1 电工钢板的代表性化学成分

电工钢板是变压器和电动机的铁芯用材，是将电能转换为磁能的关键性材料。电工钢板的历史悠久。电工钢板起源于1900年英国人Hadfield将Si添加在铁中发现铁损降低的现象。电工钢板又称为硅钢钢板。电工钢板有无取向电工钢板和取向电工钢板两大类别。以下，对无取向电工钢板的成分、热处理、技术动向作简要介绍。

1.1 Si、Al对无取向电工钢板性能的影响

钢中添加Si，可提高钢的电阻，降低材料磁化时产生的涡电流。所以，电工钢板中添加多量的Si。例如，电动汽车驱动电机使用的无取向电工钢板的Si含量约为3%。特殊的无取向电工钢板的Si含量达到6.5%。Al也有提高电阻的作用，高级电工钢板中，除了添加Si，还添加Al。这些元素的添加使钢容易被磁化。

1.2 S、N、O对无取向电工钢板性能的影响

钢中的S在钢中生成MnS等硫化物，钢中的N在钢中生成AlN等氮化物，钢中的O在钢中生成SiO2、Al2O3等氧化物。这些化合物阻碍磁畴畴壁的移动，使铁损增大。这些微细的硫化物、氮化物降低了晶粒的成长性，导致磁滞损耗增大。因此，应设法尽可能降低无取向电工钢板的S、N、O等杂质元素含量。

1.3 Sn、Sb对电工钢板性能的影响

电工钢板是大量数十μm～数百μm尺度晶粒的集合体。电工钢板的磁性因这些晶粒排列状态不同而有很大变化。晶粒沿某一特定方位排列的组织叫做织构组织。Sn、Sb是晶界偏析元素，在电工钢板制造过程中偏析在晶界上，促进有利于磁性的织构组织发展。此外，Sn、Sb在钢板表面发生偏析，抑制了最终退火时钢板表层的氮化，降低了电工钢板的铁损。

2 电工钢板一般用途概要

如前所述，电工钢板有无取向电工钢板和取向电工钢板两大类别。无取向电工钢板的磁各向异性小，主要用于电动机和发电机的铁芯。近年来，随着电动汽车和风力发电机的普及，无取向电工钢板的需求急剧增多。取向电工钢板的组织控制难度很大，所以取向电工钢板被称为钢材的艺术品。取向电工钢板在轧制方向上具有非常优良的磁性，主要用于变压器的铁芯。

3 无取向电工钢板的要求特性

无取向电工钢板的要求特性是，磁化铁芯时的能量损失小（低铁损）、消费较少的能量被磁化（高的磁感应强度、高的导磁率）。有些用途下，还要求具有高强度、高疲劳强度和良好的导热率。为了满足这些要求，将电工钢板薄板化（0.2-0.5mm）以及优化制造工艺生成有利于磁性的组织。

图1是EV驱动电机用无取向电工钢板的要求性能。车辆加速、爬坡时需驱动电机的高转矩，所以，要求无取向电工钢板具有高的磁通密度，特别是在磁饱和区域的高的磁感应强度。此外，为使EV行驶时驱动电机的高效化，要求无取向电工钢板具有低铁损。由于EV高速行驶时，驱动电机高速转动，所以，要求无取向电工钢板具有耐高速转动的高强度、高疲劳强度和高周波区域的低铁损。

4 无取向电工钢板的热处理

无取向电工钢板的制造流程是，冶炼（调整成分）-热轧-根据需要热轧板材退火-冷轧-最终退火-成品。

热轧板材退火的目的是，调整冷轧前的板材组织，使板材具有高磁感应强度和低铁损。热轧板材退火的方法是，850-1050℃×（数十秒-数分钟），或750-850℃×数小时。最终退火的目的是，调整晶粒粒径使无取向电工钢板低铁损化。最终退火的方法是，在非氧化性气氛中，850-1050℃×（数十秒-数分钟）。

此外，近年来，开发出制造高硅钢板的新型热处理技术。在铁中添加6.5%的Si，可使无取向电工钢板的磁致伸缩（材料磁化时发生拉伸-收缩，产生噪音）基本为0，并且具有高导磁率和低铁损。但Si量增加，材料的伸长率急剧下降。导致不能用轧制方法制造薄板。所以，过去最高级的电工钢板的Si含量限定为3%。现在开发出了连续渗硅技术，使6.5%硅钢钢板实现了工业化生产。图2是连续渗硅技术制造6.5%硅钢钢板工艺的示意图。

将含Si量约为3%的钢板冷轧成0.1-0.2mm厚的钢板后，向钢板表面吹四氯化硅气体，同时，进行高温退火，使Si渗入到钢板的表层。然后对钢板进行退火，使Si沿钢板的厚度方向扩散，制造出板厚方向上Si均匀分布的6.5%硅钢钢板。

5 无取向电工钢板的技术动向

为使无取向电工钢板的主要用途EV电动机实现小型化，EV电动机向高速化的方向发展。电动机高速化，导致铁损中的涡流损耗增大。降低涡流损耗的有效方法是减薄钢板厚度和提高钢板的Si含量。为此，开发出厚度约为0.2mm的电工钢薄钢板。此外，最近开发出利用CVD连续渗Si技术（图3）制造的板厚方向Si浓度梯度分布的Si梯度磁性材料。

Si梯度磁性材料的10kHz以上的高周波区的铁损大大低于6.5%硅钢钢板，并且，板厚中心处的Si浓度小于6.5%硅钢钢板，所以磁通密度大，加工性优良，并且，实现了节省资源。Si梯度磁性材料被用于太阳能发电的扼流圈和高速电动机的铁芯。