因為磷對磁性和力學(xué)性能有良好的影響，因此，將磷用作無取向電工鋼的合金元素。磷和鐵形成置換固溶體，這樣就提高了鋼的電阻，從而降低反復(fù)磁化，并且磷的影響程度比鋁、硅或錳更大。磷促進鋼強化的程度比硅大的原因在于其原子直徑更小，磷原子直徑為0.219nm，而硅為0.239nm（鐵為0.249nm）。鋼水加磷使屈服點與極限強度之比（бT/бB）提高，從而有利于非合金鋼的沖壓性。普遍認為，既然磷會促進晶粒增大，就對晶粒尺寸產(chǎn)生良好的影響。大部分的研究證實，固溶體中磷含量為0.1%，不會形成第二相。甚至在鋼中碳含量0.005%條件下，磷以磷化鐵Fe3P的形式沿晶界析出，隨后形成共晶體Fe3P-Fe，從而導(dǎo)致鋼材變脆。
新利佩茨克鋼鐵公司開發(fā)了磷合金化的無取向電工鋼生產(chǎn)工藝，磷含量能達0.3%。重要的是，揭示了磷對鋼的顯微組織和織構(gòu)形成的影響。將非合金無取向電工鋼（ЗНИ））0.024%C、0.08%Si、0.253%P、0.19%Mn、0.062%Al）和0.8Al類鋼（0.040%C、0.24%Mn、0.043%Al、0.013%Si和0.013%P）進行了對比研究。在工業(yè)條件下冷軋到厚度為0.5mm后，進行最大限度接近工業(yè)條件的實驗室退火。在820℃條件下，N2+12%H2（露點濕度+25℃）氣氛中開始脫碳。在10min內(nèi)均熱，使碳含量不大于0.006%，然后在960℃的氮氫氣氛中干燥4min再結(jié)晶。
在提高磷含量條件下，晶粒尺寸減小的事實與通常的觀點不一致。為了研究磷對晶粒尺寸的影響，在實驗室條件下對非合金無取向電工鋼和08Al類鋼的冷軋試樣（0.5mm）進行梯度退火。相應(yīng)的化學(xué)成分如下（%）：0.09和0.02Si；0.265和0.012P；0.064和0.024Al。在750℃條件下15min內(nèi)試樣進行脫碳退火，碳含量達到0.003%～0.004%，然后在干燥的氮氣氣氛中再結(jié)晶退火，隨后均熱1h（用爐子加熱并冷卻）。長度為700mm帶鋼用這樣的方式放置在爐箱內(nèi)，使試樣最冷區(qū)的溫度為500℃，最熱區(qū)為1100℃，而帶鋼的中間區(qū)出現(xiàn)退火溫度的許多連續(xù)過渡值。
非合金無取向電工鋼和08Al鋼在750℃下脫碳后的晶粒平均尺寸為24μm和10μm。
實踐數(shù)據(jù)表明，在第一次再結(jié)晶條件下（脫碳退火過程中），磷能促進無取向鋼獲得更大尺寸的晶粒，國外研究己經(jīng)證實。然而，在再結(jié)晶退火溫度提高到830℃時，碳素鋼的晶粒長大加快。在退火溫度超過960℃下，晶粒細化的原因在于α和γ的轉(zhuǎn)變。而無取向鋼中沒有這種轉(zhuǎn)變，隨著退火溫度提高晶粒尺寸逐漸增大?？梢缘贸觯跓o取向鋼聚集再結(jié)晶條件下由于較高的磷含量，晶粒停止增大。
除了氮化物之外，同樣有不規(guī)則復(fù)合氧化物夾雜，密度不超過0.10×1012cm-3，而尺寸為200～250nm，以及數(shù)量不多的圓形硫化物，尺寸為200～300nm。與碳素鋼不同，無取向鋼中出現(xiàn)大量細的分散相，具有不同于氮化物的形態(tài)特征。這種相的密度達（5.5～6.5）×1012cm-3，尺寸為5～25nm。相分布在整個晶粒體內(nèi)，并且沿晶界和亞晶粒界相的密度更大。因為磷含量在08Al鋼中低，可以認為在無取向鋼中析出的原因在于磷含量高。通過電子衍射圖分析得出，該相為磷化鐵Fe3P。
研究表明，磷合金鋼中可以沿晶界析出磷化鐵Fe3P。在這種情況下，熱軋時磷濃度提高2～4倍，因為移動的晶界在再結(jié)晶時抑制了固溶體的磷原子。同時在熱軋條件下，提高位錯密度及形成亞晶粒界，能促進雜質(zhì)從晶界排出。在Fe-P系合金中，在1.5%P條件下發(fā)生磷化鐵Fe3P從固溶體中析出，從而引起鐵合金的彌散硬化。無取向電工鋼合金化用硅，促進在更低磷濃度條件下Fe3P的析出，而錳形成磷化物Mn3P，認為在0.1%P條件下同樣可以形成化合物（Fe、Ti）P。因此，鋼中有不同的合金元素，能在比Fe-P系合金更低的磷含量條件下，使Fe3P類彌散夾雜物析出。在0.02%P條件下含磷相彌散粒子的析出，能抑制Fe-P-C系合金的第一次再結(jié)晶。
研究還證明，在830℃和960℃下退火的無取向電工鋼中存在Fe3P彌散夾雜物。這一溫度范圍適合于聚集再結(jié)晶的滲透。析出的夾雜物Fe3P抑制再結(jié)晶時晶界的遷移。這個原因在于與碳素鋼相比非合金無取向電工鋼中晶粒尺寸更細小。顯然，同樣受磷含量的影響，無取向鋼織構(gòu)中立方取向量提高。
研究了磷對非合金無取向電工鋼組織和性能（磁性和力學(xué)性能）的影響。結(jié)果表明，由于提高了鋼織構(gòu)中立方取向比，磷含量高能提高磁感應(yīng)強度。此外，磷能促進一次再結(jié)晶下形成更大尺寸晶粒，然而在聚集再結(jié)晶階段析出的夾雜物Fe3P會抑制晶粒長大。
(鋼訊)
