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硅鋼片的介紹

硅鋼（silicon steel）

含硅量0.5％～4.8％的鐵硅合金。是電工領(lǐng)域廣泛使用的一種軟磁材料。電工用硅鋼常軋制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的大張板材或帶材使用，俗稱硅鋼片，廣泛用于電動機、發(fā)電機、變壓器、電磁機構(gòu)、繼電器電子器件及測量儀表中。

硅是鋼的良好脫氧劑，它與氧結(jié)合，使氧轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的不為碳還原的SiO2，避免了因氧原子摻雜而使鐵的晶格畸變。硅在α鐵中成為固溶體后使電阻率增加，同時有助于將有害雜質(zhì)碳分離出來。因此，一般含雜質(zhì)的鐵加入硅后能提高磁導(dǎo)率、降低矯頑力和鐵損。但含硅量增加又會使材料變硬變脆，導(dǎo)熱性和韌性下降，對散熱和機械加工不利，故一般硅鋼片的含硅量不超過4.5％。

硅鋼片分冷軋、熱軋兩種，使用較多的是冷軋硅鋼片。冷軋硅鋼片沿軋制方向有優(yōu)良的磁性能，不僅在強磁場中具有高飽和磁通密度和低鐵損，而且在弱磁場中也有良好的磁性(初始磁導(dǎo)率大)。這是由于冷軋工藝過程使鋼片中雜質(zhì)含量降低，并在鋼片中造成粗大晶粒，致使磁導(dǎo)率增大，磁滯損耗減小。

硅鋼片的主要品質(zhì)特性有鐵損值、磁通密度、硬度、平坦度、厚度均勻性、涂膜種類及沖片性等。以下針對各項品質(zhì)特性加以說明。

1.鐵損值

硅鋼片在某一特定頻率的交流磁場下，磁化到特定的磁通密度時，每單位重量之硅鋼片所損失的能量，稱為鐵損值。通常所用的交流磁場頻率為50或60赫茲，而所達到的磁通密度通常為1.5或1.7特斯拉。常用的鐵損值單位是每公斤或每磅硅鋼片所損失的瓦特值，用Watt/kg或Watt/lb表示。硅鋼片的鐵損值來源包括磁滯損、渦電流損和異常渦電流損三部份。硅鋼片在磁化的過程中，會產(chǎn)生磁滯的現(xiàn)象。磁滯損即為B-H磁滯曲線所包涵的面積。硅鋼片的渦電流損起源于在交流變化的磁場，因法拉第定理的影響，硅鋼片內(nèi)部產(chǎn)生誘導(dǎo)電壓，依照奧姆定律，電壓在硅鋼片內(nèi)部引起誘導(dǎo)電流，進而造成硅鋼片的焦耳熱，這項能源損失稱為渦電流損。根據(jù)古典電磁學(xué)理論，渦電流損和鋼片的厚度、電阻系數(shù)、磁通密度和頻率有關(guān)。而渦電流損和鋼片厚度的平方成正比，和鋼片的電阻系數(shù)成反比，因此，高級的硅鋼片，其厚度傾向較薄，而為了提高鋼片的電阻系數(shù)，則在硅鋼片中添加硅、鋁等元素。鐵損值減去磁滯損和渦電流損后的能源損失，稱為異常渦電流損。學(xué)者認(rèn)為異常渦電流損是由于磁域移動和轉(zhuǎn)動所引起的微觀渦電流損失，因此，異常渦電流損和磁域大小有關(guān)。若硅鋼片的磁域大，當(dāng)磁化時，其旋轉(zhuǎn)較快，微觀渦電流損失增加。鐵損值是硅鋼片重要的性質(zhì)指標(biāo)，也是各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對硅鋼片分級的規(guī)格依據(jù)。鐵損值愈低，表示品級愈高，其能源效率愈高。

2.磁通密度

磁通密度是硅鋼片的另一項重要的電磁特性，它表示硅鋼片被磁化的難易度。在某一特定頻率之磁場強度下，單位面積所通過的磁通量，稱為磁通密度。通常硅鋼片的磁通密度是在頻率50或60赫茲，外加磁場5000A/m的條件下測得，稱為B50，其單位為特斯拉(Tesla)。

磁通密度和硅鋼片的集合組織、雜質(zhì)、內(nèi)部應(yīng)力等因素有關(guān)。磁通密度直接影響到馬達、變壓器等電機設(shè)備的能源效率。磁通密度愈高，單位面積所通過的磁通量愈大，能源效率愈佳，因此，硅鋼片的磁通密度愈高愈好，通常，規(guī)格只要求磁通密度的***值。

3.硬度

硬度是硅鋼片的品質(zhì)特性之一，現(xiàn)代化的自動沖床進行沖片時，對硬度的要求更為嚴(yán)格，硬度太低時，不利于自動沖床的送料作業(yè)，同時容易產(chǎn)生過長的毛邊，增加組裝時的困難。為了滿足上述需求，硅鋼片的硬度必須高于某一硬度值，例如，50AI300硅鋼片之硬度通常以不低于HR30T硬度值47為宜。硅鋼片的硬度隨著品級升高而增加，通常，高品級的硅鋼片，其硅含量添加愈多，合金固溶強化的效果，使得硬度也愈高。

4.平坦度

平坦度是硅鋼片的重要品質(zhì)特性。良好的平坦度有利于沖片作業(yè)和組裝工作。平坦度和軋延及退火技術(shù)有直接密切的關(guān)系，提升軋延退火技術(shù)和制程有利于平坦度，例如使用連續(xù)退火裂程，其平坦度優(yōu)于批式退火制程者。

5.厚度均勻性

厚度均勻性是硅鋼片一項非常重要的品質(zhì)特性。如果的厚度均勻性不良，鋼片中央與邊緣的厚度差異太大，或鋼片長度方向鋼片厚度變異太大，都會影響到組裝后的鐵心厚度。不同的鐵心厚度，其導(dǎo)磁特性變異也大，直接影響到馬達、變壓器的特性，因此，硅鋼片的厚度變異愈小愈好。鋼片的厚度均勻性和熱軋、冷軋技術(shù)與制程有密切的開系，提升軋延技術(shù)能力才能降低鋼片的厚度變異量。

6.涂膜

涂膜是硅鋼片很重要的品質(zhì)項目。硅鋼片表面經(jīng)化學(xué)涂覆處理，而附著一層薄膜，可提供絕緣、防銹和潤滑的功能。絕緣性使硅鋼片鐵心迭片間的渦電流損失降低;防銹性避免鋼片在加工、儲藏過程中生銹;潤滑性可改善硅鋼片的沖片性及提升模具的壽命。

7.沖片性

沖片性是硅鋼片很重要的品質(zhì)特性之一。良好的沖片性使模具的壽命加長，降低沖片的毛邊。沖片性和硅鋼片的涂膜種類及硬度有直接的關(guān)系。有機型涂膜的沖片性較佳，新發(fā)展的涂膜種類，主要在改善硅鋼片的沖片性。此外，鋼片的硬度太低會造成較嚴(yán)重的毛邊，不利于沖片;但硬度太高，則減少模具的壽命;因此，硅鋼片的硬度必須控制在一適當(dāng)范圍。

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