CSTM LX 5100 00922-2022 《電力變壓器用電工鋼帶(片)晶粒取向性測(cè)定 電子背散射衍射(EBSD)法》編制說(shuō)明

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTMXXXXX-202X

《電力變壓器用電工鋼帶(片)晶粒取向性測(cè)定-電子背散射衍

射（EBSD）法》編制說(shuō)明

1.任務(wù)來(lái)源及簡(jiǎn)要過(guò)程

1.1任務(wù)來(lái)源

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTMXXXXX-202X《電力變壓器用電工鋼帶(片)

晶粒取向性測(cè)定-電子背散射衍射（EBSD）法》（計(jì)劃編號(hào)XXXX），

為工信部高質(zhì)量發(fā)展專項(xiàng)《2020年國(guó)家新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)項(xiàng)

目-智能輸變電裝備材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)》的項(xiàng)目任務(wù)。該標(biāo)準(zhǔn)由

工業(yè)和信息化部電子第五研究所、特變電工股份有限公司和寶山鋼鐵

股份有限公司共同起草，由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CSTM）

歸口。

1.2工作過(guò)程

2021年9月團(tuán)隊(duì)開(kāi)展《電力變壓器用電工鋼帶(片)晶粒取向性測(cè)

定-電子背散射衍射（EBSD）法》項(xiàng)目研究工作，并調(diào)研電力變壓器

用取向硅鋼的相關(guān)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，2022年2月完成了標(biāo)準(zhǔn)草稿的編制，

2022年4月完成標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，2022年5月~2022年7月完成試驗(yàn)，2022

年8月完成標(biāo)準(zhǔn)草案。本標(biāo)準(zhǔn)的主要參與單位為工業(yè)和信息化部電子

第五研究所、特變電工股份有限公司和寶山鋼鐵股份有限公司。

2.編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問(wèn)題

2.1編制原則

按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的

結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則，注重相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，在充分研

1

究消化國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T30703和YB/T4677）基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，

同時(shí)考慮各項(xiàng)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的“科學(xué)性”、“前瞻性”、“適用性”、實(shí)施

檢測(cè)的可行性基礎(chǔ)上，制訂滿足行業(yè)使用需求的《電力變壓器用電工

鋼帶(片)晶粒取向性測(cè)定-電子背散射衍射（EBSD）法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，

為電力變壓器用硅鋼的取向檢測(cè)提供技術(shù)依據(jù)。

2.2確定主要內(nèi)容的依據(jù)

隨著國(guó)家對(duì)變壓器能效提升的要求越來(lái)越高，2021年國(guó)家頒布

了GB20052-2020《電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)》，電力變壓

器能效等級(jí)大幅提升。取向硅鋼是制造變壓器的核心材料，變壓器能

效的提升對(duì)0.23mm厚度及以下、高端低鐵損電工鋼帶的需求會(huì)明顯

增加，電力變壓器未來(lái)的選材將主要以105及以上牌號(hào)的取向硅鋼為

主。高牌號(hào)取向硅鋼的磁性能主要取決于硅鋼的織構(gòu)（高斯織構(gòu)

{110}<001>為磁性能最優(yōu)的取向），電力變壓器用取向硅鋼均以獲得

強(qiáng)高斯織構(gòu)為目標(biāo)，因此對(duì)硅鋼取向的測(cè)定具有重要的意義。

2.3解決的主要問(wèn)題

目前針對(duì)硅鋼取向性檢測(cè)方法有金相法和磁性能法，兩種方法均

不能直接獲得晶粒取向信息。《YB/T4677鋼中織構(gòu)測(cè)定電子背散射

衍射（EBSD）法》中規(guī)定了鋼中織構(gòu)的測(cè)定方法，該方法對(duì)于一般

鋼材的織構(gòu)檢測(cè)具有普適性，但電力變壓器用的取向硅鋼厚度薄且晶

粒粗大，在取樣、制樣過(guò)程中需要做出特別要求，如制樣中需沿軋制

向截取多個(gè)晶粒、將軋向作為觀察面等。此外，電力變壓器用硅鋼的

取向性測(cè)定重點(diǎn)在高斯取向的測(cè)定，該標(biāo)準(zhǔn)未在高斯織構(gòu)的判定上形

成明確的規(guī)范。

2

針對(duì)電力變壓器用取向硅鋼的特點(diǎn)，采用EBSD測(cè)定硅鋼取向需

要關(guān)注兩個(gè)方面：一方面，由于電力變壓器用取向硅鋼經(jīng)過(guò)二次再結(jié)

