DE1558643C - Unmagnetische Eisen Nickel Chrom Legierung und ihre Verwendung fur Unruh federn - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine unmagnetische Indessen zeigen diese Legierungen hinsichtlich einer Eisen-Nickel-Chrom-Legierung und ihre Verwendung solchen Verwendung zwei Nachteile. Zunächst würde zur Herstellung von Unruhfedern. die schnelle Änderung des thermoelastischen Koeffi-Vier wohlbekannte Parameter definieren die Eigen- zienten als Funktion des Nickelgehalts im Bereich, der schäften einer Unruhfeder, es sind: »Der Wärmekoeffi- 5 den Nullwerten dieses Koeffizienten entspricht, um zient«, »der Schwingungskonstanzkoeffizient«, »die eine Legierung von gegebenen Eigenschaften zu er-Lagenabweichung« und »der Sekundärfehler«. halten, eine Verarbeitungsgenauigkeit erfordern, wie Der »Wärmekoeffizient« ist ein grundlegender Para- man sie allgemein mit den industriellen Produktionsmeter, der die Empfindlichkeit der Feder gegenüber mitteln nicht erreicht. Dies ergibt sich deutlich aus der Schwankungen der Umgebungstemperatur kennzeich- io Kurve in Fi g. 1, wo die Punkte mit dem Koeffizient net. Die anderen drei Parameter werden nicht weiter Null die Punkte A und B sind. Andererseits sind die erläutert, da sie die Erfindung nicht direkt betreffen mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Elasti- und den Uhrenfachleuten gut bekannt sind. zitätsgrenze, dieser Legierungen unzureichend.

Der Wärmekoeffizient ist eine Funktion des thermo- Nun werden diese beiden Nachteile durch Zugabe plastischen Koeffizienten der für die Herstellung der 15 von Chrom zu Legierungen auf Eisen-Nickel-Basis

Feder verwendeten Legierung, wobei dieser thermo- weitgehend abgeschwächt. Insbesondere verringert

elastische Koeffizient den Einfluß der Temperatur- sich die thermoelastische Anomalie, und die Kurve von

änderungen auf den Wert des Elastizitätsmoduls der F i g. 1 geht nach einer Zugabe von nur 10 % Chrom

Legierung kennzeichnet. in die Kurve in F i g. 3 über.

Eines der bei der Herstellung einer Unruhfeder an- 20 Daraus ergibt sich, daß man Zusämmensetzungsbe-

gestrebten Ziele ist das Erreichen eines Wärmekoeffi- reiche von Eisen-Nickel-Chrom-Legierungen abgren-

zienten Null. Dieses Ziel läßt sich durch Verwendung zen kann, die sich industriell herstellen lassen und den

einer Legierung erreichen, die unter den Betriebsbe- Erfordernissen zu genügen vermögen, welche die zur

dingungen der Feder einen thermoelastischen Koeffi- Herstellung von Unruhfedern bestimmten Materialien

zienten Null aufweist. 25 erfüllen müssen.

Es ist andererseits wohlbekannt, daß die Eisen- Eine herkömmliche Legierung dieses Typs, die im

Nickel-Legierungen eine Anomalie des thermoelasti- Mittel außer Eisen gewichtsmäßig 32% Nickel, 10%

sehen Koeffizienten zeigen, die insbesondere im Zu- Chrom, 3,5% Wolfram und Zusätze von 0,7%Koh-

sammenhang mit den F ig. Ibis 3 erläutert werden soll, lenstoff, 0,3 % Sifizium und 1,9% Mangan enthält,

F i g. 1 zeigt für eine feststehende Temperatur von 30 wurde zur Verwendung in der Uhrenindustrie heraus-

50⁰C die Änderung des thermoelastischen Koeffizien- gebracht.

ten (XlO") — genauer gesagt des scheinbaren Wärme- Außerdem ist eine Uhrfederlegierung aus 53 bis

koeffizienten des Torsionsmoduls — als Funktion des 64% Eisen, 30 bis 36% Nickel, 4 bis 5% Chrom,

Gewichtsprozentanteils an Nickel in den Eisen-Nickel- 1 bis 3% Wolfram, 0,5 bis 1 % Kohlenstoff sowie

Legierungen; 35 0,5 bis 2% Mangan und Silizium bekannt.

