Kobalt-Mangan-Nickel-Legierung, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselben Für viele Zwecke der Technik werden aushärt- bare und unmagnetische Legierungen benötigt, die sich einerseits gut verarbeiten, insbesondere gut verfor men lassen, die aber anderseits im ausgehärteten Zu= stand sehr grosse Härtewerte bei guten Elastizitäts- eigenschaften aufweisen.
Es wurden Legierungen gefunden, die diese Be dingungen weitgehend erfüllen.
Die Legierungen mit den gewünschten Eigen schaften sind aus Grundbestandteilen aufgebaut, deren Gewichtsverhältnis innerhalb eines fest umris senen Bereiches des Konzentrationsdreiecks des ter- nären Systems Kobalt-Mangan-Nickel liegt (siehe Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung). Dieser im Kon zentrationsdreieck genau festgelegte Bereich der Ge wichtsverhältnisse wird im folgenden als Legierungs bereich bezeichnet.
Gegenstand der Erfindung ist eine Kobalt-Man- gan-Nickel-Legierung, die mindestens die drei genann ten Elemente enthält, und zwar in einem solchen Gewichtsverhältnis, dass dieses Verhältnis innerhalb der Grenzen desjenigen Bereiches liegt, der durch den Kurvenzug h im Konzentrationsdreieck des in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellten Systems Kobalt-Mangan-Nickel umschlossen wird,
mit Aus- nahme der Legierung mit 20 % Kobalt, 40 % Man- gan, 40 % Nickel. Die zuletzt genannte Legierung ist aus Untersuchungen über Widerstandslegierungen bekannt.
Die Legierung gemäss der Erfindung enthält vorzugsweise 5 bis 58 % Kobalt.
Die erfindungsgemässe Legierung kann weiterhin einen Zusatz von mindestens einem der Elemente Aluminium, Chrom, Kupfer, Eisen, Molybdän, Niob, Silizium, Tantal, Titan, Vanadin, Wolfram enthalten, wobei der Zusatz höchstens ein Drittel des jeweiligen Kobaltgehaltes beträgt. Durch geeignete Wahl dieser Zusätze ist es mög lich, die Eigenschaften der erfindungsgemässen Legie rungen den jeweiligen Erfordernissen weitgehend an zupassen.
Die erfindungsgemässe Legierung ist aushärtbar und praktisch unmagnetisch. Besonders interessant sind die Randgebiete des Legierungsbereiches, die durch die Linie i begrenzt sind (Fig. 1). Sie besitzen deshalb ein erhöhtes technisches Interesse, weil die Legierungen dieser Randzone nicht nur unmagnetisch sind, sondern auch noch besonders günstige Härte werte und Elastizitätseigenschaften bei gleichzeitig guter Duktilität aufweisen. Dies. gilt insbesondere für eine Legierung mit mindestens 15 0/a Nickel.
Die Fig. 2 und 3 zeigen in Kurvenform den Ver lauf der Vickershärte in Abhängigkeit von der An lassdauer, wobei die Abszisse in logarithmischem Massstab gezeichnet ist. Die Fig. 2 gibt den Verlauf der Härtewerte, ausgehend vom weichen Zustand des Materials, wieder. Der weiche Zustand des Materials ergibt sich nach einer Weichglühung mit nachfolgen dem Abschrecken.
Den Verlauf der Aushärtung vom harten Zustand aus zeigt die Fig. 3. Unter hartem Ausgangszustand wird hierbei ein solcher verstanden, den das weich- geglühte Material durch eine zusätzliche Kaltverfor mung erhält. Der Grad der Kaltverformung bestimmt die Höhe der nach dem Aushärten erreichbaren Vickershärte.
Die in den Figuren angegebenen Bezugszeichen bedeuten im einzelnen: A = Lage einer untersuchten Legierung mit der Zusammensetzung 20 0/u Kobalt, 35 % Mangan, 45 % Nickel (in Fig. 1).
