DE970048C

DE970048C - Gegenstaende mit in engen Grenzen vorgeschriebenem Temperaturkoeffizienten des Elastizitaetsmoduls (z. B. Stimmgabeln)

Info

Publication number: DE970048C
Application number: DEK2732D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Hermann Fahlenbrach; Dr Phil Fritz Staeblein
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Priority date: 1939-11-30
Filing date: 1939-11-30
Publication date: 1958-08-14

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. AUGUST 1958

K 2732 VIj 18 d

Essen

Bei der überwiegenden Mehrzahl aller Metalle und Legierungen nimmt der Elastizitätsmodul bzw. der Torsionsmodul mit steigender Temperatur ab, bei Stahllegierungen um etwa 2 bis 3 % für ioo° C Temperaturanstieg. Es ist bekannt, daß im Gegensatz dazu ein 36%iger Nickelstahl eine etwa ebenso große Zunahme des Moduls aufweist. Es ist ferner bekannt, daß der positive Temperaturkoeffizient der genannten Legierung mit steigenden Zusätzen anderer Legierungselemente, z. B. von Chrom, sich wieder dem gewöhnlichen negativen Wert nähert derart, daß der Wert Null bei ungefähr 10% Cr durchschritten wird. Man hat sich nun bisher bei der Herstellung von Gegenständen mit in engen Grenzen vorgeschriebenem Temperaturkoeffizienten des EIastizitätsmoduls bemüht, einen gewünschten Wert (meist den Wert Null) des Temperaturkoeffizienten durch sorgfältigste Einhaltung einer als geeignet gefundenen Legierungszusammensetzung reproduzierbar hervorzubringen, was einerseits wegen der Verwerfung von an sich nur geringfügig in der Zusammensetzung von der Sollanalyse abweichenden Fehlschmelzen hohe Kosten verursacht und was andererseits trotz weitgehend gleicher Zusammensetzung nur unbefriedigende Übereinstimmung der Temperaturkoeffizienten ergab. Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen. Dieser Zweck wird nach der Erfindung durch Gegenstände der angege-

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benen Art erreicht, die aus einer Legierung bestehen, die weniger als ι % Kohlenstoff, weniger als ι % Silizium, weniger als ι % Mangan und 35 bis 38% Nickel, 10 bis 11% Chrom, Rest Eisen mit etwaigen Verunreinigungen enthält und deren Temperaturkoeffizient im geglühten Zustand etwas höher und im abgeschreckten Zustand etwas niedriger als der angestrebte Wert ist und die abgeschreckt und dann so angelassen worden ist, daß der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls gerade den gewünschten Wert erreicht hat.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Temperaturkoeffizient .des Elastizitätsmoduls seinen kleinsten, und zwar negativen Wert beim Abschrecken annimmt und beim Anlassen mit steigender Anlaßtemperatur stetig zunimmt. Bei den erfindungsgemäß verwendeten Legierungen nimmt er so zu, daß er durch Anlassen auf etwa 750⁰ C um etwa 0,5 · IO"⁴ von negativen zu positiven Werten verschoben wird. Unter Ausnutzung dieser Erscheinung gelingt es sogar bei geringeren Ansprüchen an die Genauigkeit der Zusammensetzung der Legierung, den gewünschten Temperaturkoeffizienten wesentlich genauer zu erreichen, als dies vorher durch die Vorschrift einer praktisch doch nicht fehlerfrei zu treffenden Sollanalyse erreicht wurde.

