讲电磁热强性能控制.pptx

金属塑性变形理论

Theoryofmetalplasticdeformation第七讲LessonSeven张贵杰ZhangGuijieTel：E-Mail：河北理工大学金属材料与加工工程系DepartmentofMetalMaterialandProcessEngineeringHebeiPolytechnicUniversity,Tangshan063009

2024/8/312第四章钢材的性能控制主要内容MainContent金属的强化机制强韧性能控制冲压性能控制电磁性能控制热强性能控制

2024/8/3134.4电磁性能控制对电磁性能的要求影响电磁性能的因素轧制工艺参数的控制

2024/8/3144.4.1对电磁性能的要求磁感应强度高、导磁率高。硅钢片是用来制造变压器和电机铁芯的材料。铁芯的磁化是靠绕在上面的线圈通电后所产生的磁场来实现。这样，对一定的外磁场强度来说，所产生的磁感应强度的高低即可表明铁芯磁化的难易。磁感应强度越高，越易磁化。磁感应强度乃为考核硅钢片质量高低的重要指标之一。

2024/8/315铁芯损失小。铁芯损失简称铁损，它是指单位重量硅钢片在交变磁场下的功率损耗。铁损小时，变压器的体积减小，冷却条件简化，可节省原材料和电能。在铁损中包括有磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。铁损也是衡量硅钢片质量的一项重要指标。铁损常用符号P来表示。

2024/8/316磁各向异性。用铁硅单晶体进行试验时得知，[100]晶向为最易磁化的方向，而[111]晶向为最难磁化方向。在制造电机转子和定子时，一般都是将硅钢片冲成多槽圆片，然后把这些圆片叠成铁芯。因此，采用取向硅钢片不合理。所以，对电机硅钢片的要求是磁各向异性越小越好。作变压器用的冷轧取向硅钢片，要求轧制方向为[001]晶向，轧制面为(001)晶面或(011)晶面。这时轧向就是易磁化方向。制造变压器时，一般将硅钢片剪成片条，再叠成方形铁芯，也有时用硅钢片卷成铁芯。在这些情况下，用冷轧取向硅钢片(或带钢)可保证铁芯的磁化方向与易磁化的轧制方向一致。

2024/8/317磁致伸缩要小。当硅钢片类软磁材料磁化时，试样在长度方向、宽度方向上尺寸发生变化，即发生伸缩现象。此伸缩现象称为磁致伸缩。变压器铁芯在工作时发出的嗡嗡的噪音主要与此有关。要求磁致伸缩越小越好。

2024/8/318良好的表面质量和均匀的厚度。硅钢片的表面质量良好和厚度均匀可提高铁芯的填充系数(即一垛硅钢片的实际体积与理论体积之比)。填充系数提高1％，相当于铁损降低2％，磁感应强度提高1％。用表面不平或厚度不均的冲片制成的铁芯，当螺丝拧紧时，凸出的接触部分会产生很大的应力而使磁性下降。厚度不均时，噪音增大，电机振动增大。

2024/8/3194.4.2影响电磁性能的因素晶粒大小晶粒取向夹杂物的影响化学成分磁性材料的厚度

2024/8/3110晶粒大小硅钢片的晶粒大小是指退火后铁素体晶粒的大小而言。一般认为，硅钢片的晶粒越大，磁性越好。晶粒粗大会使总的晶粒边界减少。这样，就减少了由于夹杂的存在，晶粒的混乱、位错、空穴等缺陷的聚集而造成磁阻较大的现象。所以，晶粒增大，晶界减少，磁阻降低。从而使矫顽力和磁滞损耗减少。

2024/8/3111图中示出含4％Si的硅钢片的晶粒大小与磁滞损耗的关系。由图可见，晶粒越大，磁滞损耗也越小，且成直线关系。

2024/8/3112晶粒增大，也存在不利的一面，也就是会使涡流损耗增加。这是因为，晶粒增大时，晶界相对减少，使涡流回路电阻减小。此外，晶粒尺寸增大时，磁畴尺寸也增大，使磁畴在移动和转动时的困难增大，使铁损增加。这样，在讨论晶粒大小对磁性影响时，必须对上述有利因素和不利因素进行综合考虑。有的认为，对于成分、厚度、织构基本一定的0.35mm的硅钢片，晶粒直径为1－1.5mm时其铁损值急剧下降，而晶粒尺寸大于上述数值时，铁损反而增加。

2024/8/3113晶粒尺寸对具有相同取向度和化学成分的3.25％硅钢样晶铁损的影响1－400赫，2－50赫

2024/8/3114晶粒取向硅钢的组织是由体心立方的a－Fe固溶体的晶粒所组成。其磁性能沿各晶向方向不同。有的方向的磁性最优，称为易磁化方向，而又有的方向磁性最差，称为难磁化方向。[100]方向磁性最好，[111]方向磁性最差，而[110]方向居于其间。在高斯织构中，易磁化的[100]方向平行于轧制方向，(110)晶面平行于轧面。在立方织构中，[100]方向平行于轧向，(001)晶面平行于轧面。

2024/8/3115铁单晶体的磁方向性(110)[001]织构(100)[001]织构

2024/8/3116在100方向上所以具有优良的磁性是因为每个磁畴的磁化矢量分布于这个晶体轴上