B - Lage einer untersuchten Legierung mit 30% Kobalt, 45 % Mangan, 25,0/9 Nickel. C = Lage einer untersuchten Legierung mit 5 1/o Kobalt, 35 a/o Mangan,
60 % Nickel.
D = Lage einer untersuchten Legierung mit 20%, Kobalt, 55 0/a Mangan, 25 0/a Nickel.
E = Lage einer untersuchten Legierung mit 20 % Kobalt, 60 % Mangan, 20 % Nickel.
F = Lage einer untersuchten Legierung mit 10 /o Kobalt, 55 % Mangan, 35 % Nickel.
G = Lage einer untersuchten Legierung mit 20 1/o Kobalt, 45 % Mangan, 35 o/a Nickel.
a bis g = Aushärtungskurven der untersuchten Legierungen A bis G mit folgenden Anlasstempera- turen:
EMI0002.0054
Legierung <SEP> A <SEP> Anlasstemperatur <SEP> 480 <SEP> C
<tb> Legierung <SEP> B <SEP> <B>55</B> <SEP> 400 <SEP> C
<tb> Legierung <SEP> C <SEP> 23 <SEP> 400 <SEP> C
<tb> Legierung <SEP> D <SEP> <B>93</B> <SEP> 550 <SEP> C
<tb> Legierung <SEP> E <SEP> <B>92</B> <SEP> 480 <SEP> C
<tb> Legierung <SEP> F <SEP> 550 <SEP> C
<tb> Legierung <SEP> G <SEP> 550o <SEP> C h = äussere Grenze des erfindungsgemässen Legie rungsbereiches im Konzentrationsdreieck des ternä- ren Systems Kobalt-Mangan-Nickel.
i = Grenzlinie der Randzone des Legierungs bereiches.
Ein Herstellungsverfahren der erfindungsgemässen Legierung ist das Giessen aus der Schmelze. Die Le gierung könnte aber auch auf pulvermetallurgischem Wege erhalten werden.
Die Legierung wird vorzugsweise für unmagne- tische Teile von Apparaten verwendet, wobei diese Teile dann aber gleichzeitig noch andere häufig er wünschte Eigenschaften besitzen können, nämlich hohe Verschleissfestigkeit und gute Federungseigen schaften.
Unter Apparaten können zum Beispiel auch Prä zisionsinstrumente und Uhren verstanden werden. Die günstigsten Eigenschaften können in der Le gierung entwickelt werden, wenn sie von Tempera turen von 700 bis 950o C abgeschreckt und darauf bei 400 bis 600 C angelassen wird. Sie wird deshalb vorzugsweise in diesem abgeschreckten und angelas senen Zustand verwendet.
Die Kurven der Fig. 2 und 3 geben nicht die für jede einzelne Legierung und nicht die im gesamten Legierungsbereich erreichbaren höchsten Härtewerte wieder, sondern nur einige Beispiele aus verschie denen Teilen des Legierungsbereiches. Es ist wichtig, dass durch geeignete Wahl der Abschrecktemperatur und insbesondere der Anlasstemperatur für jede ein zelne Legierung verschiedene Härtewerte erreicht werden können, und dass man die Härte je nach dem gewünschten Verwendungszweck auf einen bestimm ten Wert bringen kann.
Cobalt-manganese-nickel alloy, process for its production and use of the same. For many technical purposes, hardenable and non-magnetic alloys are required which, on the one hand, can be easily processed, in particular easily deformed, but which, on the other hand, are very good when hardened have high hardness values with good elasticity properties.
Alloys have been found that largely meet these conditions.
The alloys with the desired properties are made up of basic components, the weight ratio of which lies within a firmly defined range of the concentration triangle of the ternary cobalt-manganese-nickel system (see Fig. 1 of the accompanying drawing). This range of weight ratios, which is precisely defined in the concentration triangle, is referred to below as the alloy range.
The subject of the invention is a cobalt-manganese-nickel alloy which contains at least the three named elements, in such a weight ratio that this ratio lies within the limits of the range indicated by the curve h in the concentration triangle of the in Fig. 1 of the accompanying drawing illustrated system cobalt-manganese-nickel is enclosed,
with the exception of the alloy with 20% cobalt, 40% manganese, 40% nickel. The last-mentioned alloy is known from studies on resistance alloys.
