钢材组织性能的控制(最全)
钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能
钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能现代材料可以分为四大类-—金属、高分子、陶瓷和复合材料。
尽管目前高分子材料飞速发展，但金属材料中的钢铁仍是目前工程技术中使用最广泛、最重要的材料，那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。
下面就为大家详细介绍吧。
钢铁由铁矿石提炼而成,来源丰富，价格低廉。
钢铁又称为铁碳合金，是铁(Fe）与碳(C)、硅(Si）、锰（Mn）、磷(P)、硫（S)以及其他少量元素(Cr、V等）所组成的合金.通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺（四把火:淬火、退火、回火、正火）,可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。
将钢材取样,经过打磨、抛光，最后用特定的腐蚀剂腐蚀显示后,在金相显微镜下观察到的组织称为钢铁的金相组织。
钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。
C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金,他们在不同温度下的平衡组织各不相在Fe—Fe3同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体FeC）组成。
这些基本相以机械混合物的形3式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构.常见的金相组织有下列八种：一、铁素体碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属bcc结构，呈等轴多边形晶粒分布，用符号F表示.其组织和性能与纯铁相似,具有良好的塑性和韧性，而强度与硬度较低(30-100 HB）。
在合金钢中，则是碳和合金元素在α-Fe中的固溶体.碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1温度,碳的最大溶解量为0.0218％，但随温度下降的溶解度则降至0。
0084％，因而在缓冷条件下铁素体晶界处会出现三次渗碳体.随钢铁中碳含量增加，铁素体量相对减少,珠光体量增加，此时铁素体则是网络状和月牙状。
二、奥氏体碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。
奥氏体在1148℃有最大溶解度2。
11%C，727℃时可固溶0。
77％C;强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、 =40~50％.TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性,并改善了钢板的成形性能。
钢组织的智能优化性能控制系统研究
