DE1558642C

DE1558642C - Unmagnetische Nickel Chrom Molybdän Eisen Legierungen und ihre Verwendung fur Unruhefedern von Uhren

Info

Publication number: DE1558642C
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe des Forges et Ateliers du Creu sot, Pans
Publication date: 1971-12-09

Description

Die Unruhefedern werden durch vier unter Uhrenfachleuten wohl bekannte Parameter charakterisiert. Dieses sind der Wärmekoeffizient, der Schwingungskonstanzkoeffizient, die Lagenabweichung und der Sekundärfehler.

Der Wärmekoeffizient ist ein grundlegender Parameter, der die Empfindlichkeit der Feder gegenüber Schwankungen der Umgebungstemperatur kennzeichnet. Die anderen drei Parameter werden nicht weiter erläutert, da sie die Erfindung nicht direkt betreffen.

Der Wärmekoeffizient ist eine Funktion des thermoelastischen Koeffizienten der für die Herstellung der Feder verwendeten Legierungen, wobei dieser thermoelastische Koeffizient den Einfluß der Temperaturänderungen auf den Wert des Elastizitätsmoduls der Legierungen kennzeichnet.

Eines der bei der Herstellung einer.Unruhefeder angestrebten Ziele ist das Erreichen eines Wärmekoeffizienten Null.

Dieses Ziel läßt sich durch Verwendung einer Legierung erreichen, die unter den Betriebsbedingungen der Feder einen thermoelastischen Koeffizienten Null aufweist.

Eine Lösung dieses Problems, welche bereits vom Erfinder vorgeschlagen wurde, besteht in der Verwendung eines Legierungstyps für die Herstellung dieser Federn, der bekannt ist.

Die nominelle Zusammensetzung einer solchen Legierung ist folgende:

C... 0,7%

Si 0,3%

Ni 32%

Cr 10%

; W 3,5%

Fe Rest

Um die Elastizitätseigenschaften der Unruhefedern zu verbessern, ist der Erfinder in der weiteren Entwicklung zu Legierungen mit einer erheblich höheren Elastizitätsgrenze als der dieser.Legierungen übergegangen, die bekannt sind. .

Eine der Zusammensetzungen dieses Legierungstyps ist die folgende: ;■■·.

C sehr wenig

Si ......... sehr wenig

Mn ....... sehr wenig

Cr 5,4%

Ti 2,5%

Fe Rest

Diese Legierungen unterscheiden sich von den erstgenannten Legierungen vor allem durch ihren Aushärtungsmechanismus. Bei den erstgenannten Legierungen werden die mechanischen Eigenschaften in der Tat durch eine geeignete Wärmebehandlung erzielt, in deren Verlauf die Ausscheidung von Chromkarbiden vor sich geht, während im Falle der zweitgenannten Legierungen eine Ausscheidung von Titan- und Aluminiumnickeliden auftritt. Dieser wesentliche Unterschied der Aushärtungsmechanismen der beiden Legierungstypen ist selbstverständlich direkt mit den Zusammensetzungsunterschieden verknüpft, die man beim Vergleich der beiden vorgenannten Analysen feststellen kann. Unabhängig von ihrer höheren Elastizitätsgrenze weisen natürlich sowohl die letzteren als auch die ersteren Legierungen im Bereich der Umgebungstemperatur einen thermoelastischen Koeffizienten von genau Null auf.

Mit der Herstellung der zweitgenannten Legierungen befaßt sich z. B. die schweizerische Patentschrift 217 814, wo; zwei verschiedene Zusammensetzungsgruppen für zwei unterschiedliche Aushärtungsweisen angegeben sind. Die erste Gruppe enthält neben Eisen

ίο 35 bis 46% Nickel, 1 bis 5% Aluminium, 0 bis 0,1% Kohlenstoff, 0,5 bis 2% Mangan und 0,2 bis 1% Silizium, wobei bis zu 4%. des Aluminiums durch Titan oder Bor ersetzt sein können, und wird durch Ausscheidung von Aluminium- bzw. Titan-Nickeliden gehärtet. Die zweite Gruppe enthält neben Eisen und gleichen Gehalten an Nickel, Mangan und Silizium wie die erste Gruppe 1 bis 4% Aluminium, 0 bis 4% Titan, 0 bis 4% Bor, 0,1 bis 1% Kohlenstoff, 0 bis 4% Chrom, 0 bis 4% Molybdän und 0 bis 4% Wolfram, wobei wenigstens 0,1% Titan oder Bor und wenigstens 0,5% Chrom oder Molybdän oder Wolfram vorliegen sollen sowie die Summe von Aluminium, Titan und Bor unter 5% ^ur>d die. Summe von Kohlenstoff, Chrom und Wolfram unter 6% liegen, und linterscheidet sich von der ersten Gruppe durch eine Härtung durch Ausscheidung von Chrom-, Molybdän- bzw. Wolframkarbiden, weshalb mindestens 0,1 % Kohlenstoff verlangt ist, »zusätzlich zu der Ausscheidungshärtungsart der ersten Gruppe, um ein spröderes Erzeugnis zu erzielen. Beide Gruppen von Legierungen sind für die Herstellung von Federn für Uhren mit mechanischem Gangwerk vorgesehen.

