卷繞硅鋼鐵芯材料硅鋼片中特殊元素的作用
作者:威博特鐵芯 發(fā)布時間:2019-03-30 15:05:18 瀏覽次數(shù): 卷繞鐵芯材料硅鋼片中具有特殊用途的合金元素:
1 錫元素的作用
近幾年,大量研究工作證明,在高磁感取向硅鋼中加入0.05%~0.10%Sn可明顯改善磁性。多數(shù)學者認為,錫可在第二相質(zhì)點MnS和AlN(稱為抑制劑)與基體界面處偏聚,阻礙它們的Ostwald長大,使其更加細小、彌散,從而增強對晶粒正常長大的抑制能力,減小初次晶粒尺寸,在高溫退火后得到更完善的{110}〈001〉二次再結(jié)晶組織,提高了取向度和磁性;此外,錫還使?;嘶饡rγ相的分布更均勻,?;笾楣怏w的分散更均勻,從而增大了鐵素體晶粒尺寸,冷軋時形成更多的形變帶,使二次晶粒尺寸減小,鐵損進一步降低。
由于錫是一種表面活性元素,因此亦有可能在高溫退火的升溫階段在晶界發(fā)生偏聚,加強對晶粒正常長大的抑制能力,減小初次晶粒尺寸,從而起到輔助抑制劑的作用。
何忠治等人、研究了錫元素對硅鋼二次再結(jié)晶的影響。根據(jù)其試驗結(jié)果可知:①從550 ℃開始錫在取向硅鋼中的晶界偏聚濃度隨溫度的升高而下降,在二次再結(jié)晶起始溫度950 ℃,錫在晶界仍有一定的偏聚量;②錫在取向硅鋼中的晶界偏聚行為與純鐵中相似,沒有表現(xiàn)出多元系統(tǒng)中各元素間發(fā)生強烈交互作用時的典型特征,但由于取向硅鋼的初步再結(jié)晶織構(gòu)較強,數(shù)據(jù)的分散度明顯高于純鐵的情況;③錫通過在取向硅鋼中的晶界偏聚起了輔助抑制劑的作用,并可降低二次再結(jié)晶溫度,這些均有利于發(fā)展更完善的{110}〈001〉二次再結(jié)晶,增大二次再結(jié)晶晶粒尺寸,提高磁性。
2 銻元素的作用
已有若干篇論文討論了銻對無取向電工鋼板性能的作用,發(fā)現(xiàn)銻的添加對含1 %~2 %Si和0.3 %Al鋼的能耗具有有益的影響。Shimanaka等指出,在無取向Fe-1.85 %Si合金中加入0.01 %~0.08 %Sb,可使退火織構(gòu)中{111}組分減少,{100}組分增加,且隨著銻含量的增加,織構(gòu)的這種變化更加顯著;在冷軋無取向硅鋼的再結(jié)晶退火過程中,{111}位向晶粒容易在晶界附近形核。由于銻是一種界面活性元素,易在晶界偏聚,因而阻礙了{111}位向晶粒在晶界附近的形核。
Lyudkovsky采用離子散射譜(ISS)和反極圖技術(shù)研究了Fe-1%Si無取向硅鋼中加入0.09%Sb后的晶粒尺寸、硬度及織構(gòu)的變化情況,得出結(jié)論:①銻能夠促進對材料磁性有利的織構(gòu)組分的形成,在再結(jié)晶之前,含銻與不含銻硅鋼在織構(gòu)上便已經(jīng)有了區(qū)別,對于含銻硅鋼,退火時無論是否脫碳,{110}和{100}組分強度均顯著提高,同時{112}組分強度明顯降低;②與不含銻硅鋼相比,含銻硅鋼在1.5T下磁導率提高100%,在1.7T下磁導率提高30%,另外,鐵損(p15/60)下降約11%,這些性能上的提高是由于含銻硅鋼具有較好的織構(gòu)和較大的晶粒尺寸;③含銻硅鋼具有較大尺寸的原因可能是由于具有{100}和{110}位向的晶粒邊界遷移性提高,尤其是這些晶粒長大到{111}位向區(qū)域時。
F.Vodopivce等研究發(fā)現(xiàn),(111)面極點密度的值出現(xiàn)在銻含量低時,然后隨著銻含量增加其值逐漸降低,當銻含量增至0.05%時(111)面極點密度約為一定值。(100)面與(110)面軸密度在銻含量約為0.05%時出現(xiàn)高值。
總結(jié):
(1) 碳是引起硅鋼發(fā)生磁時效的重要元素之一,隨著硅鋼中碳含量的增加,其鐵損增加;而硅能顯著減少硅鋼內(nèi)的鐵損,但硅含量過高會使硅鋼變脆,并且難以實現(xiàn)軋制變形。
(2) 硅鋼中雜質(zhì)合金元素磷主要用來提高硅鋼的沖片性 ,但磷是一種界面活性元素,偏聚于晶界會導致嚴重的晶界脆化。鋁可減少硅鋼鐵芯損失,但降低磁感應強度,且鋁含量高時會使硅鋼變脆。銅可顯著提高硅鋼的防銹能力。氮、硫元素對硅鋼性能總是有害的。
(3) 錫和銻均是表面活性元素,可使硅鋼退火織構(gòu)中{111}組分減少,{100}組分和{110}組分增加,從而降低硅鋼鐵損,并提高其磁感應強度。