无取向硅钢基本知识

——
0.437 0.706 +7.4 +12.0
——
0.316 0.398 +12.5 +15.7
——
0.452 0.578 +8.4 +10.7
6 4.3
3
0.538 0.628
1.181
+19.8 +23.2
+43.6
0.919 1.032
1.734
+15.8 +17.7
+29.7
0.632 0.77
锰：
1. 2.
3.
4.
该元素是良好的脱氧剂，同时与S有极强的结合能力，因此 能消除和减弱S引起的热脆性。 锰是扩大γ相区的元素，降低共析温度，同时也降低共析体 中的碳含量，也就是说铁碳平衡图中的共析点S向左下方移 动。 锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用，原因 在于Mn降低了钢共析点的C含量，根据杠杆原理，相同C 含量的C钢，Mn高的铁素体所占的比例就会少。 Mn和S形成的MnS，可防止沿晶界形成的低熔点的FeS所引 起的热脆现象（MnS的熔点高，同时比Fe与S的结合力强）， 因而改善热轧时的塑性， Mn可改善热轧板的组份和结构。 可使（100）和（110）组份增强，（111）组织减弱，改 善磁性能。 总之，最理想的是将S进一步降低才能尽可能的少形成MnS 夹杂物。
3#
4# 5#
1150 ℃ x1小时 +1200℃ x3.5小时水淬
1150 ℃ x1小时 +1250℃ x3.5小时水淬 1150 ℃ x1小时 +1300℃ x3.5小时水淬
0.025%
0.015% 0.0033%
6#
7# 8# 9#
1150 ℃ x1小时 +1325℃ x1小时水淬
1150 ℃ x1小时 +1350℃ x3小时水淬 1150 ℃ x1小时 +1350℃ x1小时水淬 1150 ℃ x1小时 +1370℃ x3小时水淬
6.49
7.00 15.61
-0.026
-0.029 -0.051
1.57
1.75 3.08
« ¸ Ì Ö À ä Ô þ Æ ¬ ´ Å ¸ Ð Ç ú Ï ß
1.75 1.7 1.65 1.6 1.55 1.5 1.45 1.4 1.35 1.3 1.25 1.2 1.15 1.1 1.05 1 0.95
1.
二、其它小知识（1）
1、范性形变的知识 对于α-Fe 而言，不是密堆结构，没有一个面其原 子密度显著地大。（110）的原子密度最大，但与 其它平面密度相差也不大，其（110）、（112） 和（123）都可能滑移，温度是决定滑移面的一个 因素，在Tm/4（Tm是金属的熔点）以下，体心 立方晶体的滑移面是（112），中温Tm/4~Tm/2 的情况下是（110），在更高温度下则为（123）。
1360 ℃ x 20’淬水——1150 ℃ x 5’淬水 1360 ℃ x 20’淬水——1100 ℃ x 5’淬水
0.0086%
0.0094% 0.012%
6#
7# 8# 9# 10#
1360 ℃ x 20’淬水——1050 ℃ x 5’淬水
1360 ℃ x 20’淬水——1000 ℃ x 5’淬水 1360 ℃ x 20’淬水——950 ℃ x 5’淬水 1360 ℃ x 20’淬水——900 ℃ x 5’淬水 1360 ℃ x 20’淬水——500 ℃ x 5’淬水
｛
二、其它小知识（3）
3、冲剪应力对铁损和磁感的影响 冷轧硅钢片在冲剪和铁心紧固等加工过程中，由 于受冲剪应力的影响，将会导致磁性能下降，结 合中小型电机齿宽较窄，最小只有3mm左右的特 点，为了定量分析其变化，我们采用了不同宽度 的试样进行模拟试验研究。 测试方法采用GB/T3655-2000《用爱泼斯坦方圈 测量电工钢片（带）磁性能的方法》进行。
宝钢、武钢、太钢冷轧硅钢片 不同宽度试样铁损增值
宽 度
30 10 7.5
宝钢片
ΔP10 % ΔP15 % ΔP10
