卷繞矽鋼鐵芯中雜質元素對矽鋼材料的影響
作者:K8凯发 娱乐旗舰特鐵芯 發布時間:2019-03-30 15:05:18 瀏覽次數: 卷繞矽鋼鐵芯中雜質元素對矽鋼材料的影響
1、磷元素
低碳電工鋼板主要用來製造微電機(<1kW)和小型電機(<100kW)。由於這種材料比較軟,衝片性能差,因此常加入磷(0.08%~0.15%)來強化鐵素體,提高硬度,改善衝片性。
磷會增加矽鋼的冷脆性,使冷加工困難,原因是在晶界處形成脆的磷化鐵。在室溫時鋼中α相可溶解1.2%的磷,呈置換固溶體。磷會改變鐵原子間結合力和激活能,故對再結晶過程和晶粒長大有影響。磷的影響超過同樣矽含量影響的4~5倍,磷還可以提高比電阻,降低渦流損失;由於磷促使晶粒增大,故亦可使矯頑力和磁滯損失降低。隨磷含量增加,在弱和中磁場下的磁感應強度提高;而在強磁場下,由於磷使晶粒粗化而磁感應強度(B100)略有減少。
同時,磷是一種界麵活性元素,偏聚於晶界會導致嚴重的晶界脆化,從而使成品鋼板變得極脆。
2、鋁元素
鋁的作用與矽相近,可以提高鋼的比電阻,減少鐵芯損失(下圖),並降低磁感應強度,鋁含量達到一定數量會使晶粒粗化並促使碳石墨化。
鋁還能減少鋼中氧含量,減少磁時效現象。鋁使γ相區縮小。雖然鋁對磁性有利,但鋼中鋁氧化物又會使磁性變壞。鋁又是冷軋矽鋼脫氧所需成分,加鋁還可獲得高純度鋼,使鋼可連續澆注。
鋁對矽鋼鐵芯損失的影響
鋁和矽一樣,能使材料變脆,鋁含量大於0.5 %時矽鋼變脆更見突出,但與高矽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倍於錳,在3.52%~6.45%範圍,電磁性能與含4%Si的矽鋼相近,但塑性明顯優於後者。
鋁含量太高的其它有害影響是大的長條形鋁化合物析出相在晶界上形成會阻礙晶粒粗化。
3、銅元素
小於0.7%的銅溶於α-Fe中,會促使碳石墨化,對磁性無大影響;矽鋼含0.5%Cu時,防鏽能力可提高15倍,故矽鋼中有時故意加入銅。矽鋼中含銅大於0.7%時,在熱軋過程中會形成大量(CuMn)1.8S和(Mn,Cu)S質點,使矽鋼矯頑力和磁滯損失增加並使鋼變脆。一般矽鋼銅含量控製為0.2%~0.3 %。
4、氮、硫、硼等合金元素的作用
無論是全硬鋼、全加工或半加工矽鋼,氮對磁性都有害。氮是通過生成有害的AlN沉澱發生影響的。表2列出了含1.3%(Si+Al)的脫碳半加工矽鋼在1.5T下測定的磁性。當氮含量從0.006%降至0.002%時,其鐵損與磁導率都可進一步改善。
表 2 脫碳半加工矽鋼1.3%(Si+Al)在1.5T下的磁性和晶粒度
N/% |
鐵損/ |
磁導率/ |
晶粒尺寸/ |
0.002 |
1.14 |
2 500 |
120 |
0.006 |
1.23 |
2 200 |
90 |
硫在矽鋼中對磁性有害影響均與基體中存在硫化錳的微細質點及晶界上存在自由硫有關。計算指出,當硫在0.005%~0.030%範圍內,對於含0.3%Mn、0.6%Si和0.2%Al的半加工矽鋼,每增加0.02%S可使鐵損提高0.33W/kg。
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