性能的因素多,因此常把取向硅钢产品质量看作是衡量一个国家特殊钢制造技术水平的重要标志,并获得特殊钢中“艺术产品”的美称;1、电工钢的发展历史✧热轧硅钢发展阶段1882~1955年铁的磁导率比空气的磁导率高几千到几万倍,铁芯磁化时磁通密度高,可产生远比外加磁场更强的磁场;普通热轧低碳钢板是工业上最早应用的铁芯软磁材料;1886年美国Westinghouse电气公司首先用杂质含量约为0.4%的热轧低碳钢板制成变压器叠片铁芯;1890年已广泛使用0.35mm厚热轧低碳钢薄板制造电机和变压器铁芯;但由于低碳钢电阻率低,铁芯损耗大；碳和氮含量高,磁时效严重;1882年英国哈德菲尔特开始研究硅钢,1898年发表了4.4%Si-Fe合金的磁性结果;1903年美国取得哈德菲尔特专利使用权;同一年美国和德国开始生产热轧硅钢板;1905年美国已大规模生产;在很短时间内全部代替了普通热轧低碳钢板制造电机和变压器,其铁损比普通低碳钢低一半以上;1906~1930年期间,是生产厂与用户对热轧硅钢板成本、力学性能和电机、变压器设计制造改革方面统一认识、改进产品质量和提高产量的阶段;✧冷轧电工钢发展阶段1930~1967年此阶段主要是冷轧普通取向硅钢GO板的发展阶段;1930年美国高斯采用冷轧和退火方法开始进行大量实验,摸索晶粒易磁化方向<001>平行于轧制方向排列的取向硅钢带卷制造工艺;1933年高斯采用两次冷轧和退火方法制成沿轧向磁性高的3%Si钢,1934年申请专利并公开发表;1935年Armco钢公司按高斯专利技术与Westinghouse电气公司合作进行生产;之后,Armco钢公司采用快速分析微量碳等技术和不断改进制造工艺及设备,使产品质量逐步提高;直到1958年在掌握MnS抑制剂和板坯高温加热两个前工序制造工艺后,制造取向硅钢的专利技术已基本完善,产品磁性大幅度提高且稳定;1959年开始生产0.30mm厚产品,1963年生产0.27mm产品;40年代初,Armco钢公司开始生产冷轧无取向硅钢板;1963~1967年期间,英国、日本等国家陆续停止生产热轧硅钢板;热轧硅钢板逐步被冷轧无取向电工钢和冷轧取向硅钢板所代替;高磁感取向硅钢发展阶段1961~1994年1961年,新日铁在引进Armco专利基础上,首先试制AlN+MnS综合抑制剂的高磁感取向硅钢;1964年开始试生产并命名为Hi-B,但磁性不稳定;经过15年的持续改进,Hi-B钢制造工艺已日臻完善,并于1968年正式生产Z8H牌号;从1979年开始,新日铁和川崎公司采用提高硅含量、减薄产品钢带厚度和细化磁畴技术,陆续生产了0.30、0.27、0.23及0.18mm高磁感取向硅钢新牌号;2、电工钢的分类电工钢除上表品种类别外,还有一些特殊用途的电工钢板,如0.15和0.20mm 厚3%Si冷轧无取向硅钢薄带和0.025、0.05及0.1mm厚3%Si冷轧取向硅钢薄带,用作中、高频电机和变压器以及脉冲变压器等；继电器和电力开关用的0.7mm 厚3%Si高强度冷轧无取向硅钢板；新型高转速电机转子用的高强度冷轧电工钢板；医用核磁共振断层扫描仪等磁屏蔽和高能加速器电磁铁用的低碳电工钢热轧厚板和冷轧板；高频电机和变压器以及磁屏蔽用的4.5%~6.5%Si高硅钢板等; 3、对电工钢板性能的要求一般要求电机、变压器和其他电器部件效率高,耗电量少,体积小和重量轻;电工钢板通常是以铁芯损耗和磁感应强度作为产品磁性保证值;对电工钢板性能的要求如下：✧铁芯损耗P T低铁芯损耗是指铁芯在≥50Hz交变磁场下磁化时所消耗的无效电能,简称铁损,也称交变损耗,其单位为W/kg;这种由于磁通变化受到各种阻碍而消耗的无效电能,通过铁芯发热既损失掉电能,又引起电机和变压器的温升;电工钢的铁损P T包括磁滞损耗、涡流损耗Pe和反常损耗Pa三部分;电工钢板铁损低,既可节省大量电能,又可延长电机和变压器工作运转时间,并简化冷却装置;由于电工钢板的铁损所造成的电量损失占各国全年发电量的 