CH311868A

CH311868A - Verfahren zur Herstellung einer permanent magnetischen Legierung und nach diesem Verfahren erhaltene Legierung.

Info

Publication number: CH311868A
Authority: CH
Inventors: Mishima Tokushichi
Original assignee: Mishima Tokushichi
Priority date: 1951-05-15
Filing date: 1952-05-14
Publication date: 1955-12-15

Description

Verfahren zur Herstellung einer permanent magnetischen Legierung und nach diesem Verfahren erhaltene Legierung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer per manent magnetischen Legierung, sowie auf eine nach diesem Verfahren erhaltene perma nent magnetische Eisen-Aluminium-Kohlen- stoff-Legierung, welche für die meisten Zwecke, für welche permanente Magnete ver:- endet werden, befriedigende magnetische Eigenschaften besitzt und deren Hauptbe standteile entweder vollständig oder minde stens grösstenteils leicht zugängliche Elemente sind, nämlich Kohlenstoff, Aluminium und Eisen. Für besondere Zwecke, z.

B. zur Ver besserung der magnetischen Eigenschaften und zur Änderung der Geschwindigkeit der Umwandlung von y-Eisen in a-Eisen kann man der Legierung auch kleine Mengen ge wisser anderer Elemente zusetzen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist da durch gekennzeichnet, dass man eine Eisen- legierung mit einem Gehalt von 1y0-4,0 % Kohlenstoff und 4,0-12,0 % Aluminium er zeugt, die geschmolzene Legierung in Formen giesst, die gegossenen Stücke zur Austenitbil- d.ung abkühlen lässt und bei 200-600 C wäh rend etwa 1 Stunde anlässt.

Die erfindungsgemäss erhaltene Legierung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie 1,0-4,0 1/o Kohlenstoff und 4,0-12,0 % Aluminium ent hält und aus hartem Martensit besteht, in welchem Carbid in Form einer feinen Disper sion ausgefällt ist, wobei die Legierung einen He-Wert von 100-250 Oersted und einen Br- Wert von 3000-6400 Gauss aufweist.

Für besondere Zwecke können kleine Mengen anderer Komponenten, die eine Erhöhung der Werte von He und Br und eine Verzögerung der Umwandlung des y-Eisens in a -Eisen be wirken, wie z. B. Kobalt, Nickel, Kupfer, Mangan, Titan, Zinn, Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Beryllium und Bor, in einer 6,0 % nicht übersteigenden Menge zu gegen sein.

Die Giessformen können entweder aus Sand oder Metall bestehen; sie dienen dazu, die entstandene Legierung zu Gussstücken der gewünschten Form giessen zu können.

Es wurde festgestellt, dass durch langsames Abkühlen der gegossenen Legierung das y- Eisen in a Eisen übergeht. Das y-Eisen kann mit Zusatzelementen, wie - z. B. den oben an geführten andern Komponenten, übersättigt sein und in diesem Zustand zwecks Ausfäl lung dieser Komponenten und Erzielung der gewünschten Mikrostruktur angelassen wer den.

Das Eisen hält jedoch die andern Kom ponenten nur dann in fester Lösung, wenn es die y-Form aufweist, und fällt diese Kompo nenten in Form von Verbindungen aus, wenn es in die a#Torm übergeht. Es hat sich auch gezeigt, dass es ausserordentlich zweckdienlich ist, das Metall nach dem Giessen oder nach dem Wiedererhitzen rasch abzukühlen.

Im letzteren Fälle wird man die Legierung zur Vornahme der Umwandlung des Eisens in y -Eisen zweckmässigerweise genügend hoch und lange erhitzen und hierauf das Metall zwecks Vermeidung der Umwandlung des 1-Eisens in a-Eisen genügend rasch abkühlen, um dabei Austenit zu erhalten.

Die feste Lö sung von y -Eisen kann dann durch Anlassen so behandelt werden, dass sie in a-Eisen über geht; im letzteren Falle entsteht durch Aus fällungshärtung eine Legierung mit ausge zeichneten magnetischen Eigenschaften.

Das Abkühlen der Legierung nach dem Giessen zwecks Austenitbildung kann ohne be sondere Abschreckmittel genügend rasch er folgen, sofern die Wände der Gussstücke ge nügend dünn sind. Wenn: beispielsweise Guss- stüeke mit genügend dünnen Wänden gegos sen worden, so erfolgt die Abkühlung derart rasch, dass die Umwandlung in a-Eisen ver mieden wird.