晶，晶粒組織粗大（晶粒尺寸可達(dá)10cm以上），因此在取樣過(guò)程中

需要在軋制向上盡可能截取多個(gè)晶粒觀察；另一方面，為了保證取向

硅鋼獲得優(yōu)異的磁性能，經(jīng)過(guò)再結(jié)晶的晶體織構(gòu)均以高斯織構(gòu)為主，

因此在取向測(cè)定上需要對(duì)硅鋼的織構(gòu)信息進(jìn)行判定。目前針對(duì)電力變

壓器用硅鋼的取向測(cè)定暫無(wú)明確的標(biāo)準(zhǔn)，特別是缺乏硅鋼取樣、制樣

和高斯取向的判定指引，無(wú)法滿足高性能取向硅鋼的質(zhì)量評(píng)價(jià)要求。

3.國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比情況

表1主要參數(shù)對(duì)比表

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)SN/T4563-2016SN/T3112-2012YB/T4677-2018本標(biāo)準(zhǔn)

《冷軋硅鋼片晶《鋼中織構(gòu)測(cè)定電力變壓器用電工鋼帶

標(biāo)準(zhǔn)名《電工鋼片(帶)晶

粒取向性鑒別方電子背散射衍射(片)晶粒取向性測(cè)定電

稱粒取向性鑒定方法》

法》（EBSD）法》子背散射衍射(EBSD)法

冷軋無(wú)取向硅鋼鋼中織構(gòu)的電子

冷軋無(wú)取向和取向

范圍片和冷軋取向硅鋼背散射衍射分析，多電力變壓器用取向硅鋼

硅鋼的取向性鑒定

片的鑒別晶材料織構(gòu)測(cè)量

分類、

ICS77.140.01ICS77.040.10ICS77.040.99ICS77.040.99

標(biāo)記

分別在硅鋼卷的頭部和尾

部?jī)蓚€(gè)區(qū)域進(jìn)行取樣，試

應(yīng)在交貨狀態(tài)的電按照相應(yīng)取樣規(guī)樣采用剪切方法截取，每

取樣工鋼片(帶)以及制成程，在全批貨物中/個(gè)區(qū)域應(yīng)至少在3個(gè)位置

品上抽取代表性樣品抽取代表性樣品的進(jìn)行取樣，每個(gè)取樣位

置沿著硅鋼軋制方向（RD）

上間隔應(yīng)不小于10cm

試驗(yàn)方電子背散射衍射

金相法磁性能法電子背散射衍射法

法法

硅鋼橫縱向鐵損的

判定規(guī)腐蝕坑為單一類從晶粒取向圖和極圖上

比值，比值大于1.5則/

則型，分布具有連續(xù)性判定是否為高斯取向

判定為取向硅鋼

3

4.標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTMXXXXX-202X《電力變壓器

用電工鋼帶(片)晶粒取向性鑒定方法-電子背散射衍射（EBSD）法》

是在充分吸收YB/T4677-2018、GBT30703-2014標(biāo)準(zhǔn)而制定的，主

要內(nèi)容包括：具體的試驗(yàn)步驟（含取樣和制樣）、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和高

斯取向判定。

（1）金相取樣：試樣采用剪切方法截取，應(yīng)至少在3個(gè)位置的

進(jìn)行取樣，每個(gè)取樣位置沿著硅鋼軋制方向（RD）上間隔應(yīng)不小于

10cm（見(jiàn)圖1中1#和2#取樣點(diǎn)在軋制方向上間距d≥10cm）。在取

樣過(guò)程中硅鋼表面應(yīng)當(dāng)保持平整，應(yīng)盡量避免采用加熱、彎折等可能

改變樣品組織狀態(tài)的取樣方法。

圖1金相取樣示意圖說(shuō)明：RD—軋制方向ND—軋制法向TD—軋制橫向d—取樣間距

（2）離子研磨：采用離子研磨機(jī)去除研磨過(guò)程中樣品表面的加

工形變層，從而消除應(yīng)力造成的晶格畸變對(duì)衍射花樣的影響。離子研

磨用Ar離子束轟擊試樣的表面，從而獲得潔凈、無(wú)劃痕、無(wú)損傷層

的試樣表面。一般推薦首先采用5kV~6kV工作電壓處理約30min，

然后采用3kV~4kV工作電壓處理約15min。

（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：根據(jù)試樣放置的方位，進(jìn)行方位旋轉(zhuǎn)校正，