Ａ ３以上 的温度 控 制冷 却至 相变温 度 区域 。特别 是， 制轧 制与 轧后控 制冷 ｒ 控 却相结 合， 以在 降低合 金元 素添加 量或碳 含量 的条件 下， 强化钢 材强度 的 可 在 同时保 持其 较高 的低 温韧性 。对 微合 金钢， 控制冷 却过 程 中起 作 用的 强化机 制 主要 是双相 组织 即铁素体 和 贝氏体产 生 的相变强化 、铁素 体 晶粒 细化及 微 合 金元 素 碳 氮化 物 产生 的沉 淀强 化 。 轧后在 线冷 却过程 最大 的差别在 于冷 却速率 和强 制冷却温 度 。作为控 制 冷 却过程 的加 速冷 却， 其最佳 的冷 却速度 应 当在 实际热 轧过 程能够 实现 。直 接 淬火 的 目的是为 了获 得马 氏体 或贝 氏体等 低温 相变产 物 ， 然后 需要进 行 回 火 。在 间断式加速 冷 却 （Ａ ） 直接 淬火 中， ＩＣ或 强制冷 却终止 于某 一温度 ， 后 然 进行 空冷 口。虽然在 不连续 直接 淬火 中， 终冷温 度必 须低 于马 氏体或 贝 氏体 转变 温度 ， 间断 式加速 冷却 的终 止温度 则会 随冷 却速 度、钢 的淬 硬性和 轧 但 制条 件而 有较大 的变 化 。控制冷 却一 般从 Ａ ３以上 的温度 开 始， 相变终 了 ｒ 在 温度 附近 （５ ￣５ ０ ） ５ ０ ０ 度 结束 ， 后进行 空冷 。控冷 后 的组织一般 为细 晶粒铁 然 素体 ＋微 细 弥散 型 贝 氏体 。 ４控制 轧制和 控 制冷 却工 艺研 究 控制 轧制和 控制冷 却的主 要 目的是细化 钢的组 织， 提高 钢的强 度和韧 性， 同时节 约资源 ， 使生 产工艺 流程简化 ， 并充 分发挥微 合金 元素 的作用 。与传 统 ＳＮ相 比， Ｊ ， 控轧控 冷＿艺 减少 甚至取 消 了变 形后 的热处理 ， Ｌ 因而大大 节约 了钢 铁 生产 的能源 消耗 ， 并且 提高 了优质钢 材 的生产 能力 。 而且控 制轧制 之后 的控 制 冷却， 以对冷 却过程 的相 变进行 控制 ， 现相变 强化 、细 品强化 以及析 出 可 实 强 化等 多种强 化方式 的有 效结合 ， 能够 进一 步提高 钢材 的强度 而不牺牲 韧性 。 适当 的降低变 形温度 ， 变形在 奥 氏体未再结 晶区进 行， 有效地 增加形 使 可 变 奥 氏体 的 晶界 、形变 带和位 错孪 晶等 晶体 缺陷， 从而 提高铁 索 体形核 的有 效 晶界面 积， 进而 提高铁 素体 的形核 率， 细化铁 素体 晶粒 。变形 温度 比较高 时 在 奥 氏体 再结 晶区变 形后直接 冷却 ， 使先共析 铁素体 析 出比较少， 形成大 量 贝 氏体 。变形温 度 降低 ， 接近相 变温度 ， 变形和 冷却过 程 中析出等轴 状先 共析铁 素体 。并 且在 奥 氏体 未再 结 晶区变 形， 氏体 晶粒 比较 大， 奥 变形 后冷 速较 快 时， 使得 铁 素体 只在 晶 界有 少量 析 出， 奥 氏体 晶粒 内部 主要是 大 量的 贝 氏 在 体 。同时未再 结 晶大 压下 使奥 氏体被 拉长， 并且 出现 了形变带 ， 素体形 核 点 铁 增加 ， 得铁 素 体 晶粒 细化 。 使 ５钢 组织 性 能控制 系统 测试 实验 结果 和分 析 轧后 产 品延纵 向取样 ， 照Ｇ 按 Ｂ／Ｔ ２ ＿ ２ ０ 标准 加工成 标距 为５ ｒ ｍ ｝ ２８ ＿ ０２ ０ ａ ￣ 比例拉 伸试样 ， ＩＳＲ Ｎ电子拉伸试 验机 上进行 拉伸试 验 ： 在 Ｎ ＴＯ 按照 标准加 工成 ３ｍ× １ｒｍ× ５ ｍ ｍ ０ａ ５ｍ的非标 准 ｖ型缺 口冲击试 验， Ｊ Ｗ ５０ 显式冲击 试 在 Ｂ一 ０ 屏 验 机上 进行冲 击试验 ， 试验 结果如表 １ 试 样屈 服强度 较 Ｑ ４ 提 高， 。 ３５ 塑性和 冲 击 性 能 良好 。 结语 通过 以上对 工艺 的研 究分析， 结合刚组织 性能的特 点和对其控制 的必要性 的要求 ， 借鉴 控制 轧制和控 制冷 却过程 分析 结果， 上述钢 组织性 能控 制系统测 试 实验 结果证 明 了钢 组织 的智能优 化性 能控制 系统 的优 越性 。通过 小批量 的 试 产，良率高 、成 本低 ，适宜 大规 模 生产 推 广 。 参 考 文 献 ． ［ ］ 李龙 ， 云祯 ， １ 孝 丁桦 等 ．低 屈强 比高 强度 耐 火建 筑钢 的 实验研 究 ［ ］ ０ ２ 全 国轧钢 生产 技术 会议 论文 集， Ｃ ．２ ０ ， 冶金 工业 出版 社， ０ ２：３ ～ ２０ ４４