Es entsteht dabei eine feste Lö sung von y-Eisen, die zur Erzeugung der fer- tign magnetischen Legierung angelassen wird. Wenn, wie dies gewöhnlich der Fall ist, die Abkühlung zur Erzielung dieser Wirkung an der Luft nicht genügend rasch erfolgt, so können die Gussstücke- nach dehn Abkühlen wiedererhitzt und abgeschreckt werden, um eine feste Lösung von y_Eisen zii bilden,

und dann der Anlassbehandlung -unterworfen wer , den. Es hat sich gezeigt, dass zur Erzielung optimaler permanent magnetischer Eigen schaften die Temperatur und die Zeiten so wohl für die Wärmebehandlung als auch für das Anlassen innerhalb sehr enger Grenzen gehalten werden müssen.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird normalerweise so ausgeführt, dass man die Le- gierung nach dem Giessen: und Abkühlen auf eine Temperatur von 1100-1300 C oder vor zugsweise etwa 1200 C wiedererhitzt, dann während einer Zeit., die weniger als eine halbe Stunde betragen kann, im allgemeinen wäh rend 10-20 Minuten, auf dieser Temperatur hält und dann in Öl oder Wasser oder \in einem kalten Luftstrom abschreckt, wodurch eine feste Lösung von y-Eüsen erhalten wird.

Kleine Mengen der oben erwähnten Zusatzele- mente, wie z. B. Mangan oder Chrom, ver- zögern die Umwandlung des y-Eisens und sichern auf diese Weise die Bildung des Austenits.

Die nächste Verfahrensstufe ist. eine An lassoperation, bei welcher das durch Ab schrecken erhaltene Material auf eine Tem peratur von 200-600 C, im allgemeinen von etwa 300 C, erhitzt und während etwa 1 .Stunde auf dieser Temperatur gehalten wird. Es kann dabei ein harter Martensit er halten werden, in welchem Carbid in Form einer feinen Dispersion ausgefällt ist.

Wenn die Wanddicke des gegossenen Ge genstandes verhältnismässig dünn, beispiels weise kleiner als 10 mm ist, so erfolgt die Abkühlung an der Luft genügend rasch, um eine wesentliche Umwandlung des y-Eisens zu verhindern. In diesem Fall braucht die Legierung keine zusätzlichen Komponenten zu enthalten. Sie kann geschmolzen und gegos sen und dann ohne weitere Wärmebehandlung angelassen werden.

Bessere Eigenschaften werden jedoch er zielt, indem die Gussstücke der oben beschrie benen Wärmebehandlung unterworfen wer den. Es gilt dies insbesondere für grössere Gussstüeke mit dickeren Wandteilen, die sieh an der Luft nicht, gleichmässig und rasch ab kühlen.

Für grosse Gussstücke wird diese Wärmebehandlung vorzugsweise so ausge führt, dass zuerst die Legierung geschmolzen und in Formen gegossen wird und,die Guss- stücke abkühlen gelassen, dann auf eine Tem peratur von etwa 1200 C erhitzt, während etwa 20 Minuten auf dieser Temperatur ge halten, und dann in Öl oder Wasser abge schreckt und schliesslich angelassen werden.

Diese Wärmebehandlung kann .eine Aus fällung von Carbid in fester a-Lösung bewir ken, wodurch gute magnetische Eigenschaften erhalten werden. Auch kleine Gussstücke mit dünnen Wänden können natürlich dem Ab schrecken unterworfen werden. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit ist es jedoch zu lässig, diese Operationen zu unterlassen, wenn etwas weniger gute Eigenschaften in Kauf genommen werden. Im folgenden sind Beispiele von Legierungen ohne Zusatzelemente angegeben, die zu kleinen Stücken gegossen und geprüft wurden.

EMI0003.0001

He <SEP> Br
<tb> % <SEP> C <SEP> % <SEP> Al <SEP> % <SEP> Fe <SEP> Koerzitivkraft <SEP> Remanenter
<tb> . <SEP> (Oersted) <SEP> Magnetismus
<tb> (Gauss)
<tb> 1. <SEP> 1,90 <SEP> 8,10 <SEP> Rest <SEP> 200 <SEP> 6280
<tb> 2. <SEP> 2,10 <SEP> 7,85 <SEP> Rest <SEP> 208 <SEP> 5800
<tb> 3. <SEP> 1,05 <SEP> 7,70 <SEP> Rest <SEP> 135 <SEP> 4300
<tb> 4. <SEP> 3,90 <SEP> 7,80 <SEP> Rest <SEP> 145 <SEP> 4000
<tb> 5. <SEP> 1,95 <SEP> 4,00 <SEP> Rest <SEP> 78 <SEP> 3950
<tb> 6. <SEP> 2,05 <SEP> 5,00 <SEP> Rest <SEP> 105 <SEP> 4100
<tb> 7. <SEP> 2,00 <SEP> 12,00 <SEP> Rest <SEP> -68 <SEP> 5600 Diese Stücke wurden in Form von kleinen Rundstäben gegossen und während 30 Minu ten bei 1200 C erhitzt, worauf sie in Öl abge- schreckt und dann;

während 1 .Stunde bei 300 C angelassen, wurden. Es folgen nun Beispiele von Legierungen mit Zusatzelementen und. Angaben über ihre magnetischen Eigenschaften.
EMI0003.0009

