IEC 60404-8-42022 磁性材料.第8-4部分单项材料规范.在完全加工状态下交付的冷轧无取向电工钢带和薄板标准立项发展报告

磁性材料第8-4部分：单项材料规范在完全加工状态下交付的冷轧无取向电工钢带和薄板标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MagneticMaterials-Part8-4:SpecificationsforIndividualMaterials-Cold-RolledNon-OrientedElectricalSteelStripandSheetDeliveredintheFully-ProcessedState摘要随着全球能源转型和高效电机技术的迅猛发展，冷轧无取向电工钢作为电机、发电机及变压器等电气设备的核心功能材料，其性能的稳定性和评价体系的统一性日益受到行业高度重视。IEC60404-8-4:2022《磁性材料第8-4部分：单项材料规范在完全加工状态下交付的冷轧无取向电工钢带和薄板》由国际电工委员会（IEC）正式发布，是国际电工钢材料领域最具权威性的产品规范标准之一。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术框架和主要内容，重点解析了标准在磁感应强度、铁损值、几何公差及叠装系数等方面的关键技术指标与试验方法，阐述了其对全球电工钢生产质量控制、国际贸易互认及高效电机能效提升的支撑作用。报告还介绍了标准主要参与制定单位之一——国际电工委员会磁合金与磁钢技术委员会（IEC/TC68）的组织架构和工作机制。最后，结合当前全球电工钢产业向高牌号、高能效方向发展的趋势，展望了该标准在“双碳”目标背景下持续演进的未来方向。关键词：磁性材料；无取向电工钢；冷轧钢带；国际标准；标准化；铁损；磁感应强度Keywords:Magneticmaterials;Non-orientedelectricalsteel;Cold-rolledstrip;Internationalstandard;Standardization;Coreloss;Magneticpolarization1引言1.1研究背景冷轧无取向电工钢（Cold-RolledNon-OrientedElectricalSteel，CRNO）是一种含碳量极低的硅铁合金，经过冷轧、退火和涂层等工艺制备而成，具有优异磁性能的软磁材料，其磁性能在各方向上基本一致，因而广泛应用于旋转电机（如工业电机、家用电器电机、新能源汽车驱动电机）的铁芯制造。在电机运行过程中，铁芯的磁滞损耗和涡流损耗直接影响电机整体效率，因此电工钢的铁损值（W/kg）和磁感应强度（T）是衡量其质量水平的关键技术指标。据国际能源署（IEA）统计，工业电机约占全球总用电量的45%以上，而电机铁芯所用磁性材料的性能优劣直接决定了电机能效水平的高低。在全球碳中和目标推动下，高效率电机（如IE4、IE5等级）的推广使得对高牌号无取向电工钢的需求持续增长。建立统一、科学、可比较的材料性能评价规范，已成为全球电工钢生产商、电机厂商和科研机构的共同需求。IEC60404《磁性材料》系列标准是国际电工委员会下设的磁合金与磁钢技术委员会（IEC/TC68）制定的具有国际权威性的磁性材料标准体系。其中，IEC60404-8-4作为单项材料规范文件，将通用试验方法（IEC60404-2等）与具体材料牌号的性能要求相结合，为无取向电工钢的生产检验和贸易验收提供了统一的技术依据。该标准自1986年首次发布以来历经多次修订，现行版本IEC60404-8-4:2022于2022年9月21日正式发布。1.2标准基本信息本报告分析对象IEC60404-8-4:2022的基本信息如下：-标准编号：IEC60404-8-4:2022-标准名称：磁性材料第8-4部分：单项材料规范在完全加工状态下交付的冷轧无取向电工钢带和薄板-英文名称：Magneticmaterials-Part8-4:Specificationsforindividualmaterials-Cold-rollednon-orientedelectricalsteelstripandsheetdeliveredinthefully-processedstate-标准状态：现行-发布机构：国际电工委员会（IEC）-发布日期：2022年9月21日-国别：国际组织-语言：英语、法语-ICS分类号：17.220.20（电和磁量值的测量）、29.030（磁性材料）2标准立项背景与修订过程2.1行业需求驱动的标准立项IEC60404-8-4标准的立项源于全球电工钢行业对产品性能规范和检验规则统一化的持续需求。冷轧无取向电工钢的生产涉及炼钢、热轧、冷轧、退火、绝缘涂层等多道工序，各生产企业的工艺路线和装备水平各有差异，导致同一标称牌号的材料在实际磁性能上可能存在明显差异。在没有统一产品规范的情况下，电机制造商在采购和检验环节面临以下突出问题：不同供应商的材料无法直接比较，电机设计时缺乏可靠的磁性能数据支撑，国际贸易中因检验方法和验收指标不一致而产生质量争议。