控轧控冷工艺基本原理
控轧控冷工艺基本原理控轧控冷工艺是一种通过控制轧制和冷却条件来调控钢材的组织和性能的加工工艺。
其基本原理是通过控制轧制温度、变形程度和冷却速度等参数，实现对钢材组织和性能的调控。
1. 控轧工艺原理控轧是指在钢材的轧制过程中，通过调整轧制温度和变形程度等参数，控制其组织和性能的加工工艺。
控轧工艺的基本原理是通过控制轧制温度和变形程度，调整钢材的晶粒度、相组成和形貌等因素，从而实现对钢材性能的调控。
在控轧过程中，调整轧制温度可以影响钢材的晶粒度和相组成。
通过控制轧制温度的高低，可以实现晶粒细化或粗化，进而影响钢材的力学性能和韧性。
同时，调整轧制温度还可以改变钢材中的相组成，如奥氏体、铁素体和贝氏体等的含量和分布，从而调节钢材的强度、硬度和耐腐蚀性能。
控轧过程中的变形程度也对钢材的组织和性能产生重要影响。
通过控制变形程度，可以实现钢材的晶粒细化、相变和组织调控。
在轧制过程中，钢材受到外力的变形，晶粒会发生形变和细化，从而提高钢材的强度和韧性。
同时，变形程度还可以引起钢材中的相变，如奥氏体向铁素体的相变，进一步改善钢材的性能。
2. 控冷工艺原理控冷是指在钢材的冷却过程中，通过调整冷却速度和冷却方式等参数，控制其组织和性能的加工工艺。
控冷工艺的基本原理是通过控制冷却速度，调整钢材的组织和性能。
在控冷过程中，调整冷却速度可以影响钢材的相组成和组织形貌。
通过控制冷却速度的快慢，可以实现钢材中相的相变和组织的调控。
当冷却速度较快时，钢材中的相变会受到限制，从而形成细小的相和均匀的组织。
相反，当冷却速度较慢时，钢材中的相变会较为充分，形成较大的相和不均匀的组织。
不同的冷却速度会影响钢材的强度、硬度和韧性等性能。
控冷过程中的冷却方式也会对钢材的组织和性能产生影响。
不同的冷却方式，如空冷、水冷、油冷等，具有不同的冷却速度和冷却效果。
通过选择合适的冷却方式，可以实现钢材组织的定向调控，从而达到钢材性能的要求。
3. 控轧控冷工艺的应用控轧控冷工艺广泛应用于钢材的生产和加工过程中。
控轧控冷1
L0
拉伸性能
❖ 断面收缩率ψ： ❖ 断面收缩率ψ是评定材料塑性的主要指标。
AK A0 100%
A0
低碳钢的工程应力一工程应变曲线
true strain-stress line
2.0
Stress / MPa
1.5
Pm
Pb
1.0
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
载荷P压入被测材料表面，保持一定时间后卸除载荷，测出压 痕直径d，求出压痕面积F计算出平均应力值，以此为布氏硬度 值的计量指标，并用符号HB表示。
标注：D/P/T如120HB/10/3000/10，即表示此硬度值120 在D=10mm，P=3000kgf，T=10秒的条件下得到的。
简单标注：200～230HB
布氏硬度测定主要适用于各种未经淬火的钢、退火、
正火状态的钢；结构钢调质件；铸铁、有色金属、质地 轻软的轴承合金等原材料。
布氏硬度试验只可用来测定小于450HB的金属材料，
②洛氏硬度（HR）