F i g. 2 zeigt für ßne Eisen-Nickel-Legierung mit Unter Berücksichtigung der Wechselbeziehung zwi-

32% Nickel die Änderung des thermoelastischen sehen der thermoelastischen Anomalie und der ma-

Koeffizienten (X10") als Funktion der Temperatur; gnetischen Umwandlung am Curie-Punkt wurde all-

F i g. 3 entspricht der in F i g. 1 dargestellten Kurve gemein angenommen, daß dieser Legierungstyp mit

für Eisen-Nickel-Legierungen mit zusätzlich 10Ge- 40 einem thermoplastischen Koeffizienten Null einen

wichtsprozent Chrom. ' ziemlich starken Magnetismus verband. Nun ist aber

Bestimmte Legierungen mit hohem Nickelgehalt diese Doppeleigenschaft für Materialien unzulässig,

weisen in bestimmten Temperaturbereichen einen aus denen Federn von Uhren mit nicht mehr mechani-

deutlich positiven thermoelastischen Koeffizienten auf, schem, sondern elektrischem Gangwerk bestehen sol-

während dieser Koeffizient allgemein negativ ist. 45 len. Tatsächlich müssen die Unruhfedern eine Wärme-

Dieser thermoelastische Koeffizient ändert sich bei koeffizienten Null haben und unmagnetisch sein,

einer gegebenen Temperatur beträchtlich als Funktion Die Erfindung betrifft eine wesentliche Verbesserung

des Nickelgehalts der Legierung. Der Verlauf dieser der gewöhnlich verwendeten Eisen-Nickel-Legierungen,

Änderung wird durch die Kurve in F i g. 1 für einen wodurch sie zur Herstellung von Federn für Uhren mit

Bereich von Nickelgehalten zwischen etwa 30 und 50 elektrischem Gangwerk geeignet werden.

70% und eine Temperatur von 50°C veranschaulicht. Gegenstand der Erfindung ist eine unmagnetische

Der thermoelastische Koeffizient ändert sich bei Eisen-Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 27,4%

einem gegebenen Nickelgehalt ebenfalls als Funktion Nickel, 5,7% Chrom, 0,7% Kohlenstoff, 0,3% SiIi-

der Temperatur. Ein Beispiel dieser zweiten Änderung zium, 1,9% Mangan, 3,5% Wolfram, Rest Eisen,

wird durch die Kurve in Fig. 2 für eine Legierung mit 55 Außerdem ist Gegenstand der Erfindung die Ver-

32% Nickel wiedergegeben.. Wendung dieser Legierung als Werkstoff zur Herstel-

Für eine gegebene Legierung steht die thermo- lung von Unruhfedern.

elastische Anomalie in Wechselbeziehung mit der ma- Die Erhöhung der Gehalte an Wolfram, Silizium gnetischen Umwandlung am Curie-Punkt. Genauer und Mangan gegenüber der zuletzt genannten bekanngesagt ist die Temperatur, bei welcher der thermo- 60 ten Legierung führt zur gewünschten Senkung des elastische Koeffizient Null ist oder einen sehr geringen Curie-Punkts ohne Beeinträchtigung des gleichzeitig Absolutwert hat, allgemein wenig von der des Curie- gewünschten niedrigen thermoelastischen Koeffizienten Punkts der Legierung verschieden. der erfindungsgemäßen Legierung, bei der auch der be-Auf Grund der Existenz dieser Anomalie kann man stimmte Kohlenstoffgehalt wegen des entsprechenden Eisen-Nickel-Lcgierungen finden, deren thermoela- 65 Ausmaßes der Chrom- und Wolframkarbidbildung stischer Koeffizient praktisch Null ist und die also wichtig ist.

theoretisch für die Herstellung von Unruhfedern ver- Sie besitzt die Kombination der üblicherweise für

wendet werden können. Unruhfedern geforderten Eigenschaften. Außerdem

liegt der Curie-Punkt dieser Legierung im Anlaßzustand bei +29° C, also sehr nahe der Umgebungstemperatur.

Im Verwendungszus'tand befindet sich die Legierung praktisch an der unteren Grenze des unmagnetischen Bereichs. Sie läßt sich von Magneten nicht anziehen.

Eine herkömmliche Legierung für Unruhfedern hätte dagegen einen Curie-Punkt nahe 100 bis 120°C und ließe sich vom Magneten deutlich anziehen.

In dem betrachteten Beispiel wird die sehr merkliche Senkung des Curie-Punkts durch eine gleichzeitige und sorgfältig abgestimmte Verringerung der Nickel- und Chromgehalte im Vergleich zu den üblichen Gehalten der herkömmlichen Legierung erzielt, die bei 32 bzw. 10% liegen. .

Diese Verminderung ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung.

Außerdem wurde gefunden, daß ein sekundärer Effekt der gleichzeitigen Verminderung des Nickels und Chroms die Möglichkeit ist, durch Kombination einer Kaltverformung und einer geeigneten Wärmcbehandlung die Elastizitätsgrenze einer aus der neuen Legierung hergestellten Spiralfeder zu verbessern.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Unmagnetische Eisen-Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 27,4% Nickel, 5,7% Chrom, 0,7% Kohlenstoff, 0,3% Silizium, 1,9% Mangan, 3,5 % Wolfram, Rest Eisen.

2. Verwendung der Legierung nach Anspruch 1 als Werkstoff zur Herstellung von Unruhfedern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen