CH191624A

CH191624A - Verfahren zur Herstellung eines Dauermagneten aus einer Stahllegierung, die neben Eisen noch Nickel, Titan und Aluminium enthält.

Info

Publication number: CH191624A
Authority: CH
Inventors: Gloeilampenfabrieken N Philips
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1935-03-04
Filing date: 1936-03-02
Publication date: 1937-06-30

Description

Verfahren zur Herstellung eines Dauermagneten aus einer Stahllegierung, die neben Eisen noch Nickel, Titan und Aluminium enthält. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Herstellung eines Dauermagneten aus einer Stahllegierung, die neben Eisen noch Nickel, Titan und Aluminium enthält. Überdies kann in der Legierung auch noch Kobalt vorhanden sein. Derartige Stähle sind z. B. aus dem Aufsatz von Kotaro Honda in der Zeitschrift "Metallwirtschaft, -Wissenschaft und -Technik", XIII. Jahr gang, Heft 24, Seite 42:5, 15. Juni 1934, und aus der französischen Patenschrift Nr. 764,3,75 bekannt.

Sie enthalten im allge meinen neben andern Stoffen, wie z. B. Alu minium, folgende Bestandteile: 3-50, % Nickel 1--50 % Titan -0,01--50% Kobalt.

Es ist zwar bekannt, dass derartige Stahl legierungen in manchen Fällen ohne beson dere Wärmebehandlung verwendbare Magnete liefern. Doch .gilt dies nur für besondere Zusammensetzungen im Verein mit besonde- ren Abmessungen der Gussstücke und beson deren Wärmeabfuhrverhältnissen der Guss formen.

Anderseits ist es allgemein bekannt, dass es zur Erreichung eines Härtungseffek- tes bei "Ausscheidungshärtiuigslegierungen" einer in mehr oder weniger Abschnitte ge gliederten Wärmebehandlung bedarf, wie z. B. in dem seit längerer Zeit untersuchten Fall des Duraluminiums.

Beiden Magnetstählen, die, wie bis jetzt angenommen wird, auf Ausscheidungshär- tung beruhen, geht man im allgemeinen so vor, dass die betreffenden Stahllegierungen von hohen Temperaturen, d. h. Temperatu ren, bei denen eine erhöhte Lösungsfähigkeit der Grundmasse für eine heterogene Phase auftritt, bis auf Zimmertemperatur abge schreckt und anschliessend bei Temperaturen wesentlich unterhalb der Härtungstempera- tur während kürzerer oder längerer Zeit an gelassen werden. Dies wird in der Praxis z.

B. durch Eintauchen, des heissen Magnet- körpers in .ein Öl- oder Wasserbad und an schliessende Erwärmung während einiger Zeit auf erhöhte Temperatur ausgeführt. Diese Wärmebehandlung ist grundsätzlich für diese Art von Magnetstählen allgemein er forderlich und gebräuchlich. Nur die Ab schreck- und Anlasstemperaturen, die Ab schreckgeschwindigkeit durch Wahl des Kühlmittels und die Anlasszeit werden im Zusammenhang mit den Eigenschaften des speziellen Materials variiert.

Es hat sich herausgestellt, dass diese all gemein verwendete Wärmebehandlung für die obengenannten Magnetstähle weniger ,gut geeignet ist. Zwar können auf diese Weise recht gute magnetische Eigenschaften erhal ten werden, jedoch werden die aus der hohen, natürlichen .Sprödigkeit ,dieser Art von Mate rialien herrührenden mechanischen Schwie rigkeiten bei der Herstellung der Magnete durch die schroffe Wärrmebehandlung sehr gross, und zwar in einem Masse,

dass gerade die magnetisch besten Legierungen über haupt nicht mehr für technische Herstellung in Frage kommen, während andere Zusam mensetzungen in der Fabrikation zu ausser ordentlich grossem Ausschuss durch Bruch Anlass geben:.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Dauermagneten, der aus einer Stahllegierung besteht, die neben Eisen noch Nickel, Titan und Aluminium enthält, wobei die Legie rung von Temperaturen zwischen1100' C und dem Soliduspunkt abgeschreckt und dar nach angelassen wird.

Dieses Verfahren ist nun dadurch gekenn zeichnet, dass .das Abschrecken bis auf eine Temperatur zwischen 450 und850' C er folgt.