基本原理—洛氏硬度属压入法洛氏硬度测定时需 要先后施加二次载荷（予载荷P1和主载荷P2）预 加载荷的目的是使压头与试样表面接触良好以保 证测量结果准确。洛氏硬度就是以主载荷引起的
对微量塑性变形的抗力
E /e
拉伸性能
❖ 抗拉强度b： ❖ 定义为试件断裂前所能承受的最大工程应力，
以前称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷，即 对应于b点的载荷除以试件的原始截面积，即得抗 拉强度之值，记σ为b=b Pmax／A0
拉伸性能
延伸率： 材料的塑性常用延伸率表示。测定方法如下：拉伸
试验前测定试件的标距L0，拉伸断裂后测得标距为Lk， 然而按下式算出延伸率
钢材的组织结构与力学性能研究
钢材的组织结构与力学性能研究钢材作为一种广泛应用于建筑、制造和工程等领域的重要材料，其性能的研究对于提高材料的质量和效率至关重要。
钢材的组织结构与力学性能之间存在着密切的关联，探索这种关联有助于优化钢材的性能。
首先，钢材的组织结构对其力学性能具有重要影响。
钢材的组织结构可以分为晶粒、相、晶界等多个层次。
晶粒是钢材中最小的结构单元，晶界是相邻晶粒之间的界面。
晶粒的大小和形状直接影响着钢材的强度和韧性。
晶粒尺寸较小的钢材通常具有更高的强度，而晶粒尺寸较大的钢材则具有较好的韧性。
相的种类和分布对钢材的性能也有重要影响。
不同的相可以提供不同的强度和硬度，并影响钢材的塑性和变形行为。
而晶界则对钢材的强度和断裂韧性具有显著影响。
晶界的移动和滑动会导致钢材的塑性变形，而晶界的断裂则决定了钢材的韧性。
其次，钢材的组织结构与力学性能之间的关系可以通过多种材料科学和力学测试来研究。
一种常用的方法是通过金相显微镜观察钢材的组织结构。
金相显微镜可以用来观察晶粒的大小和形状、相的分布以及晶界的形貌。
这种观察可以为进一步分析钢材的性能提供基础。
另外，通过力学测试如拉伸试验、压缩试验和冲击试验等，可以得到钢材的力学性能参数，如强度、韧性和硬度等。
将这些力学性能参数与钢材的组织结构进行对比和分析，可以揭示出二者之间的内在关系。
此外，钢材的组织结构和力学性能的优化研究也十分重要。
通过合理设计和控制钢材的组织结构，可以达到提高其力学性能的目的。
例如，通过调整热处理参数可以控制钢材中的相变和晶粒尺寸。
合理的热处理过程可以使得钢材中形成所需的相结构和晶粒尺寸，从而实现力学性能的优化。
此外，通过掺入一定比例的合金元素也可以改变钢材的组织结构和性能。
添加合金元素可以改善钢材的强度、硬度和韧性等性能指标。
总之，钢材的组织结构与力学性能之间存在着密不可分的关系。
对于钢材性能的研究和优化需要综合运用材料科学和力学的方法。
进一步的研究不仅可以帮助优化钢材的性能，也对于提高加工工艺和应用领域的效率具有重要意义。
钢材的韧性及其控制
缺 口
裂纹源 脚跟形纤 维状区
放射形结 晶状区 二次 纤维区 底部及边缘 剪切唇区
a a
材料的低温脆性
任何金属材料都有屈服强度和断裂 强度两个强度指标。断裂强度σc随 温度变化很小，因为热激活对裂纹 扩展的力学条件没有显著作用。但 屈服强度σs却对温度变化十分敏感。 温度降低，屈服强度急剧升高，故 两曲线相交于一点，交点对应的温 度即为TK。温度高于TK时，σc>σs， 材料受载后，先屈服再断裂，为韧 性断裂；温度低于TK时，外加应力先 达到σc，材料表现为脆性断裂。
试样尺寸和形状
当不改变缺口尺寸而增加试验宽度(或厚度)时，Tk 升高。若试样各部分尺寸按比例增加时，Tk也升高。缺
口尖锐度增加，Tk也显著升高，因此， V型缺口试样的
Tk高于U型试样的Tk。