Die durch das Anlassen erzielte Verschiebung des Temperaturkoeffizienten beträgt ungefähr ein Sechstel des Betrages, um den der Temperaturkoeffizient des unlegierten Stahles von Null abweicht. Sie ist also groß genug, um mit ihrer Hilfe die von Schmelzung zu Schmelzung unvermeidlichen Schwankungen der Zusammensetzung in ihrer Wirkung auf die Temperaturabhängigkeit des Moduls auszugleichen und darüber hinaus auch noch eine gewisse Freiheit in der Wahl des gerade benötigten Wertes für den Koeffizienten zu gestatten, falls für diesen z. B. nicht genau Null, sondern ein Wert in der Nähe von Null angestrebt werden sollte. Gerade diese Möglichkeit ist praktisch besonders wichtig. In der Regel interessiert nämlich der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls nicht an sich, sondern nur sein Einfluß beispielsweise auf die Schwingungsfrequenz einer Stimmgabel, die ja außerdem noch durch die damit verbundene Änderung der Abmessungen von der Wärmeaus dehnung abhängt. Damit also die Frequenz der Stimmgabel von der Temperatur unabhängig wird, muß die von der Wärmeausdehnung hervorgerufene Änderung gerade aufgehoben werden durch die vom Elastizitätsmodul stammende Änderung. Zur Frequenzabhängigkeit Null gehört also je nach der Bauart des Schwingungssystems, von der ja die Wirkung der Wärmeausdehnung abhängt, ein etwas verschiedener Temperaturkoeffizient des Moduls. Die Erfindung erlaubt nun, diese verschiedenen Temperaturkoeffizienten mit derselben Legierung ohne Schwierigkeit einzuhalten und so verschiedene Bauarten von Schwingungssystemen mit elastischem Material der gleichen Zusammensetzung auszurüsten, während bisher für jede Bauart eine besondere Zusammensetzung der elastischen Legierung verwendet wurde.

Die angegebenen Legierungen können auch noch z. B. 0,2 bis ι % Molybdän enthalten, wobei der Nickelgehalt vorteilhaft 36 bis 37 % und der Chromgehalt 6 bis 9% beträgt. Der Werkstoff wird vor oder nach der Verarbeitung von 850 bis 1050⁰ C abgelöscht und (zweckmäßig als fertiges Stück) bei einer unter 750⁰ C liegenden Temperatur so angelassen, daß der gewünschte Koeffizient gerade erreicht wird. Für die Wahl der Anlaßtemperatur gilt die Regel, daß sich der Koeffizient mit steigender Temperatur und Anlaßzeit stetig nach höheren Werten verschiebt. Sollte die Anlaßtemperatur einmal irrtümlich zu hoch angesetzt worden sein, so läßt sich duixh erneutes Ablöschen der Ausgangszustand wieder herstellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Gegenstände mit in engen Grenzen vorgeschriebenen Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls (z. B. Stimmgabeln), dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Stahllegierung bestehen, die weniger als 1 % Kohlenstoff, weniger als ι % Silizium, weniger als 1 % Mangan, 35 bis 38% Nickel, 10 bis 11% Chrom, Rest Eisen mit etwaigen Verunreinigungen enthält und deren Temperaturkoeffizient im geglühten Zustand etwas höher und im abgeschreckten Zustand etwas niedriger als der angestrebte Wert ist und die abgeschreckt und dann so angelassen worden ist, daß der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls gerade den gewünschten Wert erreicht hat.
2. Gegenstände nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Stahllegierung weniger als 1 % Kohlenstoff, weniger als 1 °/o Silizium, weniger als i°/o Mangan, 36bis 37% Nickel, 6 bis 9 % Chrom, 0,2 bis 1 °/o Molybdän, Rest Eisen mit etwaigen Verunreinigungen enthält.
3. Gegenstände nach einem der Ansprüche ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einer Temperatur zwischen 850 und 1050⁰ C abgeschreckt und (zweckmäßig nach der Fertigbearbeitung) auf eine Temperatur zwischen Raumtemperatur und 750⁰ C angelassen worden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 880449; Zeitschrift für Elektrochemie, 1939, S. 31; Zeitschrift für Physik, 1933, S. 708 bis 716; Nickelhandbuch, 1937, S.60;

E. Houdremont, »Sonderstahlkunde«, 1935, S. 174, 175;

»Ann. Franc. Chronometres«, 1937, S. 260, 269, 270, 280 bis 282.

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