为解决上述问题，IEC/TC68在IEC60404系列标准的框架下，专门设立单项材料规范子系列（IEC60404-8部分），针对各类磁性材料制定细化的产品规范，将通用测试标准与实际产品的磁性要求挂钩，实现“测试方法+产品要求”的完整闭环。2.2历次修订脉络IEC60404-8-4标准的修订历程主要经历了以下版本：-1986年：首次发布，确立了无取向电工钢带和薄板的基本牌号体系和磁性能要求，规定了P1.0、P1.5等铁损指标和磁感应强度指标。-1998年：第一次修订，补充了新型高牌号材料，调整了几何公差要求，增加了密度和叠装系数的测定方法。-2005年：第二次修订，进一步细化牌号分类，引入了对涂层类型和表面绝缘电阻的技术要求。-2013年：第三次修订，结合IEC60404-2等试验方法的更新，对磁性能测量条件进行了精确化调整。-2022年：现行版本发布，反映了近年来新能源汽车驱动电机和高效工业电机对高牌号无取向电工钢的新需求，新增了部分高频低铁损牌号，并完善了试验细节和检验规则。每一次修订都紧密对应电工钢制造技术的进步和应用需求的演变，体现出标准化工作与产业发展的深度互动。2.32022版标准发布背景2022版标准的发布处于全球电工钢产业转型升级的关键时期。一方面，新能源汽车产业的爆发式增长对驱动电机用无取向电工钢提出了高频低铁损、高强度、薄规格等更高要求；另一方面，各国不断提升电机能效法规等级，国际电工委员会发布了IEC60034-30-1能效等级标准，推动电机系统向IE4、IE5等级迈进。在此背景下，2022版IEC60404-8-4对材料磁性能的考核条件、牌号体系和公差要求进行了系统更新。3标准主要技术内容3.1标准适用范围IEC60404-8-4:2022规定了在完全加工状态（fully-processedstate）下交付的冷轧无取向电工钢带和薄板的磁性能、几何特性、涂层性能和检验规则。该标准适用于厚度通常为0.35mm至1.00mm、宽度不小于10mm的钢带和薄板产品。所谓“完全加工状态”，是指材料已经过最终退火和涂层处理，用户无需再进行额外热处理即可直接冲裁叠装使用的交货状态。3.2牌号体系与命名规则标准按照材料的铁损值水平和应用特征建立了系统化的牌号体系。牌号命名综合反映材料类型、厚度和铁损等级等信息，便于国际间贸易和交流。不同牌号对应不同的铁损保证值和最小磁感应强度要求，用户可根据电机设计需求选择合适的牌号。2022版在原有牌号体系基础上，增加了面向高频应用（如新能源汽车驱动电机）的低铁损薄规格牌号，体现了标准对新兴应用领域需求的及时响应。3.3磁性能要求磁性能是电工钢最核心的质量指标，IEC60404-8-4:2022规定了以下关键磁性能参数：（1）比总损耗（铁损）铁损是电工钢在交变磁化过程中产生的能量损耗，直接决定了电机铁芯的发热和效率。标准规定了在规定频率（如50Hz或400Hz）和规定磁极化强度（如1.0T或1.5T）下测得的比总损耗的最大允许值。对于新能源驱动电机用薄规格材料，还增加了高频（如400Hz、1kHz）条件下的铁损要求。（2）磁极化强度（磁感应强度）磁极化强度表征材料在给定磁场强度下所能达到的磁化水平。标准规定了在特定磁场强度（如2500A/m、5000A/m、10000A/m）下磁极化强度的最小值，以确保电机在运行中能够获得足够的转矩密度和功率密度。（3）其他磁性能包括相对磁导率、矫顽力等辅助性能指标，可根据供需双方协议进行测定。3.4几何特性和公差要求标准对钢带的厚度公差、宽度公差、镰刀弯、不平度等几何参数作出了具体规定。几何公差的严格控制对于电机铁芯的自动叠装工艺至关重要，直接影响铁芯的叠压系数和最终装配精度。3.5叠装系数叠装系数反映电工钢片叠压后有效铁芯截面积与理论截面积的比值，是衡量材料表面平整度和绝缘涂层厚度均匀性的综合指标。标准规定了对规定叠装压力下的叠装系数最小值要求，以及相应的测试方法。高叠装系数有利于提高铁芯的有效截面积利用率，降低电机体积和重量。3.6涂层体系要求标准对电工钢表面绝缘涂层的类型（如有机涂层、无机涂层、半有机涂层）和性能提出了明确要求。涂层性能包括表面绝缘电阻、附着性、耐热性和冲片性等。2022版增加了对环保型无铬涂层材料的适应条款，顺应全球日益严格的环保法规趋势。涂层质量直接关系到电机铁芯的层间绝缘性能和冲裁加工效率，是电工钢产品的重要质量维度。3.7试验方法与检验规则标准规定了对上述性能进行验证所依据的试验方法标准。磁性能测量方法主要引用IEC60404-2（爱泼斯坦方圈法）和IEC60404-3（单片测试仪法）。其中爱泼斯坦方圈法为仲裁试验方法，单片测试仪法适用于生产线在线检测。标准还规定了取样规则、试样制备要求和检验判定规则，包括型式检验和出厂检验的项目与频次，以确保产品质量的一致性和可追溯性。4标准实施的意义与影响4.1推动电工钢产品质量提升与国际贸易互认IEC60404-8-4:2022为全球无取向电工钢建立了一套统一的技术指标和检验规则。