试样尺寸增加，应力状态变硬，且缺陷概率增大，
故脆性增大。
强化方式
固溶强化
沉淀强化
位错强化 细晶强化
以低阶能和高阶能平均值对应的 温度FTE（Fracture Transition Elastic） 定义 Tk ；
50％ FATT 或FATT50。
影响韧脆转变温度的因素 化学成分
间隙溶质元素含量增加，高阶能下降，韧脆转变温度提高。间隙溶质元素 溶入铁素体基体中，因与位错有交互作用而偏聚于位错线附近形成柯氏气 团，既增加
只有细化晶粒能够提高强度，同时改善韧性
4、钢材的断裂韧性
1）传统强度设计方法：强度储备法，或安全系数法 σ工作≤σ许用＝σs/n， 2）高强钢和超高强度钢常常发生低应力脆断： 工作应力低于屈服强度时产生的脆性断裂称为低应力脆性断裂，简称低应力 脆断。低应力脆断的发生冲击了传统的设计思想，人们不得不开始研究工程构件 为什么会突然断裂?又应该如何防止。 3）低应力脆断是由宏观裂纹失稳扩展引起的： 实际金属构件中，宏观裂纹往往难以避免（加工工程、服役过程） 。必须针 对金属构件中存在裂纹的实际情况，研究裂纹失稳扩展的力学条件。 4）断裂力学：一种新的强度设计理论 承认存在宏观裂纹，利用力学分析，定量研究裂纹扩展规律，裂纹体断裂强度。 建立了材料性质、裂纹尺寸和工作应力之间的关系。 5）断裂韧性：在断裂力学基础上建立起来的材料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能称 为断裂韧性。综合反映了材料的强度和塑性，在防止低应力脆断选用材料时，根 据材料的断裂韧性指标，可以对构件允许的工作应力和裂纹尺寸进行定量计算。
钢材的基本性能和指标
4 钢材疲劳现象
各种应力循环下的应力比、应力幅
4 钢材疲劳现象
疲劳强度
钢材在一定次数N的反复荷载作用下发生疲劳破坏，则破 坏应力即为相应于荷载次数N的疲劳强度。
疲劳寿命
相应的上述的反复次数N则被称为疲劳寿命。
疲劳极限
循环无穷次而不破坏的应力上限称为疲劳极限。
4 钢材疲劳现象
疲劳计算（常幅）
与N的关系
7 钢材的品种与规格 （4）规格 钢板 ： 圆钢： 等边角钢： 不等边角钢： 槽钢： 工字钢： 钢管： H型钢： 焊接工字钢:
7 钢材的品种与规格 （4）规格 钢板 ： 圆钢： 等边角钢： 不等边角钢： 槽钢： 工字钢： 钢管： H型钢： 焊接工字钢:
7 钢材的品种与规格 （4）规格 钢板 ： 圆钢： 等边角钢： 不等边角钢： 槽钢： 工字钢： 钢管： H型钢： 焊接工字钢:
7 钢材的品种与规格 （4）规格 钢板 ： 圆钢： 等边角钢： 不等边角钢： 槽钢： 工字钢： 钢管： H型钢： 焊接工字钢:
7 钢材的品种与规格 （4）规格 钢板 ： 圆钢： 等边角钢： 不等边角钢： 槽钢： 工字钢： 钢管： H型钢： 焊接工字钢:
7 钢材的品种与规格 （4）规格 钢板 ： 圆钢： 等边角钢： 不等边角钢： 槽钢： 工字钢： 钢管： H型钢： 焊接工字钢：
6 钢材的塑性破坏和脆性破坏
对比内容 破坏应力 破坏前变 形 断口外形 断口色泽 断口细部 破坏过程 破坏机理 危害性 对策 塑性破坏
引起脆性破坏的原因
脆性破坏
fu
明显
杯形 暗淡 纤维状 延续较长时间 剪应力超过晶粒抗剪能 力 便于发现和补救，较轻 合理设计结构强度
fy
不明显 平直 有光泽 晶粒状 突然 拉应力超过晶粒抗拉能力 大 考虑疲劳和冲击作用，合理选择材料 种类、构造形式、施工工艺
工程钢材管理制度内容范本
工程钢材管理制度内容范本第一章总则第一条为了规范和加强工程钢材的管理，保证施工质量和安全，提高施工效率，制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于项目单位内的所有工程钢材管理工作。
