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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。