Es hat sieh als vorteilhaft erwiesen, wenn ausser den genannten Bestandteilen überdies in der Legierung noch Kobalt vorhanden ist. Es wurde weiter gefunden, dass insbesondere Legierungen mit 10@ bis ,3,0 % Nickel, 8,1 bis 15 % Titan und 2 bis 131/2 % Aluminium für den vorliegenden Zweck sehr günstig sind. Im Falle, dass. auch noch Kobalt vor- banden ist, genügt in .den meisten Fällen ein Prozentsatz von 41/2 bis 30 % dieses Materials.

Nachdem das Material vollständig die Abschrecktemperatur angenommen hat, kann der Stahl allmählich bis auf Zimmertempe ratur abgekühlt und anschliessend wieder auf die Anlasstemperatur erhitzt und während bestimmter Zeit angelassen werden. In Fäl len, bei denen die Abschrecktemperatur höher gewählt ist, als die, erforderliche Anlasstem- peratur, kann der Stahl auch allmählich das zwischenliegende Intervall durchlaufen und während bestimmter Zeit auf der Anlasstem- peratur (z.

B. -5,00 bis700' C) gehalten (an gelassen) und nachher auf Zimmertemperatur abgekühlt werden. Wird die Abschrecktem- peratur niedriger als die Anlasstemperatur gewählt, so kann man ebenfalls unmittelbar von der Abschrecktemperatur zur Anlasstem- peratur übergehen oder auch eine Abkühlung auf Zimmertemperatur zwischenschalten. Wenn Abschreck- und Anlasstemperatur gleich sind,

ist naturgemäss kein Tempera turintervall vorhanden und kann die Wärme- behandlung,demzufolge sehr einfach sein.

Als Kühlmittel zum Abschrecken des Magnetkörpers wird z. B. ein bis auf die Ab- schrecktemperatur erhitztes Metall- oder Salzbad verwendet. Zu diesem Zweck kann z. B. ein Bad mit geschmolzenem Zinn ver wendet werden.

Im Falle, dass die Abschreck- und An lasstemperaturen gleich sind, können die Magnetkörper während der erforderlichen Anlasszeit in diesem Bad gelassen werden, so dass eine besondere Erhitzung sich erübrigt.

Es hat sich herausgestellt, dass die er reichbaren magnetischen Werte von den in derartiger Weise behandelten Stählen eben sogut, in vielen Fällen aber ganz wesentlich besser sind. als diejenigen derselben Stähle, wenn sie auf Zimmertemperatur abgeschreckt werden.

Zum besseren. Verständnis sei hier er wähnt, dass. mit einer Zusammensetzung, die durch Ausgiessen einer Legierung aus 16 Nickel, 28 % Kobalt, 12 % Titan, 41/2 % Alu- minium und Rest Eisen erhalten wurde, Ver- . suche gemacht wurden. Es wurden dabei Probestücke von 10 X 28 X 32 mm ver wendet.

a) Beim Abschrecken dieser Stücke von etwa 12e5 o C in (01 bis auf Zimmertempera tur und nach Anlassen während einiger,Stun- den bei zwischen 500 und700' C liegenden Temperaturen ergaben sich die folgenden magnetischen Werte:
EMI0003.0007

6,900
<tb> Brem
<tb> Hkoerz <SEP> 72'0
<tb> (BH). <SEP> 173.0000 b) Ähnliche Stücke wurden auch noch von etwa 1175 C in Wasser bis auf Zim mertemperatur abgeschreckt und sodann während längerer Zeit (etwa 20 Stunden) bei zwischen 500 und700' C liegenden Tempe raturen angelassen.

Es wurden dann die folgenden magneti- sehen Werte erhalten:
EMI0003.0011

Brem <SEP> 4800
<tb> Hkoerz <SEP> 970
<tb> (BH)m@X <SEP> 17100@00 Derselbe Stahl mit den gleichen Abmessun gen wurde .sodann gemäss der vorliegenden Erfindung behandelt, und zwar wie folgt: c) Die Stücke wurden von etwa 1175 C in einem Zinnbad von etwa7001 C abge schreckt und verblieben etwa eine Minute in diesem Bad, wonach sie in der Luft abge kühlt wurden.

Nach Anlassen während eini ger Stunden bei zwischen 600 und650' C liegenden Temperaturen, ergaben sich die fol genden magnetischen Werte:
EMI0003.0014

6900
<tb> Brem
<tb> Al;oerz <SEP> 92.0
<tb> (BH) <SEP> nre, <SEP> 270,0000- d) Die Stücke wurden von etwa1175' C, in einem Zinnbad von etwa 575 C abge schreckt, und in diesem Bade während etwa 2 Minuten gelassen, wonach sie in .der Luft abgekühlt wurden.

Nach Anlassen während längerer Zeit (ca.. 20 Stunden) bei Tempe raturen, die zwischen 575 und660' C lagen, wurden die folgenden magnetischen Werte erhalten
EMI0003.0017

Brem <SEP> 62.00
<tb> Hkoerz <SEP> 1000
<tb> (BH)m. <SEP> 2,600000 Besonders wichtig ist, dass die Bruchge fahr bei der neuen Behandlung sehr stark vermindert ist, was in dem angeführten Bei spiel die Wirkung hatte, dass. Magnete ge bräuchlicher Abmessungen ohne mechanische Schwierigkeiten angefertigt werden konnten. Gemäss dem alten Verfahren war dies nicht möglich.

,Selbst bei den einfachen Probe modellen kleiner Abmessungen, wie sie z. B. zu magnetischen Messungen erforderlich sind, stellten sich bisher noch Schwierigkeiten in folge :der Sprödigkeit heraus. Erst durch das erfindungsgemässe Verfahren ist :die Mög lichkeit geschaffen worden, derartige Stahl- magnete fabrikatorisch anzufertigen.

Das Abschrecken der Legierung erfolgt vorzugsweise aus einem Teinperturinterval1 von 1-300 bis 1100' C bis zu einer zwischen 550 und 750, o C oder zwischen 600 und 750' C liegenden: Temperatur in einem ge eigneten Metall- oder Salzbad dieser Tempe ratur;

die Legierung kann dann während kürzerer oder längerer Zeit in .diesem Bad gelassen und in dieser Weise angelassen wer den, oder es kann nach langsamer Abkühlung auf Zimmertemperatur eine besondere Anlass- operation bei einer Temperatur zwischen 650 und680' C angeschlossen werden.

In man chen Fällen ist es auch möglich, ein Ab- sehreekbad wesentlich niedrigerer Tempera tur, z. B.. 100 bis 2,00' C, zu benutzen und die Magnetkörper darin nur so lange zu las sen, bis die gewünschte Temperatur von z. B. 700 C erreicht ist.

Als Beispiel aus der Lautsprecherpraxis sei hier noch erwähnt, .dass ein ringförmiger Magnet von der Grösse, wie diese in .den heu tigen elektrodynamischen Lautsprechern ver wendet wird, und in einer Zusammensetzung, die durch Ausgiessen einer Legierung aus 16% Ni,28% Co, 46% Ferrotitan (mit einem Gehalt von 2617o Ti und10% Al) und Rest hauptsächlich Eisen erhalten wurde, die fol genden magnetischen Werte ergab, .die je- doch nicht als maximal erreichbare Daten anzusehen sind:

EMI0004.0001

Brem <SEP> 6200
<tb> Hkoerz <SEP> 800 Der Magnet hatte die folgenden Abmes sungen:
EMI0004.0004

Aussendurchmesser <SEP> 74 <SEP> mm
<tb> Innendurchmesser <SEP> 49! <SEP> "
<tb> Höhe <SEP> 35 <SEP> " Er wurde von etwa 12001' C in einem Zinn bad von 600 bis 750 e C abgeschreckt und verblieb während etwa einer Minute in die sem Bad, wonach er in der Luft abgekühlt wurde. Hierauf wurde er bei ansteigender Temperatur bis zu etwa 670e C angelassen und sodann wie üblich magnetisiert.

Claims

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung eines Dauer magneten, der aus einer Stahllegierung be steht, die neben Eisen noch Nickel, Titan und Aluminium enthält, wobei die Legierung von Temperaturen: zwischen 1100e C und dem .Soliduspunkt abgeschreckt und darnach angelassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschrecken bis auf eine Temperatur zwischen 450 und 850 e C erfolgt. UNTERANSPRÜCHE: 1.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass eine Stahl legierung verwendet wird, die 10 bis ss0,% Nickel, 8,1 bis 15 % Titan und 2 bis 131/2 % Aluminium enthält. 2. Verfahren, nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass eine Stahllegierung verwendet wird, die überdies noch Kobalt enthält. 3.