第三条工程钢材管理是指对工程项目中涉及的各类钢材（包括钢材材质、规格、数量等）进行科学、规范的管理，确保施工中钢材使用的质量和数量。
第四条工程钢材管理应当遵循科学、规范、公平、公正的原则，切实维护施工单位和供应单位的合法权益。
第五条工程钢材管理工作应当与项目的实际情况相结合，注重实践经验的积累和总结，不断完善管理制度。
第二章工程钢材管理的基本要求第六条工程钢材管理应当以合理、经济的使用为目标，保证工程的质量和安全。
第七条工程钢材管理应当坚持保质量、保安全、保进度的原则，严把施工环节的质量关、安全关和工程进度。
第八条工程钢材管理应当遵循“统一管理、分类管理、专人管理”的原则，明确管理责任，提高管理效率。
第九条工程钢材管理应当加强与供应单位的沟通和合作，确保工程钢材供应的及时、准确。
第十条工程钢材管理应当建立完善的档案管理制度，便于随时查阅、追溯。
第三章工程钢材管理的组织架构第十一条工程钢材管理应当建立完善的管理体系，包括管理部门、管理人员、管理制度等。
第十二条项目单位应当设立专门的工程钢材管理部门，负责具体的工程钢材管理工作。
第十三条工程钢材管理部门应当配备专业的管理人员，具有相关的技术和管理经验。
第十四条工程钢材管理部门应当建立健全的管理制度，明确管理流程、工作职责、管理权限等。
第十五条工程钢材管理部门应当定期对工程钢材进行检查、验收、统计，并及时报告项目单位领导。
第四章工程钢材管理的工作流程第十六条工程钢材管理的工作流程包括需求确认、采购计划、供应商选择、采购谈判、验收入库、领用出库等环节。
第十七条需求确认阶段，工程钢材管理部门应当根据工程设计要求和实际施工需要，确定钢材品种、规格、数量等。
第十八条采购计划阶段，工程钢材管理部门应当编制详细的采购计划，包括采购时间、采购数量、采购渠道等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
检验→入库
1．加热
提高加热温度、延长加热时间对磁性有利
① 使有利夹杂充分固溶 ② 铁素体晶粒尺寸变大 ③ 使有害夹杂聚集长大，减小其有害性 ④ 脱 C↑ ⑤ 减小偏析现象 板坯的加热温度控制在 1300℃左右，最高 可达 1350℃。
２．热轧 ① 终轧温度 T终℃＞ 850℃ ε↑，等轴晶深度↑ 快
T卷℃≤620℃， 若卷取温度高，就会导
致AlN析出，不利于形成饼形晶粒。
② 冷轧工艺控制 总压下率在 30%~65% ，冲压性能最好
ε↑↑ ， d↓↓ →
电机用硅钢：要求磁各向异性越小越好，纵横方向的 B25 差别小于10% 变压器用硅钢：要求轧制方向为[001]晶向，B↑ 采用有取向的硅钢片 (100)[001] 或 (110)[001]
４．磁致伸缩小
５．表面质量好，厚度均匀
表面平整，填充系数高
厚度不均，噪音增大，电机振动增大
二．影响电磁性能的主要因素 １．晶粒大小 d↑ → B↑、P↓ 磁性好 如图示：d ↓ ，P1 ↑
电机 变压器 厚 0.5 mm 厚 0.35mm 1.0 ~ 2.5%Si 3.0 ~ 4.5%Si
冷轧硅钢片：≤ 3.5%Si 无取向硅钢片 多用于电机
取向硅钢片
2.8 ~ 3.5%Si
单取向硅钢片：高斯织构 (110)[001]
变压器
厚0.35mm
双取向硅钢片：立方织构 (001)[100] 仪表工业 厚0.025 ~ 0.1mm
——ζs／ζb
d↑， ζs ↓—— ζs／ζb ↓，冲压性能↑
d↑↑， ζb ↓—— 杂质因晶界减少而集中，
