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 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(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,硅鋼片內部產(chǎn)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(jù)古典電磁學理論,渦電流損和鋼片的厚度、電阻系數(shù)、磁通密度和頻率有關。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。鐵損值是硅鋼片最重要的性質指標,也是各種工業(yè)標準對硅鋼片分級的規(guī)格依據(jù)。鐵損值愈低,表示品級愈高,其能源效率愈高。

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