Verfahren nach Patentanspruch I und und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stahllegierung verwendet wird, die 41/2 bis 30 % Kobalt enthält. 4.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Legierung zunächst bis auf eine über der Anlasstemperatur liegende Temperatur abgeschreckt, anschliessend allmählich bis auf die im Bereich von 500 bis700' C liegende Anlasstempera- tur abgekühlt, während einiger Zeit auf dieser Temperatur behalten und nach dem Anlassen weiter bis auf Zimmertem peratur abgekühlt wird. 5.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Legierung zu nächst bis auf eine über der Anlasstem- peratur liegende Temperatur abge schreckt, anschliessend allmählich bis auf die im Bereich von 500 bis 700e C lie gende Anlasstemperatur abgekühlt, wäh rend einiger Zeit auf .dieser Temperatur gehalten und nach .dem Anlassen weiter bis auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. 6.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Abschrecken der Legierung aus einem Temperaturintervall zwischen 1300 und 1100 C bis auf eine zwischen 550 und 750 o C liegende Temperatur in einem Salzbad erfolgt und nachdem die Legierung die Badtemperatur angenom men hat, langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt und anschliessend bei einer zwischen 65,0 und680' C liegenden Tem peratur angelassen wird. 7.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1- bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das Abschrecken der Legierung aus einem Temperaturinter vall zwischen 1ä00 und1100' C bis auf eine zwischen 550 und 750e C liegende Temperatur in einem Salzbad erfolgt und nachdem die Legierung -die Badtem- peratur angenommen hat, langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt und an schliessend bei einer zwischen 650 und 680e C liegenden, Temperatur angelassen wird.

B. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, ,dadurch gekennzeich net, .dass das Abschrecken der Legierung aus einem Temperaturintervall zwischen 1300 und1100' C bis auf eine zwischen 5-50 und750' C liegende Temperatur in einem Metallbad erfolgt und nachdem die Legierung die Badtemperatur angenom men hat, langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt und anschliessend bei einer zwischen 650 und 680 C liegenden Temperatur angelassen wird. 9.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis3, dadurch ge kennzeichnet, dass das Abschrecken der Legierung aus einem Temperaturinter vall zwischen 1300 und1100' C bis auf eine zwischen 550 und75,0' C liegende Temperatur in einem Metallbad erfolgt und nachdem die Legierung die Balltem peratur angenommen hat, langsam auf Zimmertemperatur abgekühlt und an schliessend bei einer zwischen, 650 und 680' C liegenden Temperatur angelassen wird. 10.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Abschrecken der Legierung bis auf eine zwischen 600 und750,' C liegende Temperatur in einem Salzbad erfolgt, die Legierung weiter während längerer Zeit in diesem Bad gelassen und in dieser Weise angelassen und nachher auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. 11.

Verfahren, nach Patenta,üspruch I und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das Abschrecken der Legierung bis auf eine zwischen 600 und 750' C liegende Temperatur in einem Salzbad erfolgt, die Legierung weiter während längerer Zeit in diesem Bad ge lassen und in dieser Weise angelassen und nachher auf Zimmertemperatur ab gekühlt wird. 12.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch geksnnzeich- net, dass .das Abschrecken der Legierung bis auf eine zwischen 600 und750' C liegende Temperatur in einem Metallbad erfolgt, die Legierung weiter während längerer Zeit in diesem Bad gelassen und in dieser Weise angelassen und nachher auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. 13.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Abschrecken der Legierung bis auf eine zwischen 600 und 750,' C liegende Temperatur in einem Metallbad erfolgt, die Legierung weiter während längerer Zeit in diesem Bad ge lassen und in dieser Weise angelassen und nachher auf Zimmertemperatur ab gekühlt wird. 14.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Metallbad ein er hitztes Zinnbad verwendet wird. 15. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallbad ein er hitztes Zinnbad verwendet wird. 16.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Metallbad ein er hitztes Zinnbad verwendet wird. 17. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 3 und 13, dadurch gekennzeichnet"dass als Metallbad ein er hitztes Zinnbad verwendet wird. PATENTANSPRUCH II: Nach dem Verfahren gemäss Patentan spruch I hergestellter Dauermagnet.