钢材组织性能的控制.ppt
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1、钢材组织性能的控制钢材组织性能的控制7.1 电磁性能的控制电磁性能的控制硅钢硅钢 FeSi 合金合金 主要用于电机及变压器的铁芯主要用于电机及变压器的铁芯分类:分类:按用途来分:按用途来分:电机硅钢、变压器硅钢电机硅钢、变压器硅钢按化学成分来分:低硅按化学成分来分:低硅(0.8 1.8%Si)、)、中硅(中硅(1.8 2.8%Si)、)、高硅(高硅(2.8%Si)按轧制工艺来分:按轧制工艺来分:热轧硅钢片、冷轧硅钢片热轧硅钢片、冷轧硅钢片热轧硅钢片:热轧硅钢片:电机电机 厚厚 0.5 mm 1.0 2.5%Si 变压器变压器 厚厚 0.35mm 3.0 4.5%Si冷轧硅钢片:冷轧硅钢片:3.
2、5%Si 无取向硅钢片无取向硅钢片 多用于电机多用于电机 取向硅钢片取向硅钢片 2.8 3.5%Si 单取向硅钢片:高斯织构单取向硅钢片:高斯织构 (110)001 变压器变压器 厚厚0.35mm 双取向硅钢片:立方织构双取向硅钢片:立方织构 (001)100 仪表工业仪表工业 厚厚0.025 0.1mm冷轧硅钢片电磁性能优于热轧硅钢片:冷轧硅钢片电磁性能优于热轧硅钢片:B 25%P 3040%体积减少体积减少3040%电能电能 一电磁性能的概念一电磁性能的概念磁感应强度磁感应强度 B(磁通密度)(磁通密度)定义:在垂直磁场的方向上,材料内部单位面定义:在垂直磁场的方向上,材料内部单位面 积通
3、过的磁力线条数积通过的磁力线条数 B0 =0nI=0 H 0 真空导磁率真空导磁率加铁芯后:加铁芯后:B总总 =B0 B芯芯 B芯芯 r0nI H r 相对导磁率相对导磁率 :反映材料密集磁力线的能力,即磁化能力:反映材料密集磁力线的能力,即磁化能力 的大小。的大小。、B 表示易磁化表示易磁化 铁芯损失铁芯损失P 单位重量硅钢片在交变磁场作用下的单位重量硅钢片在交变磁场作用下的 功率损耗功率损耗 磁滞损耗磁滞损耗 P1 由于磁感应强度的变化始终落后于由于磁感应强度的变化始终落后于 磁场的变化磁场的变化 所引起的功率损耗所引起的功率损耗H=0,B=Br 剩磁现象剩磁现象Br :剩余磁感应强度:剩
4、余磁感应强度Hc :克服剩磁所加的:克服剩磁所加的 磁化力,叫磁化力,叫矫顽力矫顽力矫顽力的大小反映了磁矫顽力的大小反映了磁性材料保存剩磁状态的性材料保存剩磁状态的能力能力 P1 fnAn fn 电流频率电流频率 An 回线面积回线面积磁滞回线所包围的面积越大,磁滞损耗也越大磁滞回线所包围的面积越大,磁滞损耗也越大 因为因为 An Hc 所以所以 P1 Hc 矫顽力越大,磁滞损耗越大矫顽力越大,磁滞损耗越大 涡流损耗涡流损耗 P2 由于交变磁场产生的感生电由于交变磁场产生的感生电 流在铁芯内形成涡流而引起流在铁芯内形成涡流而引起 的功率损耗的功率损耗 感生电流所产生的磁场与感生电流所产生的磁场
5、与 原原 磁场方向相反,阻碍材料的磁场方向相反,阻碍材料的 磁化,并使外磁场能量转变磁化,并使外磁场能量转变 成成热量热量。P2 fnBh/h 铁芯厚度铁芯厚度 铁芯电阻率铁芯电阻率、h P2 剩余损耗剩余损耗 P3 除除P1、P2外的其它功率损耗外的其它功率损耗 铁损铁损 P=P1P2 P3对硅钢片的要求:对硅钢片的要求:磁感应强度高磁感应强度高 B 铁芯损失低铁芯损失低 P、h、Hc 磁各向异性磁各向异性 用用FeSi单晶体试验可知:单晶体试验可知:100晶向最易磁化晶向最易磁化 111晶向最难磁化晶向最难磁化 电机用硅钢:要求磁各向异性越小越好,纵横方向的电机用硅钢:要求磁各向异性越小越
6、好,纵横方向的 B25 差别小于差别小于10%变压器用硅钢:要求轧制方向为变压器用硅钢:要求轧制方向为001晶向,晶向,B 采用有取向的硅钢片采用有取向的硅钢片 (100)001 或或 (110)001磁致伸缩小磁致伸缩小表面质量好,厚度均匀表面质量好,厚度均匀 表面平整,填充系数高表面平整,填充系数高 厚度不均,噪音增大,电机振动增大厚度不均,噪音增大,电机振动增大二影响电磁性能的主要因素二影响电磁性能的主要因素晶粒大小晶粒大小 d B、P 磁性好磁性好 如图示:如图示:d ,P1 晶粒取向晶粒取向取向度取向度 晶体中易磁化晶向平行于或接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
7、分比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设易磁化晶向与轧向的偏离角为 n ,n B、P 一般工业产品一般工业产品 n 10 高牌号的产品高牌号的产品 n 5夹杂物夹杂物 有害夹杂物有害夹杂物 属于稳定的,温度升高不会分解或析出,属于稳定的,温度升高不会分解或析出,如如Al2O3、SiO2、FeO等等,它们的存在会等等,它们的存在会 造成晶格畸变造成晶格畸变,产生内应力产生内应力,使磁化阻力使磁化阻力,矫顽力矫顽力,磁滞损耗,磁滞损耗 P1夹杂物的影响程度与其数量、形状和弥散夹杂物的影响程度与其数量、形状和弥散程度有关程度有关HcVK/d V 夹杂物体积夹杂物体积 K 夹杂
8、物形状夹杂物形状 d 夹杂物直径夹杂物直径 d,Hc 即即夹杂物越细小,影响程度越大夹杂物越细小,影响程度越大 有利夹杂物有利夹杂物 属于不稳定的,如属于不稳定的,如 AlN、MnS有利夹杂必须具备以下条件: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。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,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晶粒择优长大而获得(110)001高斯织构。高斯织构。(c)高温成品退火
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