武钢片
% ΔP15 % ΔP10
太钢片
% ΔP15 %
——
0.26 0.347 +9.6 +12.8
——
0.374 0.551 +6.4 +9.4
——
0.344 0.427 +12.7 +17.4
1.108
+23.3 +28.4
+40.8
1.027 1.166
1.6
+17.4 +19.8
+27.2
0.593 0.683
1.155
+23.4 +27.0
+45.7
1.029 1.102
1.623
+19.0 +20.4
+30.0
« ¸ Ì Ö À ä Ô þ Æ ¬ Ì ú Ë ð Ç ú Ï ß
硅：
1、 硅有一种特性，即：能提高钢板的电阻率。硅钢中加入Si就能降低铁 损，铁损由P磁 、 P涡、 P附加组成，由于Si的添加降低了P涡；但也降低 了B值。 2、 Si元素缩小了γ相区， Si在较高时，退火容易脱C， Si有利于钢中C的石 墨化， Si可提高钢中固溶体的强度和冷加工变形硬化率，其作用仅次 于P。 3、 硅对超低碳钢的脆性转变温度的影响（见图1.） 4、 硅极大降低钢的导热率，加热和冷却速度过快将会造成内外温差较大， 易形成裂纹。
冷轧无取向硅钢的基本知识
目
录
一、化学成分对冷轧无取向硅钢的影响 二、基本小知识 1. 范性形变 2. γ-α相变 3. 冲剪应力对冷轧硅钢片磁性能的影响 4. 消除应力退火对消除冲剪应力效果研究
一、化学成分对冷轧无取向硅 钢的影响

硅（Si） 碳（C） 锰（Mn）

磷（P）lN以Al和N 形式固溶于基体中，随温度降低AlN又重新析出：
试样 1# 2# 1360 ℃ x 20’淬水 1360 ℃ x 20’淬水——1250 ℃ x 5’淬水 温度 AlN析出 0.0053% 0.0066%
3#
4# 5#
1360 ℃ x 20’淬水——1200 ℃ x 5’淬水
铝：
1.
铝和硅的作用相近（对硅钢而言），它能提高电 阻率ρ ，可降低涡流损失，降低矫顽力。 2. 铝与氧的结合力极强，是强脱氧剂，但脱氧后形 成的Al2O3在硅钢中是最有害的夹杂物。因其是极 细小的，对晶粒的长大非常有害，同时也影响铁 损和磁感。 3. 铝除了Al2O3形式存在于钢中，还有AlN和固溶Al， 固溶Al是我们所希望的。
太钢片
% ΔB25 %
——
-0.029 -0.043 1.88 2.78
——
-0.009 -0.011 0.55 0.67
——
-0.037 -0.047 2.35 2.99
——
-0.009 -0.011 0.54 0.66
——
-0.035 -0.051 2.25 3.28
——
-0.008 -0.014 0.48 0.85
¼ Í 1.´ à Ð Ô × ª ä ±Î Â ¶ È 280 230 180 130 80 30 -20 0 1 2 3 4
碳：
1、 碳钢的强度和其他性能主要取决于碳的存在形式和碳化物 的形状、大小以及分布状态等，即：取决于钢的金相组织。 2、 碳对冷轧低牌号无取向硅钢的主要影响 碳的增加将使铁损P15增加，碳在钢中以间隙状态存在。增 高则引起磁时效，如消除磁时效现象，要求C在0.003%以 下。 C元素是扩大γ相区，使γ-α相变温度降低，如C含量过高成 品退火时，温度就要降低，晶粒长不大，铁损降不下来， 如果不降温，就会有γ相存在。而C的扩散系数在α与γ相内 相差250多倍，原因何在？点阵密度不一样。 C低可以降低AlN的固溶度， AlN的固溶度与γ相量的多少有 关。
二、其它小知识（4）
4、消除应力退火对消除冲剪应力效果研究 冷轧硅钢片在冲剪后磁性能有较大的下 降，为了恢复材料原有的磁性能，将各种 冲剪宽度的试样进行退火处理以消除其冲 剪应力。
冷轧硅钢片的退火工艺
2h 2h
750 ℃
<50 ℃/h 100% N2 200 ℃
磷：
1.
2.
3.
4.
