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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。是電工領域廣泛使用的一種軟磁材料。電工用硅鋼常軋制成標準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、繼電器電子器件及測量儀表中。

硅是鋼的良好脫氧劑，它與氧結合，使氧轉變?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碳分離出來。因此，一般含雜質的鐵加入硅后能提高磁導率、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(初始磁導率大)。這是由于冷軋工藝過程使鋼片中雜質含量降低，并在鋼片中造成粗大晶粒，致使磁導率增大，磁滯損耗減小。

硅鋼片的主要品質特性有鐵損值、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，會產生磁滯的現象。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，硅鋼片內部產生誘導電壓，依照奧姆定律，電壓在硅鋼片內部引起誘導電流，進而造成硅鋼片的焦耳熱，這項能源損失稱為渦電流損。根據古典電磁學理論，渦電流損和鋼片的厚度、電阻系數、磁通密度和頻率有關。而渦電流損和鋼片厚度的平方成正比，和鋼片的電阻系數成反比，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，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。學者認為異常渦電流損是由于磁域移動和轉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。若硅鋼片的磁域大，當磁化時，其旋轉較快，微觀渦電流損失增加。鐵損值是硅鋼片重要的性質指標，也是各種工業(yè)標準對硅鋼片分級的規(guī)格依據。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、內部應力等因素有關。磁通密度直接影響到馬達、變壓器等電機設備的能源效率。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特性之一，現代化的自動沖床進行沖片時，對硬度的要求更為嚴格，硬度太低時，不利于自動沖床的送料作業(yè)，同時容易產生過長的毛邊，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有直接密切的關系，提升軋延退火技術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、冷軋技術與制程有密切的開系，提升軋延技術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項目。硅鋼片表面經化學涂覆處理，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范圍。

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