Siliziumstahl

Siliziumstahl bezeichnet Eisen-Silizium-Legierungen, die als weicher magnetischer Werkstoff in der Elektrotechnik eingesetzt werden. Er wird vor allem für Laminatkern in Transformatoren, Motoren und Generatoren verwendet, wo geringe Verluste bei hohen magnetischen Feldern wichtig sind. Durch den Siliziumzusatz steigt der elektrische Widerstand des Materials, wodurch Wirbelstromverluste sinken, und die Permeabilität erhöht sich, während Hystereseverluste reduziert werden. Typische Anteile liegen im Bereich von etwa 0,5 bis 3,5 Prozent Silizium.

Es gibt verschiedene Sorten von Siliziumstahl, darunter nicht orientierte (NGO) und gerichtete (GO) Sorten. NGO-Stähle eignen sich für breite Anwendungen, GO-Stähle sind so optimiert, dass sich die magnetischen Eigenschaften in der Walzrichtung deutlich verbessern, was besonders bei Transformator- oder Motorenkernen zu höheren Wirkungsgraden führt. Die Siliziumgehalte und die Wärmebehandlung beeinflussen maßgeblich die Eigenschaften wie Permeabilität, Koerzitivkraft und Verlustkennlinien.

Herstellung und Verarbeitung erfolgen durch Legieren von Eisen mit Silizium, anschließendes Warm- und Kaltwalzen zu dünnen Blechen, die üblicherweise zu Laminaten gestanzt oder zugeschnitten werden. Zwischen den Blechen wird eine Isolationsschicht eingesetzt, um Wirbelströme zu minimieren. Wärmebehandlungen wie Spannungsentlastung (Annealing) verbessern die Ausformung der Kristallstruktur und verringern innere Spannungen.

Zu den Vorteilen gehören geringe Energieverluste und gute magnetische Eigenschaften bei steigender Frequenz, jedoch steigt mit dem Siliziumanteil die Sprödigkeit des Materials. Siliziumstahl ist damit ein zentrales Material in der Energieübertragung und in elektrischen Maschinen, wo Effizienz und Wärmefall minimiert werden müssen.