4

保證旋轉(zhuǎn)后試樣的橫向、軋向、法向與設(shè)備預(yù)設(shè)一致。選取部分區(qū)域

計(jì)算硅鋼中α相的織構(gòu)信息，獲得該區(qū)域的取向圖；設(shè)定分辨率≤

5°，獲得{100}極圖、{110}極圖和{111}極圖。

（4）結(jié)果判定：通過(guò)晶粒取向圖和極圖結(jié)果，判定是硅鋼的晶

粒否為高斯取向晶粒，并在附錄中提供高斯織構(gòu)的極圖。

5.主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）結(jié)果的分析

通過(guò)對(duì)電力變壓器用某牌號(hào)取向硅鋼進(jìn)行試驗(yàn)，獲得晶粒取

向圖和極圖如下圖所示：

（1）取向硅鋼的晶粒取向圖：判斷整體晶粒取向是否為磁性能

有利的高斯取向；圖2為3某牌號(hào)硅鋼的晶粒取向圖，圖中顯示1

個(gè)晶粒，為單一的高斯晶粒取向。

圖2硅鋼的取向圖

（2）取向硅鋼的極圖：對(duì)比{110}、{111}、{100}晶面的取向分

布，判斷試樣的晶粒取向是否以磁性能有利的高斯織構(gòu)為主。

圖3為某牌號(hào)硅鋼的極圖，晶粒取向以高斯織構(gòu)為主。

5

圖3高斯織構(gòu)的極圖

6.與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)的編制填補(bǔ)了電力變壓器用硅鋼取向性測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)的空白，

明確了硅鋼取樣、制樣和高斯取向的判定準(zhǔn)則，已經(jīng)考慮到了相關(guān)標(biāo)

準(zhǔn)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，遵守我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定的法律、法規(guī)、規(guī)章。

7.對(duì)征求意見(jiàn)及重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)在制定、討論過(guò)程無(wú)重大分歧意見(jiàn)。

8.標(biāo)準(zhǔn)水平建議、預(yù)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效果

標(biāo)準(zhǔn)可以促進(jìn)滿足高端取向硅鋼質(zhì)量的精確判定，支撐電力變

壓器材料測(cè)試評(píng)價(jià)。

9.貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

建議該標(biāo)準(zhǔn)盡快發(fā)布實(shí)施，以使該標(biāo)準(zhǔn)在電力變壓器行業(yè)推廣，

促進(jìn)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

6

10.廢止有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

此標(biāo)準(zhǔn)為新建的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)替代或廢止的相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

11.標(biāo)準(zhǔn)涉及專利情況說(shuō)明

無(wú)。

12.其它應(yīng)予說(shuō)明的事項(xiàng)

無(wú)。

7

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTMXXXXX-202X

《電力變壓器用電工鋼帶(片)晶粒取向性測(cè)定-電子背散射衍

射（EBSD）法》編制說(shuō)明

1.任務(wù)來(lái)源及簡(jiǎn)要過(guò)程

1.1任務(wù)來(lái)源

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSTMXXXXX-202X《電力變壓器用電工鋼帶(片)

晶粒取向性測(cè)定-電子背散射衍射（EBSD）法》（計(jì)劃編號(hào)XXXX），

為工信部高質(zhì)量發(fā)展專項(xiàng)《2020年國(guó)家新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)項(xiàng)

目-智能輸變電裝備材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)》的項(xiàng)目任務(wù)。該標(biāo)準(zhǔn)由

工業(yè)和信息化部電子第五研究所、特變電工股份有限公司和寶山鋼鐵

股份有限公司共同起草，由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CSTM）

歸口。

1.2工作過(guò)程

2021年9月團(tuán)隊(duì)開(kāi)展《電力變壓器用電工鋼帶(片)晶粒取向性測(cè)

定-電子背散射衍射（EBSD）法》項(xiàng)目研究工作，并調(diào)研電力變壓器

用取向硅鋼的相關(guān)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，2022年2月完成了標(biāo)準(zhǔn)草稿的編制，

2022年4月完成標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，2022年5月~2022年7月完成試驗(yàn)，2022

年8月完成標(biāo)準(zhǔn)草案。本標(biāo)準(zhǔn)的主要參與單位為工業(yè)和信息化部電子

第五研究所、特變電工股份有限公司和寶山鋼鐵股份有限公司。

2.編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問(wèn)題

2.1編制原則

按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的

結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則，注重相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，在充分研

1

究消化國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T30703和YB/T4677）基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，

