硅鋼和其它金屬材料一樣，其磁性性能主要由其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)所控制，眾所周知，組織結(jié)構(gòu)的確立又與其合金元素密切相關(guān)，織構(gòu)、金屬間化合物的形成及析出，合金元素的偏析等將對硅鋼的鐵損和磁感應(yīng)強(qiáng)度產(chǎn)生重要影響。
    硅鋼的牌號不同，其化學(xué)組成也不同，但其基本組成包括三大類元素。第一類為其基本合金元素即：C、Si、Mn等；第二類為雜質(zhì)元素：P、Al、S、N、B、Cu等；第三類為特殊用途合金元素如：Sb、Sn等。
    基本合金元素的作用
    1　碳元素
　　首先應(yīng)考慮硅鋼中含碳引起的嚴(yán)重現(xiàn)象，若成品中殘留碳，則出現(xiàn)磁時效，磁時效的發(fā)生取決于碳含量。如果磁時效在馬達(dá)或其它電氣設(shè)備中產(chǎn)生，那么鐵損值就可增加到初始值的二倍，設(shè)備就會受到損壞，因此碳對軟磁材料的磁性極為有害。碳會增大α-Fe的矯頑力，加大磁滯損失，降低磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以高級優(yōu)質(zhì)硅鋼片中碳含量要求在0.020%，甚至0.010%以下。一般說來，碳對磁性的影響程度隨鋼中硅含量的不同而不同；碳存在的形態(tài)不同，對磁性的影響也不同。有人認(rèn)為晶界上滲碳體對磁性影響較晶粒內(nèi)部小，但會使硅鋼片塑性顯著變壞。碳使硅鋼片磁導(dǎo)率降低，而且又是形成磁時效的主要元素之一。
　　Ueno K等人采用不同硅含量的各種牌號無取向電工鋼，在150℃下時效30000h，通過調(diào)整殘留碳量研究產(chǎn)品的鐵損。圖1所示是硅含量為0.3%的無取向硅鋼的鐵損(p15/50)隨碳含量的變化。當(dāng)碳含量為0.0045%時，時效1000h后，鐵損增加20%，而時效時間從1000h增加到10000h，不管殘留碳多少，鐵損均不發(fā)生變化，但時效后的鐵損仍隨殘留碳量增加而增大。

    圖2表示硅含量分別為3.0%、2.0 %和0.3%三種無取向電工鋼由于時效引起的鐵損增量與殘留碳量的關(guān)系，由圖可知，時效現(xiàn)象幾乎和硅含量無關(guān)，鐵損劣化速度僅與殘留碳量有關(guān)。

    2　硅的作用
　　硅能顯著減少硅鋼內(nèi)的渦流損失，從而總鐵芯損失減少(表1)。硅還可以提高相圖中A3線和降低A4線臨界溫度，在Fe-Si相圖中形成閉合的γ-圈。當(dāng)含2.5%～15%Si時為單相α-Fe。所以高硅硅鋼片多經(jīng)高溫退火來使組織均勻，晶粒粗化，夾雜聚集。硅可以減少晶體各向異性，使磁化容易，磁阻減少。硅對電阻率及其它固有磁性的影響如圖3所示。硅能顯著提高α-Fe比電阻，因而減少渦流損失。在強(qiáng)磁場作用下，硅使硅鋼片的磁導(dǎo)率下降。

   圖 2　鐵損增量與殘留碳量的關(guān)系

    還能減輕鋼中其它雜質(zhì)的危害，使碳石墨化，降低對磁性的有害影響。硅和氧有強(qiáng)親和力，起脫氧作用。硅可減少碳、氧和氮在α-Fe中脫溶引起的磁時效現(xiàn)象。硅還能與氮化合成氮化硅，硅高時氮在鋼中的溶解度可降低。

    硅除對電工鋼上述有利作用外，硅也會使鋼變脆。目前已研究成功含硅6.5%的硅鋼片，高硅硅鋼導(dǎo)熱性低，鋼帶冷卻和加熱時容易發(fā)生內(nèi)裂。
　　隨著硅含量的增加，硅鋼片的硬度也隨之升高，且易氧化生銹，在其表面形成氧化膜，結(jié)果導(dǎo)致硅鋼用戶沖片用的模具變得容易損壞。

    3　錳的作用
　　新日本鋼鐵會社研究了非常潔凈的低硅高錳鋼，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高的錳含量可以改善晶體結(jié)構(gòu)，加1.0%Mn后，帶鋼晶體組織中(100)和(110)晶面增加，(111)晶面減少，磁性顯著改善。
　　一般認(rèn)為，過多的錳會對磁性產(chǎn)生有害的影響，這是因?yàn)樗箍棙?gòu)變壞，并且形成不需要的沉淀物MnS，但當(dāng)在生產(chǎn)過程中，利用十分潔凈的鋼，就可以使錳對織構(gòu)控制起有利作用。
　　另外，錳是防止熱脆不可缺少的元素，其含量應(yīng)控制在0.1%以上，錳會提高碳在鐵中的溶解度，擴(kuò)大γ相區(qū)，與碳化合成滲碳體，故錳的含量也不宜過高，一般不超過1.5%。