AT142545B - Chrom-Kobalt-Eisenlegierungen mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten. - Google Patents

Description

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  Chrom-Kobalt-EisenlegierungenmitniedrigemWärmeausdehnungskoffizienten. 



   Die Erfindung'betrifft Chrom-Kobalt-Eisenlegierungen, die nicht nur einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, sondern auch grosse Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und besonders hervorragende mechanische Eigenschaften aufweisen, die sie für   Giess-und Sehmiedeverarbeitung   geeignet machen. 



   Die früher den geringsten   Wärmeausdehnungskoeffizienten   besitzende Legierung ist unter dem Namen Invar"bekannt und   enthält 36% Nickel   und   64% Eisen.   Ihr minimaler linearer Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt ungefähr   1'2 x 10-6, nach   dem   Ausglühen   aber zeigt er bei Temperatur- änderungen ziemlich bedeutende Schwankungen ; überdies hat die Invarlegierung Nachteile, insbesondere keine guten mechanischen Eigenschaften und schlechte Giessbarkeit.

   Hingegen können die erfindunggemässen Legierungen im ausgeglühten Zustande einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem negativen Wert von etwa   3'0 x 10-6 bis   zum positiven Wert von ungefähr   1'2   x   10-6   haben und bei verbesserten mechanischen Eigenschaften leicht geschmiedet werden. Die erfindunggemässen Legierungen können durch Zusammenschmelzen von etwa 50   bis 60% Kobalt, ungefähr 4bis 15%   Chrom und der entsprechenden Menge an Eisen erhalten werden. Ein Teil des   Kobaltanteiles   kann auch durch weniger als 19% Nickel ersetzt werden, woraus sich eine Verbilligung ohne zu starke   Beeinträchti-   gung der guten Eigenschaften ergibt. 



   Durch den Zusatz anderer Elemente zu den erfindungsgemässen Legierungen tritt im allgemeinen eine Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten ein. Durch bestimmte Dosierung der zusätzlichen Elemente kann jedoch das zu hohe Steigen des   Wärmeausdehnungskoeffizienten   vermieden werden ; er kann durch Glühen auf den Wert Null gebracht werden, wie auch Legierungen mit irgendeinem gewünschten niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten erzeugt werden können. 



   Für das Zusammenschmelzen soll jede Komponente möglichst rein und frei von Sauerstoff sein, um den Übergang von Verunreinigungen in die Schmelze zu verhindern und den besten Erfolg zu erreichen. Die geschmolzene Legierung kann in eine Form von der gewünschten Gestalt oder auch zu Ingots gegossen und diese dann in die gewünschte Gestalt ausgeschmiedet werden. Falls erforderlich, können die   erhaltenen Guss-oder Schmiedestücke   den nachstehend beschriebenen Behandlungen unterworfen werden. 



   So erhält man eine Legierung, die ihre Längenausdehnung auch nach Ablauf langer Zeit nicht ändert, durch langdauerndes Erhitzen auf hohe Temperatur, z. B.   1100û   C, und darauffolgendes sehr langsames Abkühlen auf gewöhnliche Temperatur. Handelt es sich aber um die Herstellung einer Legierung mit möglichst geringstem Wärmeausdehnungskoeffizienten (von negativem Wert), die bei gewöhnlicher Temperatur kleine Längenänderungen vollzieht, muss die Legierung nach ihrer hohen Erhitzung in irgendeinem   Löschmittel     gelöscht   werden oder sie muss bei gewöhnlicher Temperatur mechanisch bearbeitet, z. B. gewalzt oder geschmiedet, oder auch beiden Behandlungsarten unterzogen werden.

   Wenn eine Legierung, die einer der drei erwähnten Behandlungsarten unterworfen worden ist, auf   100-500  C   erhitzt und sodann   ausserordentlich langsam,   beispielsweise im Laufe von zwei oder drei Monaten, auf gewöhnliche Temperatur heruntergekühlt wird, so wird ihr Wärmeausdehnungskoeffizient nicht nur einen ausserordentlich kleinen Wert haben, sondern es wird im Laufe der Zeit auch die Längenänderung verhältnismässig sehr klein sein. Durch geeignete Regelung der Erhitzungstemperatur 

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 und der Abkühlungsgeschwindigkeit während der erwähnten Behandlung kann auch eine Legierung mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten Null erhalten werden. 



