DE1043750B

DE1043750B - Thermobimetalle

Info

Publication number: DE1043750B
Application number: DEV7315A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Thomas
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1954-05-26
Filing date: 1954-05-26
Publication date: 1958-11-13

Description

Thermobimetalle Es besteht für Sonmderfälle der Technik bisweilen der Wunsch, zur temperaturgesteuerten Regelung oder zur Temperaturanzeige Thermobimetalle zu verwenden, die mit veränderlicher Temperatur eine hinreichend große Ausbiegung besitzen und die außerdem beständig gegen den Angriff von Wasserdampf'und gegebenenfalls auch gegen den Angriff ehemischer Agenzien sind.
Diese Aufgabe konnte bisher nicht befriedigend gelöst werden, weil man bei Thermobimethallen. für die Seite mit der niedrigen Ausdehnung darauf angewiesen war, Metalle oder Legierungen, zu verwenden, die einen besonders kleinen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ohne auf deren Korrosionsanfälligkeit Rücksicht nehmen zu können. Als solche kamen insbesondere Eisen-Nickel-Legierungen in Frage, vor allem Eisen-Nickel mit 36 °/o Nickel, ferner aber auch Eisen-Nickel mi't etwa 38 bis 54% Nicket oder Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen geeigneter Zusammensetzung, z. B. 28% Ni, 18% Co, Rest Fe.
Für die Seite mit der hohen Ausdehnung wurden entweder reine Metalle verwendet, z. B. Kupfer oder Nickel, oder Legierungen auf der Basis Eisen-Nickel mit Zusätzen von pielsweise 6 bis 100/c, Mangan oder schließlich auch Legierungen aus dem System Mangan-Kupfer-Nickel. Insbesondere von den letzteren ist bekannt, daß sic mit Eisen-Nickel mit 36 ouzo Nickel oder mit Legierungen doublier wurden, die 20 bis 30"/o Nickel, 30 bis 20°/o Kobalt, Rest im wesentlichen Eisen, enthalten. AlledieseBimetalle erfüllen nicht die Forderung, daß die sie rost- unjd korrosio, nsbestandig sind. Insbesondere fiir binäre Eisen-Nickel-Legierungen, auch solche mit Nickelgehalten zwischen 30 und 40%, war bekannt, daß sie rosten und eine lose, dicke, körnige Ristschicht bilden und daß sie infolgedessen mit rostschützenden Überzügen versehen werden müssen, wenn sie'der Atmosphäre ausgesetzt werden.
Die bekannte Methode, die Rostbeständigkeit durch Anbringen von Obernächenschichten, z. B. galvanisch aufgebrachten Metallüberzügen, herzustellen, befriedigt nicht in allen Fällen und bringt außerdem einen zusätzlichen Arbeitsaufwand, der durch die beschriebene Erfindung hinfällig wird.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch Thermobimetalle gelöst, bei denen die Seite mit der hohen Wärmeausdehnung aus einer an sich bekannten Mangam,-Kupfer-Nickel-Legierumg mit 5 bis 600/o Kupfer und 0, 5 bis 25°/o Nickel, Rest Mangan, bestehr, und die Seite mit der niedrigen Ausdehnung aus einem metallischen Werkstoff, der eine höhere Rostbeständ, igkeit besitzt als binaire Eisen-Nickel-Legierungen. Bei derartigen Bimetallen sind beide Komponenten gegen den Angriff von Wasserdampf und gegen manche-andere chemischen Einflüsse bestänidg. Die Komponenten besitzen außerdem genügendstarkverschiedeneAusdehnungskoeffizienten',so' daß sie z. B. für Regler verwendet werden können, die in Wasser- oder Dampfatmosphäre arbeiten.
Für die Seite mit der hohen Ausdehnug ist besondiers vorteilhaft eine Legierung mit 6 bis 15°/o, insbesondere 9 bis 11% Kupfer, 11 bis 2 r/o, insbesondere 15 bis 17"/o Nickel, 70 bis 77%, insbesondere 73 bis 75% Mangan. Solche Legierungen besitzen nicht nur einen hohen AUsdehnungskoeffizienten, sondern. dieser hoheAusdehnungskoefnzient ist im Gegensatz zum Ausdehnungskoeffizienten anderer Mangan-Kupfer-Nickel-Legierungen weitgehend unabhängig von der thermischen Vorbehandlung. Während im allgemeinen der Ausdehnungskoeffizient der Legierungen des Systems Mangan-Kupfer-Nickel verhältnismäßig starken Schwankungen unterliegt, je nachdem, ob die Legierungen kalt verformt oder geglüht und gegebenenfalls abgeschreckt oder langsam abgekühlt sin, d, ist z. B. bei einer Legierung mit 10°/o KupfeWr, 16% Nickel und 74 °/o Mangan der Ausdehnungskoeffizient nach verschiedener thermischer Vorbeh andlung nur geringfügig verschieden.