2.5%~4.5%,因此各国生产电工钢板总是千方百计设法降低铁损,并以铁损作为考核产品磁性的最重要指标,按产品的铁损值作为划分产品牌号的依据;✧磁感应强度B高磁感应强度是铁芯单位截面积上通过的磁力线数,也称磁通密度,它代表材料的磁化能力,单位为T;电工钢板的磁感应强度高,铁芯的激磁电流也称空载电流降低,铜损和铁损都下降,可节省电能;当电机和变压器功率不变时,磁感应强度高,设计B m可提高,铁芯截面积可缩小,这使铁芯体积减小和重量减轻,并节省电工钢板、导线、绝缘材料和结构材料用量,可降低电机和变压器的总损耗和制造成本,并且有利于大变压器和大电机的制造、安装和运输;取向硅钢设计B m高达1.7~1.80T,接近B8值,因此以B8作为磁感保证值;电机设计B m约为1.5T,接近冷轧无取向电工钢B50值,因此冷轧无取向硅钢以B50作为磁感保证值;热轧硅钢的磁感更低,通常以B25作为保证值;✧对磁各向异性的要求电机是在运转状态下工作,铁芯是用带齿圆形冲片叠成的定子和转子组成,要求电工钢板为磁各向同性,因此用无取向冷轧电工钢或热轧硅钢制造;一般要求纵横向铁损差值<8%,磁感差值<10%;变压器是在静止状态下工作;大中型变压器铁芯是用条片叠成,一些配电变压器、电流和电压互感器以及脉冲变压器是用卷绕铁芯制造,这样可保证沿电工钢板轧制方向下料和磁化,因此都用冷轧取向硅钢制造;✧冲片性良好用户使用电工钢板时冲剪工作量很大,因此要求电工钢板应具有良好的冲片性,这对微、小型电机尤为重要;冲片性好可以提高冲模和剪刀寿命,保证冲剪片尺寸精确以及减小冲剪片毛刺;影响冲片性的因素主要有：1冲模或剪刀材料;如硬质合金冲模的冲片性比工具钢冲模提高一倍以上;2冲头与冲模的间距;合适的间距一般为钢板厚度的5%~6%;3冲片用润滑油种类;4冲片形状;5钢板表面绝缘膜种类和质量;6钢板的硬度等;后两个因素与电工钢板质量有关;✧钢板表面光滑、平整和厚度均匀要求电工钢板表面光滑、平整和厚度均匀,主要是为了提高铁芯的叠片系数;叠片系数高可使铁芯有效利用空间增大,空气隙减小,使激磁电流减小;电工钢板的叠片系数每降低1%相当于铁损增高2%,磁感降低1%;✧绝缘薄膜性能好为防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗,冷轧电工钢板表面涂一薄层无机盐或无机盐+有机盐的半有机绝缘膜;对绝缘膜有以下要求：1耐热性好;在750~800℃消除应力退火时不会破坏;2绝缘膜薄且均匀;3层间电阻高;4附着性好;5冲片性好;6耐蚀性和防锈性好;7焊接性好;用途不同,对绝缘膜的要求也有差异;✧磁时效现象小铁磁材料的磁性随使用时间而变化的现象称为磁时效;这种现象主要是材料中碳和氮等杂质元素引起的;电工钢板中碳和氮含量小于0.0035%时,磁时效明显减小;4、影响电工钢铁损的因素❶化学成分的影响电工钢成分组成基本包括三大类元素;第一类为基本合金元素,如Si、Al、Mn 等；第二类为杂质元素,如C、S、N、O、Ti、Zr 等；第三类为微量元素如Sb、Sn等;✧第一类元素的影响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;因此提高第一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;✧第二类元素的影响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;❷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;❸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;❹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最低,110织构次之,111织构最差;❺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;❻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;。
电工钢织构及织构与磁性能的关系.doc
电工钢织构及织构与磁性能的关系彭彭(沈阳化工大学机械工程学院，辽宁沈阳110142)1.2.1 电工钢织构电工钢在加工过程中(热轧、冷轧) 可滑移面为{110}、{112}和{123}, 滑移方向都为原子最密排的< 111> 方向。
