[科普中国]-无取向电工钢

无取向电工钢是含碳很低的硅铁软磁合金，是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要材料。据统计，2000年全世界电工钢的总产量为671.4万吨，到2005年已经超过了800万吨。目前国内市场的消费量已远超过300万吨。其中，无取向硅钢是在旋转磁场中工作的电动机和发电机转子的铁芯材料，要求良好的磁性能和工艺性能。随着电机高速化和小型化的发展，对无取向硅钢的性能要求提出了更高的要求，如在高频下具有低铁损和高磁感强度等。

简介随着电机高速化和小型化的发展，对无取向硅钢的性能要求提出了更高的要求，如在高频下具有低铁损和高磁感强度等。无取向电工钢是含碳很低的硅铁软磁合金，是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要材料。据统计，2000年全世界电工钢的总产量为671.4万吨，到2005年已经超过了800万吨。国内市场的消费量已远超过300万吨。其中，无取向硅钢是在旋转磁场中工作的电动机和发电机转子的铁芯材料，要求良好的磁性能和工艺性能。

冷轧取向电工钢冷轧取向硅钢是指含2.9%～3.5%Si，钢板晶体组织有一定规律和方向的冷轧电工钢。一般指具有高斯织构的单取向硅钢片，即（110）晶面平行于轧制面、[001]晶向平行于轧制方向的硅钢。还有一种冷轧双取向(立方织构{100})硅钢。作用：冷轧取向硅钢又称冷轧变压器钢，用于制造各类变压器的铁芯1。

制造工艺生产具有高斯织构的硅钢，关键在于利用二次再结晶。为了实现二次再结晶，通常需要在合金中添加正常晶粒长大抑制剂，如MnS等。晶粒长大抑制剂必须能以参杂的形式弥散地分布在合金基体内，在二次再结晶发生时，能够有效地阻止基体晶拉的正常长大，同时，又要求在最后的高温退火中可方便地消除掉，以免恶化产品的磁性能。在二次再结晶中、二次晶粒长大的取向核主要依靠适当的冷轧工艺和再结晶退火来产生。由于相变会破坏晶粒取向，因此在热处理过程中保持单相至关重要。

冷轧工艺热轧板常化和酸洗后应尽快冷轧，如果停放时间长，钢中固溶碳和氮析出形成不稳定第二相，使冷轧时碳和氮钉扎位错作用减弱，退火后再析出的AlN尺寸增大，磁性降低。

1）以AlN为主要抑制剂的大压下率冷轧法；

2）以MnS为主要抑制剂的二次冷轧法。

热轧工艺1）铸坯；2）加热；3）粗轧；4）精轧2。

要求根据最近的研究，电工钢钢质的洁净要求为：

常规有害杂质：C≤20×10-6，S≤20×10-6，N≤20×10-6，O≤15×10-6；

磁性有害元素：Ti≤15×10-6,V≤30×10-6,Zr≤30×10-6,Nb≤30×10-6,As≤30×10-6,Cu≤5×10-4。

对无取向硅钢磁性能有有利作用或双重影响的元素有：

（1）铝：铝的作用与硅相似，铝可以增加电阻、缩小奥氏体相区、促进晶粒长大，因而有一定的有利作用。但是铝的作用要受硅钢中氮含量的影响，铝跟氮易形成AlN析出相，使硅钢片的磁性能下降。当析出的AlN颗粒尺寸小于0.5μm时，它们钉扎晶界，阻碍晶粒长大，因而增加铁损。但当析出的AlN颗粒尺寸大于1μm时，它们对晶界的钉扎作用很轻，因此对样品磁性能影响很小。

（2）磷：磷可以改善铁硅合金的磁性能。磷在晶界处能形成磷化铁，可以改善硅钢的冲片性。磷在晶界处的偏聚能阻碍不利的{111}取向的再结晶晶粒的形核及长大，提高磁感应强度。同时，磷会增加硅钢的电阻而降低铁损。

（3）锰：锰能够增加硅钢的电阻，降低铁损。但锰的作用与硫含量有很大关系。当热轧加热温度在MnS固溶温度以下时，可以使生成的MnS粗化；若超过MnS固溶温度则MnS就会固溶，并在随后的冷却过程中弥散析出，进而降低磁性能。

（4）锡：一定限制下的微量锡会促进有利织构的生成，提高磁感、降低铁损。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学