对于生产商而言，标准提供了明确的产品质量目标，引导企业通过工艺优化和装备升级来满足更高牌号的磁性能要求。对于用户而言，标准提供了客观、可靠的选材依据和验收准则。在国际贸易层面，IEC标准作为最具权威性的国际标准之一，被世界各国广泛采纳为技术法规和合格评定活动的依据，有力地促进了电工钢产品的国际贸易畅通。通过等同采用或修改采用IEC60404-8-4，各国可以在相同的技术基准上开展质量评价和贸易活动，有效减少了技术性贸易壁垒。4.2支撑电机能效提升与低碳转型当前全球电机系统能效提升是实现碳减排目标的重要路径。IEC60404-8-4中各级牌号的铁损保证值，直接决定了电机制造商在设计和生产高效电机时可选用的材料范围。高牌号低铁损材料的推广应用，使得电机铁耗显著降低，有效支撑了IE4、IE5等高能效等级电机的产业化。在新能源汽车领域，驱动电机的高转速化对电工钢的高频铁损提出了苛刻要求，2022版标准的发布及时回应了这一行业急需。4.3促进新材料、新工艺的规范化应用随着薄规格化、高硅化、无铬涂层等新材料新工艺的不断发展，IEC60404-8-4的及时修订为新技术的规范化应用和市场推广提供了标准保障。通过将具有优异性能的新牌号纳入标准体系，加速了新材料的市场准入和用户认可过程，推动了整个产业链的技术进步。5主要参与制定单位5.1IEC/TC68组织机构概述IEC60404-8-4:2022由国际电工委员会磁合金与磁钢技术委员会（IEC/TC68）组织制定。IEC/TC68成立于20世纪50年代，是IEC体系中负责磁性材料领域标准化的专业技术委员会，其秘书处最初由德国国家标准机构（DIN）承担，现由英国标准协会（BSI）承担。TC68的工作范围涵盖所有磁性材料（包括永磁材料、软磁材料、磁粉芯等）的术语定义、分类体系、测量方法和产品规范的标准化工作。5.2IEC/TC68组织结构与工作机制IEC/TC68下设多个工作组（WG）和项目组（PT），分别负责不同子领域标准的制修订工作。与本标准相关的核心工作组包括：-WG1：负责磁性材料测量方法标准的制定。IEC60404-2（爱泼斯坦方圈法）和IEC60404-3（单片测试仪法）等核心方法标准由其维护和更新。-WG2：负责单项材料规范类标准的制修订。IEC60404-8系列下的各个部分，包括本报告分析的IEC60404-8-4，均由其直接管理。-WG3：负责永磁材料相关标准。-WG4：负责软磁铁氧体材料标准。各工作组由来自成员国的技术专家组成，通过定期会议和文件流转开展工作。一项标准的修订通常需要经过“研究阶段→预备阶段→委员会草案（CD）→国际标准草案（DIS）→最终国际标准草案（FDIS）→正式出版”等多个阶段，全过程通常需要3至5年时间，以确保各方意见得到充分协商和平衡。5.3标准制定中的多方利益平衡在IEC60404-8-4:2022的修订过程中，来自全球主要电工钢生产企业（如宝武集团、首钢集团、新日铁、JFE、蒂森克虏伯、AK钢铁等）、电机制造商（如西门子、ABB、通用电气等）、科研机构（如国家磁性材料质量监督检验中心等）及检测认证机构的专家共同参与了技术讨论和草案审议。该制定机制保障了标准的科学性、公正性和广泛的行业代表性。中国作为全球最大的电工钢生产国和消费国，有多名专家积极参与了该标准的修订工作，在国际标准制定中贡献了中国方案和中国经验。6结论与展望IEC60404-8-4:2022《磁性材料第8-4部分：单项材料规范在完全加工状态下交付的冷轧无取向电工钢带和薄板》作为国际电工钢领域最重要的产品规范标准之一，为全球冷轧无取向电工钢的生产、检验和贸易建立了统一的技术基准。该标准系统规定了材料的牌号体系、磁性能要求、几何公差、涂层特性和检验规则，在保证产品质量一致性、促进国际贸易互认、支撑电机能效提升等方面发挥着不可替代的支撑作用。展望未来，IEC60404-8-4标准将持续面临新的发展机遇和挑战。在技术层面，随着新能源汽车驱动电机向更高转速和更高功率密度方向发展，对电工钢在更高频率（如1kHz以上）条件下的磁性能评价需求将不断增长，标准需要进一步完善高频磁性能的测试和评价体系。在应用层面，随着自粘结涂层、极薄规格（≤0.20mm）等新技术的逐步成熟，标准需要适时扩充相应的产品类别和技术指标。在全球“双碳”战略的大背景下，电工钢产品的全生命周期环境影响评价和绿色低碳要求也将逐步纳入标准考量范围。此外，随着数字化和智能化技术的普及，标准的数字化转型（如机器可读标准）也将成为未来的发展趋势。参考文献[1]IEC60404-8-4:2022,Magneticmaterials-Part8-4:Specificationsforindividualmaterials-Cold-rollednon-orientedelectricalsteelstripandsheetdeliveredinthefully-processedstate,InternationalElectrotechnica