The alloy according to the invention preferably contains 5 to 58% cobalt.
The alloy according to the invention can also contain an addition of at least one of the elements aluminum, chromium, copper, iron, molybdenum, niobium, silicon, tantalum, titanium, vanadium, tungsten, the addition being a maximum of one third of the respective cobalt content. By suitable choice of these additives, it is possible, please include to largely adapt the properties of the alloys according to the invention to the respective requirements.
The alloy according to the invention can be hardened and is practically non-magnetic. The edge areas of the alloy area, which are delimited by the line i (Fig. 1), are of particular interest. They are of increased technical interest because the alloys in this edge zone are not only non-magnetic, but also have particularly favorable hardness values and elasticity properties with good ductility at the same time. This. applies in particular to an alloy with at least 150 / a nickel.
2 and 3 show in curve form the Ver course of the Vickers hardness as a function of the starting time, the abscissa being drawn on a logarithmic scale. FIG. 2 shows the course of the hardness values, based on the soft state of the material. The soft state of the material is obtained after a soft annealing followed by quenching.
The course of the hardening from the hard state is shown in FIG. 3. In this context, the hard initial state is understood to be one which the soft-annealed material receives through additional cold deformation. The degree of cold deformation determines the level of the Vickers hardness that can be achieved after hardening.
The reference numerals given in the figures mean in detail: A = layer of an examined alloy with the composition 20 0 / u cobalt, 35% manganese, 45% nickel (in FIG. 1).
B - layer of an examined alloy with 30% cobalt, 45% manganese, 25.0 / 9 nickel. C = location of an examined alloy with 5 1 / o cobalt, 35 a / o manganese,
60% nickel.
D = location of an alloy examined with 20% cobalt, 55% manganese, 25% nickel.
E = position of an alloy tested with 20% cobalt, 60% manganese, 20% nickel.
F = position of an alloy under investigation with 10 / o cobalt, 55% manganese, 35% nickel.
G = position of an alloy tested with 20 1 / o cobalt, 45% manganese, 35 o / a nickel.
a to g = hardening curves of the examined alloys A to G with the following tempering temperatures:
EMI0002.0054
Alloy <SEP> A <SEP> tempering temperature <SEP> 480 <SEP> C
<tb> Alloy <SEP> B <SEP> <B> 55 </B> <SEP> 400 <SEP> C
<tb> Alloy <SEP> C <SEP> 23 <SEP> 400 <SEP> C
<tb> Alloy <SEP> D <SEP> <B> 93 </B> <SEP> 550 <SEP> C
<tb> Alloy <SEP> E <SEP> <B> 92 </B> <SEP> 480 <SEP> C
<tb> Alloy <SEP> F <SEP> 550 <SEP> C
<tb> Alloy <SEP> G <SEP> 550o <SEP> C h = outer limit of the alloy range according to the invention in the concentration triangle of the ternary system cobalt-manganese-nickel.
i = boundary line of the edge zone of the alloy area.
One production process for the alloy according to the invention is casting from the melt. The alloy could also be obtained by powder metallurgy.
The alloy is preferably used for non-magnetic parts of apparatus, but these parts can also have other frequently desired properties, namely high wear resistance and good suspension properties.
Apparatus can also be understood to mean, for example, precision instruments and clocks. The most favorable properties can be developed in the alloy when it is quenched from temperatures of 700 to 950oC and then tempered at 400 to 600C. It is therefore preferably used in this quenched and tempered condition.
The curves in FIGS. 2 and 3 do not show the highest hardness values that can be achieved for each individual alloy and not the highest hardness values that can be achieved in the entire alloy range, but only a few examples from different parts of the alloy range. It is important that by a suitable choice of the quenching temperature and in particular the tempering temperature, different hardness values can be achieved for each individual alloy, and that the hardness can be brought to a certain value depending on the intended use.