以任何一个< 111> 为晶轴的晶面都可能是滑移面, 都会产生交叉滑移, 特别是硅钢更容易产生交叉滑移。
多晶体在滑移(塑性变形) 时, 不仅在每个晶粒内产生变形, 而且晶粒间还要变形。
由于金属整体变形的连续性, 相邻晶粒间产生了相互牵制又彼此促进的协同动作, 因而会出现力偶, 造成晶粒间的相对转动。
晶粒相对转动的结果可促使原来位向不适合变形的晶粒开始变形, 或促使原来已变形的晶粒继续变形。
但每个晶粒的转动必然会受到其周围晶粒的影响, 与此同时所产生的滑移系也有朝着作用力轴的方向作定向旋转的趋势。
当所承受的变形程度很大时, 大多数晶粒的某个滑移系最终都将转至同一方向或接近一致的方向, 其结果是使原来位向极其紊乱的晶粒出现有序化, 并有严格的位向关系。
电工钢经过塑性变形后, 处于高温状态下。
由于原子扩散能力加强, 发生再结晶, 即以新的等轴晶粒代替旧的变形晶粒。
通常, 再结晶后的新晶粒仍具有择优取向, 这种再结晶后的择优取向往往与形变的择优取向具有一定的取向关系。
在电工钢的成品生产工序中, 为了得到完善的退火织构, 工业上常常采用大压下量冷轧和高温长时间退火的办法。
前者是为了得到很完善的冷变形织构, 后者是使某种有利位向的晶粒充分长大, 从而形成稳定、完善的退火织构。
形成织构的特点是(100) 或(110) 面平行轧面, [ 001 ]方向平行于轧向, 称为立方织构或高斯织构。
1.2.2 无取向电工钢织构对磁感应强度的影响织构是影响电工钢磁感应强度B25和B50的主要因素之一, 理想的晶体织构为(100) [ uvw ]面织构, 因为它是各向同性而且难磁化方向[ 111 ]不在轧面上(与取向硅钢不同, 取向硅钢的磁感应强度只与(110) [001 ]晶粒取向度或(110) [001 ]位向偏离角有关)。
不同晶体学平面对无取向电工钢电磁性能的贡献及其磁性各向异性
１的正数 。由于 式 （ ） 侧 第一 项 与 晶 向 无关 ， １右 第
三 项 极 小 ， 忽 略 ， 第 二 项 Ｋ 的 系 数 可 以 用 来 可 故
长 ， 同 晶体 学 平 面 对 无取 向 电工 钢 的 电磁 性 能 不 的贡献 及其 各 向异性 日益 受 到人 们 的 关 注 ，它 们 是研 究材 料 的织 构 与 磁 性 关 系 的 基础 ， 也是 设计 和生 产 高品质 电工 钢 的基 本参 数［ ， ２】对此 已有 文
则 以 ｛ １ 晶 面 最 强 ， １ １ 晶 面 最 弱 ， 】 １ 晶 面及 其他 晶 面 的磁 性 各 向 异 性 以 ｛ １ ｝ 面 的 极 点 为 中心 呈放 １ ０） ｛１｝ ｛１） １０ 晶
射 递 减 状 分 布在 反 极 图 上 。 关键词 ： 无取 向 电 Ｘ 钢 ； 构 ； － 织 电磁 性 能 ； 向异 性 各 中图分类号 ： ＴＧ１ ３ ２ １． ５ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ４３ ４ （ ０ ０ ０ — ３ ３０ １ ７ —６４ ２ １ ）４０ ９ —４
第３ ３卷 第 ４期
２ １ 年 ８ 月 ００
武
汉
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ１ ３３， ． ． Ｎｏ ４ Ａｕｇ ２ ０ ． ０１
Ｊｏ ｒ ｌｏ ｕ ｎ Ｕｎｉｅ ｓｔ ｃｅ ｅ ａ ｃ ｕ ｎａ ｆ Ｗ ｈａ ｖ ｒ ｉｙ ｏｆＳ ｉｎｃ ｎｄ Ｔｅ ｈｎｏｏ ｙ ｌｇ
的 难 易 磁 化 程 度 或 不 同 ｛ ｋ ｝ 面 对 磁 性 的 贡 献 ｈ ｌ晶
及其 各 向异性 孰 大孰 小 的定 量计 算 ，则 尚未 见 到 具体 报道 。为此 ， 文采 用 理 论 计 算 与 实 验 相结 本 合 的方法 来求 证不 同晶体 学平 面对 无取 向电工钢 磁感 应强 度 的贡 献 及 其 磁 性 各 向异性 ， 以期 为 电 工钢 以及 汽 车板 和家 用 电器 面板 等材 料 的设计 与 研究 提供 基 本参 数和 依据 。