同時(shí)考慮各項(xiàng)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的“科學(xué)性”、“前瞻性”、“適用性”、實(shí)施

檢測(cè)的可行性基礎(chǔ)上，制訂滿足行業(yè)使用需求的《電力變壓器用電工

鋼帶(片)晶粒取向性測(cè)定-電子背散射衍射（EBSD）法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，

為電力變壓器用硅鋼的取向檢測(cè)提供技術(shù)依據(jù)。

2.2確定主要內(nèi)容的依據(jù)

隨著國(guó)家對(duì)變壓器能效提升的要求越來(lái)越高，2021年國(guó)家頒布

了GB20052-2020《電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)》，電力變壓

器能效等級(jí)大幅提升。取向硅鋼是制造變壓器的核心材料，變壓器能

效的提升對(duì)0.23mm厚度及以下、高端低鐵損電工鋼帶的需求會(huì)明顯

增加，電力變壓器未來(lái)的選材將主要以105及以上牌號(hào)的取向硅鋼為

主。高牌號(hào)取向硅鋼的磁性能主要取決于硅鋼的織構(gòu)（高斯織構(gòu)

{110}<001>為磁性能最優(yōu)的取向），電力變壓器用取向硅鋼均以獲得

強(qiáng)高斯織構(gòu)為目標(biāo)，因此對(duì)硅鋼取向的測(cè)定具有重要的意義。

2.3解決的主要問(wèn)題

目前針對(duì)硅鋼取向性檢測(cè)方法有金相法和磁性能法，兩種方法均

不能直接獲得晶粒取向信息?！禮B/T4677鋼中織構(gòu)測(cè)定電子背散射

衍射（EBSD）法》中規(guī)定了鋼中織構(gòu)的測(cè)定方法，該方法對(duì)于一般

鋼材的織構(gòu)檢測(cè)具有普適性，但電力變壓器用的取向硅鋼厚度薄且晶

粒粗大，在取樣、制樣過(guò)程中需要做出特別要求，如制樣中需沿軋制

向截取多個(gè)晶粒、將軋向作為觀察面等。此外，電力變壓器用硅鋼的

取向性測(cè)定重點(diǎn)在高斯取向的測(cè)定，該標(biāo)準(zhǔn)未在高斯織構(gòu)的判定上形

成明確的規(guī)范。

2

針對(duì)電力變壓器用取向硅鋼的特點(diǎn)，采用EBSD測(cè)定硅鋼取向需

要關(guān)注兩個(gè)方面：一方面，由于電力變壓器用取向硅鋼經(jīng)過(guò)二次再結(jié)

晶，晶粒組織粗大（晶粒尺寸可達(dá)10cm以上），因此在取樣過(guò)程中

需要在軋制向上盡可能截取多個(gè)晶粒觀察；另一方面，為了保證取向

硅鋼獲得優(yōu)異的磁性能，經(jīng)過(guò)再結(jié)晶的晶體織構(gòu)均以高斯織構(gòu)為主，

因此在取向測(cè)定上需要對(duì)硅鋼的織構(gòu)信息進(jìn)行判定。目前針對(duì)電力變

壓器用硅鋼的取向測(cè)定暫無(wú)明確的標(biāo)準(zhǔn)，特別是缺乏硅鋼取樣、制樣

和高斯取向的判定指引，無(wú)法滿足高性能取向硅鋼的質(zhì)量評(píng)價(jià)要求。

3.國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比情況

表1主要參數(shù)對(duì)比表

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)SN/T4563-2016SN/T3112-2012YB/T4677-2018本標(biāo)準(zhǔn)

《冷軋硅鋼片晶《鋼中織構(gòu)測(cè)定電力變壓器用電工鋼帶

標(biāo)準(zhǔn)名《電工鋼片(帶)晶

粒取向性鑒別方電子背散射衍射(片)晶粒取向性測(cè)定電

稱粒取向性鑒定方法》

法》（EBSD）法》子背散射衍射(EBSD)法

冷軋無(wú)取向硅鋼鋼中織構(gòu)的電子

冷軋無(wú)取向和取向

范圍片和冷軋取向硅鋼背散射衍射分析，多電力變壓器用取向硅鋼

硅鋼的取向性鑒定

片的鑒別晶材料織構(gòu)測(cè)量

分類、

ICS77.140.01ICS77.040.10ICS77.040.99ICS77.040.99

標(biāo)記

分別在硅鋼卷的頭部和尾

部?jī)蓚€(gè)區(qū)域進(jìn)行取樣，試

應(yīng)在交貨狀態(tài)的電