钢材组织性能的控制.pptx

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： 电机 厚 0.5 mm 1.0 ~ 2.5%Si 变压器 厚 0.35mm 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 ＝ 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 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·Anfn —— 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 磁化，并使外磁场能量转变 成热量。 P2∝ fn·B·h/ρ h —— 铁芯厚度 ρ——铁芯电阻率 ρ↑、h↓→　 P2 ↓③ 剩余损耗 P3 除P1、P2外的其它功率损耗 铁损 P = P1＋P2＋ P3对硅钢片的要求： 磁感应强度高 B↑→μ↑ 铁芯损失低 P↓→ ρ↑、h↓、 Hc ↓３．磁各向异性 用Fe－Si单晶体试验可知： [100]晶向最易磁化 [111]晶向最难磁化电机用硅钢：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 ↑ 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 αn ≤10° 高牌号的产品 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 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)以细小弥散的质点均匀分布，强烈 地阻止初次再结晶晶粒的正常长大。(b)在二次再结晶温度范围，夹杂物聚集， 并随温度升高而溶解，促使二次再结晶 晶粒择优长大而获得(110)[001]高斯织构。(c)高温成品退火时，由于退火气氛 H2 的作 用而将S和N去除掉，或在高温下使这些 夹杂物聚集成更大的颗粒而减少其有害 的影响。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γ区缩小