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卷绕铁芯材料硅钢片中基本合金元素的作用
时间:2021-03-05 点击次数:33


    硅钢跟其它金属资料一样,其磁性机能重要由其内部组织结构所把持,家喻户晓,组织结构确实破又与其合金元素密切相干,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跟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,但其基本组成包含三大类元素。类为其基本合金元素即:
  C、S
  I、Mn等;第二类为杂质元素:
  P、A
  L、
  S、
  N、
  B、Cu等;第三类为特别用处合金元素如:S
  B、Sn等。
    基本合金元素的作用
    1 碳元素
  首先应考虑硅钢中含碳引起的重大景象,若成品中残留碳,则呈现磁时效,磁时效的产生取决于碳含量。假如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,设备就会受到破坏,因此碳对软磁资料的磁性极为有害。碳会增大α-Fe的矫顽力,加大磁滞丧失,降落磁感应强度,所以高等优质硅钢片中碳含量请求在0.020%,甚至0.010%以下。个别说来,碳对磁性的影响水平随钢中硅含量的不同而不同;碳存在的状况不同,对磁性的影响也不同。有人认为晶界上渗碳体对磁性影响较晶粒内部小,但会使硅钢片塑性明显变坏。碳使硅钢片磁导率降落,而且又是形成磁时效的重要元素之一。
  Ueno K等人采取不同硅含量的各种牌号无取向电工钢,在150℃下时效30000h,通过调剂残留碳量研究产品的铁损。图1所示是硅含量为0.3%的无取向硅钢的铁损(p15/50)随碳含量的变更。当碳含量为0.0045%时,时效1000h后,铁损增加20%,而时效时光从1000h增加到10000h,不管残留碳多少,铁损均不产生变更,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光的关联
    图2表示硅含量分辨为3.0%、2.0 %跟0.3%三种无取向电工钢因为时效引起的铁损增量与残留碳量的关联,由图可知,时效景象多少乎跟硅含量无关,铁损劣化速度仅与残留碳量有关。
    2 硅的作用
  硅能明显减少硅钢内的涡流丧失,从而总铁芯丧失减少(表1)。硅还可能进步相图中A3线跟降落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,搀跟聚集。硅可能减少晶体各向异性,使磁化轻易,磁阻减少。硅对电阻率及其它固有磁性的影响如图3所示。硅能明显进步α-Fe比电阻,因此减少涡流丧失。在强磁场作用下,硅使硅钢片的磁导率降落。
 

   图 2 铁损增量与残留碳量的关联
    还能减轻钢中其它杂质的迫害,使碳石墨化,降落对磁性的有害影响。硅跟氧有强亲跟力,起脱氧作用。硅可减少碳、氧跟氮在α-Fe中脱溶引起的磁时效景象。硅还能与氮化合成氮化硅,硅高时氮在钢中的溶解度可降落。
 
 
        表 1 硅含量对各种丧失的影响              
 
1 T下丧失/W*kg-1
钢中硅含量/%
0.5
1.0
2.5
4.0
磁滞丧失(ph)
2.20
1.90
1.68
1.06
涡流丧失(pe)
1.15
0.78
0.38
0.16
总铁芯丧失(p10)
3.35
2.68
2.06
1.22
 
图 3 硅含量对硅钢电阻率跟其它固有磁性的影响
    硅除对电工钢上述有利作用外,硅也会使钢变脆。目前已研究胜利含硅6.5%的硅钢片,高硅硅钢导热性低,钢带冷却跟加热时轻易产生内裂。
  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,在其名义形成氧化膜,结果导致硅钢用户冲片用的模具变得轻易破坏。
    3 锰的作用
  新日本钢铁会社研究了十分清洁的低硅高锰钢,实验发明,高的锰含量可能改良晶体结构,加1.0%Mn后,带钢晶体组织中(100)跟(110)晶面增加,(111)晶面减少,磁性明显改良。
  个别认为,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,并且形成不须要的积淀物MnS,但当在生产进程中,利用十分清洁的钢,就可能使锰对织构把持起有利作用。
  另外,锰是避免热脆不可缺乏的元素,其含量应把持在0.1%以上,锰会进步碳在铁中的溶解度,扩大γ相区,与碳化合成渗碳体,故锰的含量也不宜过高,个别不超过1.5%。

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