近日有钢贸商问，SPCC能不能用来代替电工钢使用？有何风险？其实，要回答这个问题，我们首先需要了解一下软磁材料(soft magnetic material)及其发展历程。

所谓软磁材料，是指易于磁化和退磁的材料。它们的内禀矫顽力通常小于1000 Am-1，这可通过测量软磁材料的磁滞回线上获得，参见图1和图2。软磁材料主要的用途是用于增强和/或传导由电流产生的磁通量。软磁材料通常具有低矫顽力和高磁导率，主要用于电工设备和电子设备中。

按照成分体系的不同，软磁材料可分为：纯铁和低碳钢，铁硅系合金（电工钢），铁铝系合金，铁硅铝系合金，镍铁系合金，铁钴系合金，软磁铁氧体，非晶态软磁合金，超微晶软磁合金。

纯铁及低碳钢是19世纪末和20世纪初使用的主要软磁材料，也是工业上最先应用的软磁材料。1886年美国Westinghouse电气公司首先用杂质含量约为0.4%的热轧低碳钢板制成变压器叠片铁芯。1890年已广泛使用0.35mm热轧低碳钢薄板制造电机和变压器铁芯。

纯铁和低碳钢这类材料的含碳量通常低于0.04%，其中包括电磁纯铁、电解铁和羰基铁。其特点是饱和磁化强度高，价格低廉，加工性能好；但由于其电阻率低、铁芯损耗大；碳和氮含量高，磁时效严重，在交变磁场下涡流损耗大，因此通常适合在直流工况条件下使用，如制造小微电机的电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。

电工钢（硅钢）是在纯铁和低碳钢的基础上发展起来的一种功能型材料，主要是为了解决铁损及磁时效的问题，研究发现，随着硅元素在铁基体中添加量的增加，电工钢（硅钢）材料的电阻率和磁导率提高，矫顽力和涡流损耗减小。

电工钢的发展历史，可追溯到1882年，那年，英国哈德菲尔特开始研究硅钢，并于1898年发表了4.4%Si-Fe合金的磁性结果。

1903年，美国取得哈德菲尔特专利使用权，同一年美国和德国开始生产热轧电工钢（硅钢）板。1905年，美国已大规模生产热轧硅钢板，并在很短时间内全部代替了普通热轧低碳钢板，用于制造电机和变压器，其铁损比普通低碳钢低一半以上。1906~1930年期间，钢厂与用户对热轧硅钢板成本、力学性能和电机、变压器设计制造改革方面统一了认识、改进了产品质量，并提高了产量。

在冷轧电工钢（硅钢）方面，1930年，美国高斯采用冷轧和退火方法开始进行大量实验，摸索晶粒易磁化方向<001>平行于轧制方向排列的取向硅钢带卷制造工艺。

1933年，高斯采用两次冷轧和退火方法制成沿轧向磁性高的3%Si钢，1934年申请专利并公开发表。1935年，Armco钢公司按高斯专利技术与Westinghouse电气公司合作进行生产。之后，Armco钢公司采用快速分析微量碳等技术和不断改进制造工艺及设备，使产品质量逐步提高。到1958年，在掌握MnS抑制剂和板坯高温加热两个前工序制造工艺后，制造取向硅钢的专利技术已基本完善，产品磁性大幅度提高且稳定。

1959年开始生产0.30mm厚取向电工钢产品，1963年，开始生产0.27mm取向电工钢产品。从1940年代初，Armco钢公司开始生产冷轧无取向电工钢钢板开始，到1963~1967年期间，英国、日本等国家陆续停止生产热轧电工钢钢板。热轧电工钢钢板逐步被冷轧无取向电工钢和冷轧取向硅钢板所代替。

1961年，新日铁在引进Armco专利基础上，首先试制AlN+MnS综合抑制剂的高磁感取向硅钢。1964年，开始试生产并命名为Hi-B，但磁性不稳定。经过15年的持续改进，Hi-B钢制造工艺已日臻完善，并于1968年正式生产Z8H牌号。从1979年开始，新日铁和川崎公司采用提高硅含量、减薄产品钢带厚度和细化磁畴技术，陆续生产了0.30、0.27、0.23 及 0.18mm 高磁感取向硅钢新牌号。

冷轧电工钢材料因其铁损小，磁极化强度高，冲片性好，钢板表面光滑、平整和厚度均匀，绝缘薄膜性能好，磁时效现象小，因此，电工钢（硅钢）材料可用于制造高速电机、大中型变压器、继电器、互感器等的铁芯等交流应用的场合。相关应用示例参见图3，图4和图5。

目前，在美国和日本等国家，纯铁和低碳钢作为软磁材料用途时，主要用于制作微电机、小电机、镇流器和继电器中的铁芯。

在微电机和小电机中，因铜线引起的损耗（铜损）通常比铁芯引起的损耗（铁损）大2～4倍。与普通硅钢片相比，低碳电工钢板有较高的磁感。用低碳电工钢板做电机的铁芯，电机的励磁电流较低，铜线匝数可以减少，铜损可以显著下降。虽然电机的铁损较高，但电机的铜损和铁损总损耗却降低了。用低碳电工钢板制成的铁芯，体积和重量可减小15～20%，励磁电流可降低5%，电机的功率因数提高，材料费用可降低20%。相关示例可参见图6和图7。

SPCC是冷轧电工钢的一个常见牌号，其尺寸和表面优于常见的热轧低碳钢SPHC。SPCC牌号冷轧钢板及钢带的相关化学成分和力学性能要求，可查阅JIS G3141-2017的规定，参见图8和图9。

SPCC代替电工钢的风险

SPCC在某些应用场景下，是可以部分替代电工钢的，但切忌为降低材料成本而罔顾产品设计要求盲目替代。因为这不仅影响最终用能产品的能源效率，也直接影响最终用能产品的使用寿命和产品的安全性，例如，将普通的SPCC应用于制造大中型电机、变压器，这不仅会降低能效，而且由于铁损大产生的大量热量，最终会导致灾害性事故的发生。