Die Materialien gemäss den Beispielen 8 bis 24 wurden in Form kleiner Stücke gegos sen und während 20-30 Minuten, bei 1200 C erhitzt, worauf sie in Öl abgeschreckt und schliesslich während 50 Minuten bei 300 C angelassen wurden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung einer per manent magnetischen Legierung, dadurch -ge- kennzeichnet, dass man eine Eisenlegierung mit einem Gehalt von 1,0-4,0 % Kohlenstoff und 4,0-12,0 % Aluminium erzeugt,

die ge- schmolzene Legierung in Formen giesst, die gegossenen Stücke zur Austenitbildung ab- kühlen. lässt und bei 200-600 C während etwa 1 Stunde anlässt.

II. Pemanent magnetische Eisen-Ahuni- nium Kohlenstoff-Legierung, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, da- durch gekennzeichnet, sass. sie 4,0-12,0 % Aluminium und. 1,0-4,0 0% Kohlenstoff ent hält und aus hartem Martensit besteht,

in wel chem Carbid in Form einer feinen Dispersion ausgefällt. ist, wobei die Legierung einen He Wert von 100-.250 Oersted und einen Br- Wert von 3000-6400 Gauss aufweist. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, sass man die gegosse nen Stücke abkühlen lässt, auf etwa 1200 C erhitzt und während -10-30 Minuten auf dieser Temperatur hält, dann die Stücke ab schreckt und schliesslich bei 200=600 C wäh rend etwa 1 Stunde anlässt. 2.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, sass man eine- Eisen legierung mit höchstens 6 0/a eines zus5.tz- lichen, eine Erhöhung der Werte He und. Br und eine Verzögerung der Umwandlung des y-Eisens in a-Eisen bewirkenden Elementes erzeugt.

3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet., sass man eine Eisenlegierung mit höchstens 6 % mindestens eines Elementes mit einer Ordnungszahl von 4-5- erzeugt. 4.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, sass man eine Essenlegierung mit. höchstens 6 % mindestens eines Metalles mit einer Ord- nungszahl von 22-25 erzeugt. 5.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, sass man eine Eisenlegierung mit höchstens 6 % mindestens eines Metalles mit einer Ord- nungszahl von 27-29 erzeugt. 6.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, sass man eine Eisenlegierung mit höchstens 6 /o mindestens eines Metalles der Gruppe VIa des periodischen Systems mit einer Ord nungszahl von 42-74 erzeugt. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, sass man eine Eisenlegierung mit höchstens 6 % Zinn erzeugt. B.

Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, sass man die gegossenen Stücke abkühlen l ässt, während 10-30 Minuten bei 1200 C erhitzt, dann abschreckt und schliesslich bei 200-600 C während etwa. 1 Stunde anlässt. 9.

Verfahren nach Pat.entansprueh I, da durch gekennzeichnet, sass man die erzeugte Legierung erhitzt und das Eisen in die y-Form überführt, die erhitzte Legierung ge nügend rasch abkühlt, um Austenit zu bilden, hierauf den Austenit während. etwa 1 Stunde bei 200=600 C anlässt, um das Eisen in die a=Form überzuführen und harten Martensit zu bilden, in welchem Carbid in Form einer feinen Dispersion ausgefällt ist. 10.

Permanent magnetische Legierung nach Patentanspruch II, dadurch gekenn- zeichnet, sass sie höchstens 6 % eines zusätz- lichen, eine Erhöhung der Werte He und Br und eine Verzögerung der Umwandlung des y-Eisens in a- Eisen bewirkenden Elementes enthält. 11.

Permanent magnetische Legierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, sass sie mindestens ein Element mit. einer Ordnungszahl von 4-5 in einer Menge von höchstens 6 /a des Gesamt gewichtes enthält. 12.

Permanent magnetische Legierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Metall mit einer Ordnungszahl von 22-25 in einer Menge von höchstens 6 0/a des Ge samtgewichtes enthält. 13.

Permanent magnetische Legierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Metall mit einer Ordnungszahl von 27-29 in einer Menge von höchstens 6 % des Ge- samtgewichtes enthält. 14.

Permanent magnetische Legierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Metall der Gruppe VIa des periodischen Systems mit einer Ordnungszahl von 42-74 in einer Menge von höchstens 6 %; des Ge- samtgewichtes enthält. 15.

Permanent magnetische Legierung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Zinn in einer Menge von höchstens 6 % des Gesamtgewich- tes enthält.