• Sie können indessen nicht für die Herstellung von Federn für Uhren mit nicht mechanischem, sondern elektrischem Gangwerk verwendet werden. Die Federn für Uhren mit elektrischem Gangwerk müssen tatsächlich bei der Umgebungstemperatur unmagnetisch sein, während die zweitgenannten Legierungen unter diesen Bedingungen stark magnetisch sind; ihr Curie-Punkt, d. H. die Temperatur, bei der die Legierung vom ferromagnetischen in den paramagnetischen Zustand übergeht, liegt bei 150⁰C. ^;ti. : ,

Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Legierungsgruppe mit den üblichen Eigenschaften der klassischen zweitgenannten Legierungen, diejedoch bei der Um- ;; gebungstemperatur unmagnetisch sind.

Es wurde gefunden, daß sich der Curie-Punkt dieser Legierungen durch passende Zusätze von Molybdän empfindlich senken läßt, wobei dem so erhaltenen Material gleichzeitig alle gewünschten Eigenschaften, insbesondere ein thermoelastischer Koeffizient Null, erhalten bleiben, indem die Gehalte an den anderen

- Elementen angepaßt werden. ; -- ._: ^:

. Gegenstand der Erfindung ist eine unmagnetische

NJckel-Chrorh-Mpiybdän-Eisen-Legierung, bestehend aus 36,5 bis 39,5%NickeI; 1,5 bis 4,5% Chrom, 1,5 bis 3% Molybdän, 0,75 bis 1,25% Aluminium, 2 bis 3% Titan, Rest Eisen und geringen Mengen an Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Schwefel und Phos-

Außerdem ist die Verwendung dieser Legierung als Werkstoff zur Herstellung von Unrühefedern. für Uhren Gegenstand der Erfindung. ,
Beispielsweise hat die erfindungsgemäße Legierung gewichtsmäßig folgende" Zusammensetzung: 0,005% Kohlenstoff, 0,34% Silizium, 0,16% Mangan, 38,4% Nickel, 3,37% Chrom, 2% Molybdän, 2,46% Titan, 0,96% Aluminium, 52,29% Eisen,, Rest Schwefel

und Phosphor. Ihr Curie-Punkt liegt unter 18°C. Sie ist bei Umgebungstemperatur praktisch unmagnetisch und besitzt einen thermoelastichen Koeffizienten Null.

Um innerhalb der angegebenen Züsammensetzungsgrenzen die besten Ergebnisse zu erzielen; muß man den manchmal entgegengesetzten Einflüssen der Anteilsänderungen der verschiedenen Elemente auf die Verlagerung des Curie-Punktes Rechnung tragen. Tatsächlich erhöhen im gewählten Zusammensetzungsbereich Zusätze von Nickel den Curie-Punkt, während Zusätze von Chrom, Molybdän, Titan und Aluinium ihn senken.

Andererseits muß man ebenso den Einfluß der Aushärtungsweise der Legierung im Zuge ihrer Herstellung auf die Verlagerung des Curie-Punktes in Betracht ziehen. Die Ausscheidung von Titan- und Aluminiumnickeliden läßt die Matrix der Legierung tatsächlich relativ an Nickel verarmen Und ruft infolgedessen eine Erniedrigung des Curie-Punktes hervor.

Die Hauptbestandteile der Legierungen waren jeweils etwa 39,5% Nickel, 4,5% Chrom, 2% Molybdän, 2,5% Titan und 1% Aluminium. Die Anteile an Kohlenstoff, Silizium, Schwefel,. Phosphor und Mangan sowie die Gangabweichungen der Legierungen in Sekunden pro Grad und Ta^, «^;nd folgender Tabelle zu entnehmen.

Probe	C	Si	S	P	Mn	Gang abweichung
	%	7„	%	II/ . (I	°/o	see/ ^DC/Tag
1	0,013	0,26	0,0040	0,008	0,39	-0,6 ^;
2	0,020	0,28	0,0035	0,002	0,42	-0,7
3	0,024	0,28	0,0035	0,002	0,40	-0,5
4	0,025	0,28	0,0040	0,003	0,40	-0,6
5	0,025	0,28	0,0042	0,002	0,42	-0,5
6	0,022	0,28	0,0041	0,003	0,40	-0,7

Claims

Patentansprüche:

1. Unmagnetische Nickel-Chrom-Molybdän-Eisen-Legierung, bestehend aus 36,5 bis 39,5% Nickel, 1,5 bis 4,5 % Chrom, 1,5 bis 3 % Molybdän, 0,75 bis 1,25% Aluminium, 2 bis 3% Titan, Rest Eisen und geringe Mengen an Kohlenstoff, . Silizium, Mangan, Schwefel und Phosphor.

2. Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus .38,4% Nickel, 3,37%. Chrom, 2% Molybdän, '■ 0,96% Aluminium, 2,46% Titan, 52,29% Eisen, 0,005% Kohlenstoff, 0,34% Silizium, 0,16% Mangan, Rest Schwefel und Phosphor.

3. Verwendung der Legierung nach Anspruch 1 oder 2 als Werkstoff zur Herstellung von Unruhefedern für Uhren.