   Auf der Zeichnung zeigt Fig. 1 in Kurven den Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedener
Legierungen und Fig. 2 stellt ein die verschiedenen Antikorrosionseigenschaften von Invar und einer erfindungsgemässen Legierung veranschaulichendes Diagramm dar. Die Kurve   dz   in Fig. 1 zeigt den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von ausgeglühtem Invar mit   36%   Nickel und   64%   Eisen, wogegen die Kurven   B und C   den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten je einer erfindungsgemässen und ausgeglühten Legierung mit   9-5%   Chrom,   54%   Kobalt und   36'5 % Eisen bzw.   mit   9% Chrom, 53-5%  
Kobalt und   37-5%   Eisen darstellen.

   Wie aus dem Kurvenverlauf hervorgeht, ist der minimale Wärme- ausdehnungskoeffizient von Invar bei Raumtemperatur etwa 1'2 x 10-6, wogegen er bei den erfindung- gemässen Legierungen und gewöhnlichen Temperaturen den Wert Null oder einen negativen Wert hat.
Die Kurve D bezieht sich auf eine solche Legierung gemäss der Kurve B, die bei gewöhnlicher Temperatur gewalzt worden ist. Aus dem Verlauf der Kurve D ist zu ersehen, dass die mechanische Bearbeitung bei gewöhnlicher Temperatur den Wärmeausdehnungskoeffizienten herabsetzt. Die der Korrosion entgegenwirkenden Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierungen sind beispielsweise aus Fig. 2 ersichtlich, die den Vergleich von Korrosionsversuchen in einer   2 %igen Salzlösung   darstellt.

   Als Ordinate ist die Gewichtsverminderung des Versuchsmaterials, als Abzisse die Dauer der   Eintauehung   in der
Salzlösung nach Tagen aufgetragen. Die Kurve E zeigt das Ergebnis des Korrosionsversuehes für Invar mit   36% Nickel   und   64%   Eisen, u. zw. eine erhebliche Gewichtsverminderung, die mit der Zahl der Tage wächst. Anderseits zeigt das Diagramm für eine erfindungsgemässe Legierung mit   9'5% Chrom,     54%   Kobalt und   36'5%   Eisen nach Ablauf der gleichen Versuchsdauer entsprechend der geraden Linie F nicht die geringste Gewichtsverminderung ; auch auf der Oberfläche des Probestückes war keinerlei Veränderung zu bemerken. 



   Die Härte der erfindungsgemässen Legierung beträgt ungefähr 165  Brinell, wogegen Invar etwa 140 Brinell Härtegrade besitzt. 



   Der Zusatz von kleinen Mengen von Mangan, Titan, Vanadium, Aluminium, Magnesium, Silizium und zu   Eisen-Nickel-Kobaltlegierungen,   insbesondere als Desoxydationsmittel, sowie von Kohlenstoff ist bekannt. Die erfindungsgemässen Legierungen können ebenfalls kleine Anteile, u. zw. bis zu 2% eines oder mehrerer der Elemente Mangan, Titan, Vanadium, Aluminium, Magnesium, Silizium oder Bor enthalten, da die Anwesenheit solcher Nebenbestandteile bis zu der genannten Menge für die Desoxydation und Entschwefelung günstig ist und einen fehlerfreien Ingot ergibt. Durch Hinzufügen kleiner Mengen von Kohlenstoff, Wolfram, Molybdän oder Kupfer zu erfindungsgemässen Legierungen können deren mechanische Eigenschaften noch verbessert werden. 



   Die erfindungsgemässen Legierungen sind sehr leicht   schmiedbar   und weisen nicht nur eine sehr gute Hämmerbarkeit bei innerhalb weiten Grenzen liegenden Temperaturen, sondern auch andere hohe mechanische Eigenschaften und einen fast absoluten Widerstand gegen Korrosion auf. Infolgedessen können die erfindungsgemässen Legierungen die mannigfaltigste Anwendung in allen Fällen finden, wo ausser kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten noch höhere mechanische Eigenschaften und auch besondere Korrosionswiderstandsfähigkeit erforderlich sind, beispielsweise für die Erzeugung von Uhrenbestandteilen, Grenzlehren, Geräten mit thermostatischen Eigenschaften und andern wissenschaftlichen Instrumenten, ebenso für Längenmasse, Messkeile, Messdrähte u. dgl. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Chrom-Kobalt-Eisenlegierungen mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 50-60% Kobalt, 4-15% Chrom und 27-45% Eisen.

Claims (1)

1. 2. Chrom-Kobalt-Eisenlegierungen nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kobalts durch weniger als 19% Nickel ersetzt ist.

   3. Chrom-Kobalt-Eisenlegierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem EMI2.1