Als Seite mit der niedrigeren Ausdehnung können z. B. Nickel oder Kupfer oder andere rostfreie Metalle oder Legierungen, insbesondere auch die bekannten rostfreien austenitischen Chrom-Nickel-Stähle mit beispielsweise etwa 8°/o Ni, 18"/o Cr, Rest Fe, verwendet werden, d. h. Werkstoffe, die bisweilen bei bekannten Bimetallen für die Seite mie der hohen Wärmeausdehnung verwendet wurden.
Selbstverständlich ist die Durchbiegung eines Bimetalls, das z. B. aus einer ManganKupfer-Nickel-Legierumg und Kupfer oder Nickel zusammengesetzt ist, nicht so groß, wie etwa die Ausbiegung eines Bimental, lus aus der gleichen Mangan-Kupfer-Nickel-Legierung, die mit einer Eisien-Nickel-L*gierung mit 36% Nickel doubliert ist. Die Ausbiegung der ernndungsgemäßen. Bimetalle ist aber, wenn als Seite niedrigerer AUsdehnung ein Material mit einem Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 200 #10-7 Grad -1 im Temperaturbereich 0 bis 300° C gewählt wird, für viele Fälle noch ausreichend, und die geringere Ausbiegung wird in der Praxis durch den Voirteil meh. r als aufgewogen, daB die Thermobimetalle z. B. in Berührung mit Wasser oder in Dampfatmosphäre verwendet werden können, was mit bisher bekannten Bimetallen nicht möglich war.
Als Beispiel sei angegeben, daß ein Thsrmobimetall, dessen eine Seite aus einer Legierung aus 10°/oKupfer, 16% Nickel und 74% Mangan besteht und dessen andere Seite aus reinem Nickel besteht, eine spezifische Ausbiegung von 0, 100 im Temperaturbereich von 0 bis 100° C besitzt. Unter der spezifischen Ausbiegung ist der Weg, gemessen in mm, verstanden, den das freie Ende eines einseitig angespannten scihmalen geraden Streifens von 100 mm Länge und 1 mm Dicke bei einer Temperaturerhöhung von 1°C zurücklegt.
Derartige Bimetalle haben eineweitgehend geradlinige Ausdehnungskurve bis zu Temperaturen von etwa 500° C.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Thermobimetall, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite mit der hohen Wärmeausdehnung aus einer an sich bekannten Mangan-Kupfer-Nickel-Legierung mit 5 bis 60% Kupfer und 0, 5 bis 25% Nickel, Rest Mangan, besteht und die Seite mit der nieda-igen Ausdehnung aus einem metalli- schen Werkstoff, der eine höere Rostbeständigkeit besitzt als binäre Eisen-Nickel-Legierungen.
2. Thermobimetall nadh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daßdieSeite mit der hohen Wärmeausdehnung aus einer Legierung mit 6 bis 15% Kupfer, 11 bis 211/o, Nickel, 70 bis 77 °/o Mangan besteht.
3. Thermobimetall nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennziehcnet, daß die Seite kleinerer Ausdehnung aus einem rostbeständigen Metall oder einer rostbeständigen Legierung mit einem Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 200 # 10-7 Grad-1 im Temperaturbereich 0 bis 300° C besteht.
4. Thermobimetall nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seite mit der niedrigeren Ausdehnung aus Nickel besteht.
5. Thermobimetall nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite mit der niedrigeren Ausdehnung aus Kupfer bgesteht.
6. Thermobimetall nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite mit der niedrigeren Wärmeausdehhüng aus einem rostfreien austenitischen Chrom-Nickel-Stahl besteht.
.7.Thermobimeta.llnach.Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite mit der niedrigeren Wärmeausdehnung aus einem Stahl mit 8% NIckel, 18% Chrom, Rest Eisen, besteht.
8. Verwendung von Thermobimetallen nach Anspruch 1 bis 7 in Wasser oder wasserdampfhaltiger Atmosphäre.

In Betracht gezogene Druckschriften : H. H. Uh lig, »Corrosion Handbook«, New York, 1948, S. 200 ; »Metals Handbook«, 1948, S. 476.