卷繞硅鋼鐵芯中雜質(zhì)元素對(duì)硅鋼材料的影響
作者:威博特鐵芯 發(fā)布時(shí)間:2019-03-30 15:05:18 瀏覽次數(shù): 卷繞硅鋼鐵芯中雜質(zhì)元素對(duì)硅鋼材料的影響
1、磷元素
低碳電工鋼板主要用來制造微電機(jī)(<1kW)和小型電機(jī)(<100kW)。由于這種材料比較軟,沖片性能差,因此常加入磷(0.08%~0.15%)來強(qiáng)化鐵素體,提高硬度,改善沖片性。
磷會(huì)增加硅鋼的冷脆性,使冷加工困難,原因是在晶界處形成脆的磷化鐵。在室溫時(shí)鋼中α相可溶解1.2%的磷,呈置換固溶體。磷會(huì)改變鐵原子間結(jié)合力和激活能,故對(duì)再結(jié)晶過程和晶粒長(zhǎng)大有影響。磷的影響超過同樣硅含量影響的4~5倍,磷還可以提高比電阻,降低渦流損失;由于磷促使晶粒增大,故亦可使矯頑力和磁滯損失降低。隨磷含量增加,在弱和中磁場(chǎng)下的磁感應(yīng)強(qiáng)度提高;而在強(qiáng)磁場(chǎng)下,由于磷使晶粒粗化而磁感應(yīng)強(qiáng)度(B100)略有減少。
同時(shí),磷是一種界面活性元素,偏聚于晶界會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的晶界脆化,從而使成品鋼板變得極脆。
2、鋁元素
鋁的作用與硅相近,可以提高鋼的比電阻,減少鐵芯損失(下圖),并降低磁感應(yīng)強(qiáng)度,鋁含量達(dá)到一定數(shù)量會(huì)使晶粒粗化并促使碳石墨化。
鋁還能減少鋼中氧含量,減少磁時(shí)效現(xiàn)象。鋁使γ相區(qū)縮小。雖然鋁對(duì)磁性有利,但鋼中鋁氧化物又會(huì)使磁性變壞。鋁又是冷軋硅鋼脫氧所需成分,加鋁還可獲得高純度鋼,使鋼可連續(xù)澆注。
鋁對(duì)硅鋼鐵芯損失的影響
鋁和硅一樣,能使材料變脆,鋁含量大于0.5 %時(shí)硅鋼變脆更見突出,但與高硅鋼比較則仍顯有較好的塑性。有人試以Fe-Al-Mn合金作變壓器鋼片,鋁的含量2倍于錳,在3.52%~6.45%范圍,電磁性能與含4%Si的硅鋼相近,但塑性明顯優(yōu)于后者。
鋁含量太高的其它有害影響是大的長(zhǎng)條形鋁化合物析出相在晶界上形成會(huì)阻礙晶粒粗化。
3、銅元素
小于0.7%的銅溶于α-Fe中,會(huì)促使碳石墨化,對(duì)磁性無大影響;硅鋼含0.5%Cu時(shí),防銹能力可提高15倍,故硅鋼中有時(shí)故意加入銅。硅鋼中含銅大于0.7%時(shí),在熱軋過程中會(huì)形成大量(CuMn)1.8S和(Mn,Cu)S質(zhì)點(diǎn),使硅鋼矯頑力和磁滯損失增加并使鋼變脆。一般硅鋼銅含量控制為0.2%~0.3 %。
4、氮、硫、硼等合金元素的作用
無論是全硬鋼、全加工或半加工硅鋼,氮對(duì)磁性都有害。氮是通過生成有害的AlN沉淀發(fā)生影響的。表2列出了含1.3%(Si+Al)的脫碳半加工硅鋼在1.5T下測(cè)定的磁性。當(dāng)?shù)繌?.006%降至0.002%時(shí),其鐵損與磁導(dǎo)率都可進(jìn)一步改善。
表 2 脫碳半加工硅鋼1.3%(Si+Al)在1.5T下的磁性和晶粒度
N/% |
鐵損/ |
磁導(dǎo)率/ |
晶粒尺寸/ |
0.002 |
1.14 |
2 500 |
120 |
0.006 |
1.23 |
2 200 |
90 |
硫在硅鋼中對(duì)磁性有害影響均與基體中存在硫化錳的微細(xì)質(zhì)點(diǎn)及晶界上存在自由硫有關(guān)。計(jì)算指出,當(dāng)硫在0.005%~0.030%范圍內(nèi),對(duì)于含0.3%Mn、0.6%Si和0.2%Al的半加工硅鋼,每增加0.02%S可使鐵損提高0.33W/kg。