CSP
＜０ ｖ ｗ ＞， ａ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ￣ｘ ｕｒ ｔ ｅｓ ， ｗ ｅ ａ ｋ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ｛ １ １ １ ｝ ＜１ １ ２ ＞ ｆ ｉ ｅｒ ｂ ｔ ｅ ｘ ｕｒ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｈ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ａ ｖ ｏ ｒ ｅ －
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０ 前 言
无 取 向电工 钢板 主要 用 于制作 各种 电机 和变 压
退 火态 的织 构类 型和分 布状态 对磁 各 向异性 的影 响 关系 ， 为Ｃ Ｓ Ｐ流程 生产高 磁 感无 取 向 电工 钢提供 了
器 的铁 芯 以及其 他 电器 部件 ， 是 电力 、 电子 和军事 工
业 不 可缺少 的软 磁合 金［ １ ］ 。由于无 取 向电工 钢在 生 产 过 程 中通 常产 生 轧 制 织 构 ， 导 致 磁 性 能呈 现 各 向
ｎｄ ａ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ．Ｍａ ｇ ｅｔ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｉ ｓ ｏ ｔ ｒ ｏ ｐ ｙ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｂ ｙ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｈ ｆ ａ ｖ ｏ ｒ ａ ｂ ｌ ｅ｛ ｉ ０ ０）
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无取向电工钢磁性能的研究
≥0.18 ≤0.050 ≤0.006 0 ≥0.20 ≤0.003 0 ≥0.23 ≤0.040 ≤0.005 0 ≥0.20 ≤0.003 0 ≥0.025
【作者简介】李慈颖，女，硕士，湖南华菱涟源钢铁集团有限公司工程师。
44 qiyekejiyufazhan
2019 年第 11 期（总第 457 期）
300 mm 样条共 24 片，将样品放入试验炉，经 200 ℃× 48 h 时效处理后再空冷至室温测磁性能，对比时效处理前 后铁损和磁感的变化情况及劣化率。
铁损劣化率＝ （时效后铁损－时效前铁损） ÷时效前 铁损×100%
表 1 不同工艺条件下试样化学成分质量分数
牌号
工艺条件
化学成分质量（%）
ห้องสมุดไป่ตู้
C
Si
企业科技创新
2019 年第 11 期（总第 457 期）
无取向电工钢磁性能的研究
李慈颖，隋亚飞，张益龙，王仕华 （湖南华菱涟源钢铁集团有限公司，湖南 娄底 417009）
【摘 要】文章研究了不同成分体系下夹杂物 （包括第二相析出物） 的变化、磁性能的变化 及影响无取向电工钢磁性能和磁时效铁损劣化率的主要因素。结果表明：影响铁损的主要 成分为 C、S、Sb、P、Si，其影响大小为 C＞S＞Sb＞P＞Si；影响磁感的主要成分为 S、 P、Si，其影响大小为 S＞P＞Si；影响铁损劣化率的主要成分为 C、S、Sb、P、Als 和 Mn，其影响大小为 C＞S＞Sb＞P＞Als＞Mn。通过降低 C 和 S 杂质元素及调整 P、Sb、 Mn、Si 等成分，铁损劣化率由原工艺的平均值 19%以上降低到新工艺的 3%以下，新工 艺下磁性能优于原工艺，新工艺下夹杂物数量比原工艺少。 【关键词】电工钢；磁性能；铁损；磁感；磁时效；铁损劣化率；无取向；夹杂物 【中图分类号】TG335.12 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）11-0044-04