脆性↑，冲压制品表面易 出现桔皮状
一般，适宜的晶粒尺寸为 6~8 级
② 晶粒形状
R
大量实验证明，具有饼形晶粒的板材，其冲压性 能比具有等轴晶粒的好得多 等轴晶粒 宽向和厚度方向对位错移动的阻力差 不多 饼形晶粒 厚度方向晶界多，位错移动阻力大，
２．晶粒取向
取向度 —— 晶体中易磁化晶向平行于或接
近平行于轧向的晶粒所占的百分比
设易磁化晶向与轧向的偏离角为 αn ，
αn ↓→ B↑、P↓
一般工业产品 高牌号的产品 αn ≤10° αn ≤5°
３．夹杂物
① 有害夹杂物
属于稳定的，温度升高不会分解或析出，
如Al2O3、SiO2、FeO等等，它们的存在会
(b)杯形件深冲试验
把不同直径 (D)的圆形板料一次冲成圆形杯件，
不产生破裂的最大圆板料的外径 D与冲头直径 d 之比 D/d叫极限冲压比。D/d越大，冲压性能越好
(c)锥形杯试验
冲头一直往下压，直到产
生裂缝，测出产生破裂时
的锥形杯口外径 D，称为
锥杯值
D越小，冲压性能越好
② 拉伸试验法 拉伸试验，测出ζs、ζb、δ 确定材料的屈强比 ζs／ζb 塑性变形比 R
冷轧硅钢片电磁性能优于热轧硅钢片：
B↑ 25%
P↓ 30~40%
体积减少30~40%
电能↓
一．电磁性能的概念 １．磁感应强度 B （磁通密度） 定义：在垂直磁场的方向上，材料内部单位面 积通过的磁力线条数 B0 = μ0nI = μ0 H μ0 —— 真空导磁率
加铁芯后： B总 = B0 ＋B芯 ≈ B芯 ＝ μrμ0nI
４．化学成分
最不利元素
C
——使 γ区扩大 高温退火时，使织构破坏，取向度↓ —— 与铁形成间隙式的固溶体 使晶格畸变↑，内应力↑，磁化阻力↑ —— 形成珠光体、渗碳体 降低磁性，使硅钢片变脆 因此，希望 C%↓↓，一般 C%＜0.02%
最有利元素
Si 使高温退火形成的织构
—— 使γ区缩小
不会在冷却时因相变而遭到破坏。 —— 与铁形成置换固溶体 晶格畸变小 —— 促进石墨化 —— 使电阻增加 降低涡流损耗
＝ μH
μr —— 相对导磁率
μ：反映材料密集磁力线的能力，即磁化能力
的大小。
μ↑、B↑ 表示易磁化
２．铁芯损失P
单位重量硅钢片在交变磁场作用下的
功率损耗
① 磁滞损耗 P1 由于磁感应强度的变化始终落后于
磁场的变化 所引起的功率损耗
H=0, B=Br 剩磁现象 Br ：剩余磁感应强度
Hc ：克服剩磁所加的
1
目的：使组织均匀化、去除应力、脱C ② 中间退火（初次再结晶退火）
—去除应力，消除加工硬化，为第二次冷轧作 准备 —完成初次再结晶，在 (111)[112]织构的基础 上形成少量(3~5%)(110)[001]再结晶织构。 —脱 C
③ 脱C退火
—— 脱C
—— 形成 SiO2薄膜
涂隔离层 MgO，以防高温退火时带钢发 生粘结。
P10/50 0.55 0.51 0.53
B25 (高斯) 18000 19000 18150
B50 (高斯) 19100 19800 18850
(瓦／公斤)
③ 总压下率一定，道次压下率增大时，磁性好
轧制道次数 B25 (高斯) P10 (瓦／公斤)
26次
16次
17300
18100
0.90
0.68
４．退火 ① 初退火 热轧后退火
７．钢材组织性能的控制
7.1 电磁性能的控制 硅钢 —— Fe－Si 合金 主要用于电机及变压器的铁芯
分类：
按用途来分： 电机硅钢、变压器硅钢
按化学成分来分：低硅 （0.8 ~ 1.8%Si）、
中硅（ 1.8 ~ 2.8%Si）、
高硅（ ＞ 2.8%Si）
按轧制工艺来分：
热轧硅钢片、冷轧硅钢片
热轧硅钢片：