P提高电阻率，因此与Si有相同之处，同时P也缩小γ相区， 促进晶粒长大，降低铁损（涡流）。 P对提高钢的抗拉强度有显著作用。P是所有元素中提高冷 加工变形硬化率作用最强的，但是这些作用是对含C很低的 软钢才有，如果 C含量增加，这种作用就消失了。同时可 提高硬度，改善冲片性能。 P是向晶界偏聚元素，它可提高（100）的组份，减少 （111）组份，因此可提高B50值。 P与Si 有相似之处，可部分的取代Si。目前我们生产的 50W600就是一例。
0.016%
0.018% 0.020% 0.020% 0.015%
℃
1500
1000
500
0.005
0.01
0.02
AlN%
2、 AlN固溶实验表明，在温度加热到1200 ℃时， AlN基 本没有固溶，超过1200 ℃ AlN固溶明显增加，当加热到 1300 ℃ AlN全部固溶：
试样 1# 2# 温度 1150 ℃ x1小时 缓冷30 ℃/小时到800 ℃ 1150 ℃ x1小时 +1150℃ x3.5小时水淬 AlN析出 0.029% 0.027%
0.003%
0.0024% 0.0029% 0.0022%
AlN%
℃
0.029
0.02
0.01
硫：
S对冷轧无取向硅钢是有害元素，其存在导致材料 的P15增加，同时和Mn形成MnS，而MnS一旦以细 小弥散的状态存在于钢中，可强烈的阻止晶粒长 大。因此在整个生产过程中，必须防止析出细小 的MnS，而设法使其粗化。 2. 我公司的产品晶粒度比宝钢和武钢的都小的原因 恐怕就在于MnS和AlN的析出状态。
AlN：
1.
2.
3.
大家都知道铝可以细化钢的本质晶粒，但当铝含量（固溶 铝）超过一定量时，钢的奥氏体晶粒反而容易长大，这个 量对于碳素钢而言，约在0.05%左右，铝之所以能细化钢 的晶粒和提高钢晶粒开始粗化的温度，一般认为是由于铝 在钢中与氮形成了细小弥散的AlN，起到了对晶界的钉扎作 用，晶粒很难长大，当AlN聚积或溶解时，这种钉扎作用就 消失了。 对我们所生产的冷轧无取向硅钢而言， AlN是有害的，特 别是那些细小弥散的AlN，然而在实际生产中又是无法避免 的，我们唯一能控制的是AlN的形态和分布，因此要求热轧 的均热温度必须小于1200 ℃（武钢控制在1100℃、日本 按1050 ℃ 控制）。 曾经有人做过AlN的析出和固溶实验，数据如下：
二、其它小知识（2）
2、γ-α相变，西山关系 （111）γ∥（110）α [110]γ∥ [111]α 我认为这就是为什么很多专利介绍时强调：在热 轧过程中必须有部分γ-α相变存在才能获得高磁感 的原因。我们已认识到获得高磁感必须提高终轧 温度才行。目前的终轧温度尚不够，应提高到870 ℃以上效果可能会更明显。
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 P(W/kg)
30*300 10*300 7.5*300 6*300 4.3*300 3*300
B(T)
6
8
10
12
14
宝钢、武钢、太钢冷轧硅钢片 不同宽度试样磁钢下降值
宽 度
30 10 7.5
宝钢片
ΔB10 % ΔB25 % ΔB10
武钢片
% ΔB25 % ΔB10
B(T)
30*300 10*300 7.5*300 6*300 4.3*300 3*300
H(A/cm)
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
由上述数据分析可以得到：



冷轧硅钢片经冲剪加工后，随着冲剪宽度的变窄，磁感下 降而铁损明显增大。如冲剪宽度由30mm变为3mm时，铁 损P15/50将增加约30%，磁感B10下降约15%，B25下降 3%。 冲片铁损增大，将直接影响电机效率。小功率电机定、转 子铜耗之和占电机总耗损的绝大部分，铁耗所占比例较少， 因此所增加的损耗对小电机影响较小，而对大功率电机影 响较大。 磁感的降低，将影响电机的功率因数，因设计时，激磁电 流的计算是按30mm宽度试样测得的磁化曲线计算。而电机 正常工作时，实际将运行在受冲剪影响的不同宽度试样磁 化曲线之上。由于小功率电机齿部宽度较小，受冲剪应力 影响较大，磁感下降也大，使励磁电流增大。
6 4.3
3
-0.075
-0.091 -0.224
4.85
5.89 14.49
-0.019
-0.023 -0.048
1.10
1.40 2.92
-0.072
-0.104 -0.200
4.58
6.62 12.72
-0.017
-0.026 -0.041
1.02
1.56 2.46
-0.101
-0.109 -0.243