磁化力，叫矫顽力 矫顽力的大小反映了磁 性材料保存剩磁状态的 能力
P1 ∝ fn· An
fn —— 电流频率
An —— 回线面积
磁滞回线所包围的面积越大，磁滞损耗也越大 因为 An ∝ Hc
所以 P1 ∝ Hc
矫顽力越大，磁滞损耗越大
② 涡流损耗 P2 由于交变磁场产生的感生电 流在铁芯内形成涡流而引起 的功率损耗 感生电流所产生的磁场与 原 磁场方向相反，阻碍材料的
涂绝缘层：提高层间电阻、防锈耐蚀
7.2 冲压性能的控制
一．冲压性能 １．概念 冲压： 材料在冲头与模具
作用下，产生塑性变形得
到一定形状和尺寸的过程
产品：壳体零件、杯形件
原料：板料，也叫板冲压
冲压性能：材料能顺利地完成冲压过程而不破坏的能力 ２．冲压性能的测定 ① 模拟法 (a)杯突法 适用于 h≤ 2mm的板带材 冲头压入直到材料产生裂纹， 此时所压入的深度值 △h，即为 金属的杯突深度，也叫杯突值。 △h 越大，冲压性能越好
④ 成品高温退火 （二次再结晶退火成品获得高的取向度 —— 使夹杂物聚集长大
—— 脱C，使C石墨化
—— 脱 S、N，减少和去除钢中的夹杂物
AlN + H2 → Al + NH3↑
MnS + H2 → Mn + H2S↑
⑤ 拉伸平整退火
—— 平整板面，消除瓢曲和浪形，使填充系数↑ —— 改善磁织构，取向度↑，降低铁损 —— 减少磁致伸缩，降低噪音
因为板材都是轧制而成，存在各向异性，
各方向的R不同
R平均 =( R0 + 2R45 + R90)／4
R0 、 R45 、R90 分别为沿与轧向成 0°、
45°、90°角方向截取试样的塑性变形比
R：不仅可反映材料冲压性能的好坏，还 可作为板材各向异性的指标
二．影响冲压性能的因素
１．晶粒
① 晶粒大小
完全再结晶、不使 AlN 在热轧过程中析出 ② 变形程度 ③ 轧制速度
不使 AlN在热轧时析出
④ 冷却速度
⑤ 卷取温度
快
低
一般T卷℃ ＜700℃ T卷℃↓→ B↑、P↓
磁性
B(千高斯)
P(瓦／公斤)
T卷℃
500~550
B25
18.1
B50
19.4
B100
20.6
P10
P15
P17
0.625 1.869 2.47
造成晶格畸变,产生内应力,使磁化阻力↑，
矫顽力↑，磁滞损耗 P1↑
夹杂物的影响程度与其数量、形状和弥散
程度有关
Hc ∝ V·K/d’
V —— 夹杂物体积
K —— 夹杂物形状
d’—— 夹杂物直径
d’↓，Hc↑
即夹杂物越细小，影响程度越大
② 有利夹杂物
属于不稳定的，如 AlN、MnS
有利夹杂必须具备以下条件：
(a)屈强比ζs／ζb
反映材料加工硬化能力的大小
ζs／ζb↓，冲压性能↑
—— ζs 小，变形抗力小，材料易变形 —— ζb 大，材料不易断 说明材料加工硬化能力大，不易产生细 颈，不易断裂
(b)塑性变形比 R
板材在宽度和厚度方向上产生塑性变形
的比值
R = εb/εh
R＞1， εb ＞ εh ，说明板料在宽向容 易变形，而在厚向不容易变形，产生细颈 的可能性下降，冲压性能好
不易变形，而宽向易变形，使 R ↑，
冲压性能↑
③ 晶粒取向
(111)晶面平行板面，R↑，冲压性能好↑ 因为 ＜111＞⊥(111)， ＜111＞方向为厚度方 向，不易变形， R↑
所以，为了提高板材的深冲性能，应设法增加
平行于板面的(111)织构。
２．夹杂物
① 不利夹杂物 碳化物、硫化物
夹杂物呈脆性，造成冲压开裂
—— 促使铁素体晶粒粗化
使矫顽力降低，磁滞损耗下降
Mn、S、N
虽属不利元素，但生成 MnS、AlN 则变为有利。因此，生产中往往含
有一定量的硫和锰或铝和氮，形成
有利夹杂，提高冷轧硅钢的取向度。