DE19928562B4

DE19928562B4 - Magnetisches Verbundelement mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19928562B4
Application number: DE19928562A
Authority: DE
Inventors: Shin-Ichiro Yokoyama; Tsutomi Inui; Yoshihiro Tanimura
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Denso Corp
Current assignee: Denso Corp; Proterial Ltd
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2019-06-23
Also published as: DE19928562A1; US6245441B1

Abstract

Magnetisches Verbundelement mit einer chemischen Zusammensetzung, die, bezogen auf das Gewicht, im wesentlichen aus 0,30 bis 0,80 % C, mehr als 16,0 % aber nicht mehr als 25,0 % Cr, 0,1 bis 4,0 % Ni, 0,01 bis 0,06 N, mindestens einem der Elemente Si, Mn und Al in einer Menge von nicht mehr als insgesamt 2,0 %, sowie Eisen und Verunreinigungen als Rest besteht, das einen ferromagnetischen Anteil und einen nicht-magnetischen Anteil hat.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Verbundelement, das einen ferromagnetischen Anteil und einen nicht-magnetischen Anteil verbindet und sich zur Verwendung in einem bei Kraftfahrzeug-Kraftstoffen, Hydraulikölen o.dergl. eingesetzten Betätigungselement (im folgenden als Ölsteuervorrichtung bezeichnet) eignet.
Stand der Technik
Eine Ölsteuervorrichtung eines Kraftfahrzeugs hat herkömmlicherweise eine Struktur, in der Magnetfluß wirksam eingesetzt wird, indem ein nicht-magnetischer Anteil in einem Teil eines Stators vorgesehen wird, wobei der Stator ferromagnetisch ist (im allgemeinen weicher Magnetismus), um einen Magnetfluß zu einem bewegbaren Teil zu bewirken. Es sind Techniken eingesetzt worden, wie das Hartlöten und das Laserschweißen eines ferromagnetischen Teils und eines nicht-magnetischen Teils, um einen nicht-magnetischen Anteil in einem Teil des ferromagnetischen Anteils bereitzustellen. Im Gegensatz zu diesen Verfahren zum Verbinden von ungleichen Materialien wird in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, ein einzelnes Material als magnetisches Verbundmaterial zu verwenden, das durch die Bereitstellung eines ferromagnetischen Anteils und eines nicht-magnetischen Anteils durch Kaltverformung oder Wärmebehandlung gebildet wird. Wenn solche magnetischen Verbundmaterialien eingesetzt werden, die aus einem einzigen Material bestehen, ist es möglich, Teile zu erhalten, die im Hinblick auf die Sicherstellung der Luftdichtheit und der Zuverlässigkeit, wie der Verhinderung von Brüchen durch Vibrationen, usw. denen überlegen sind, die durch das Verbinden eines ferromagnetischen Anteils und eines nicht-magnetischen Anteils erhalten werden.

DE 196 50 710 A1 offenbart beispielsweise einen martensitischen Edelstahl, der 0,5 bis 4,0 % Nickel enthält, als magnetisches Verbundelement, das für Ölsteuervorrichtungen von Kraftfahrzeugen geeignet ist. Es wird vorgeschlagen, daß in einem martensitischen Edelstahl, der aus Ferrit und Carbiden unter einer Temperbedingung zusammengesetzt ist, das Austenit in einem nicht-magnetischen Anteil mit einer Permeabilität (μ) von nicht mehr als 2, wobei der Anteil durch Abkühlen eines Teils des martensitischen Edelstahls nach dem Erwärmen erhalten wird, durch Zugeben einer geeigneten Menge von Nickel zu einer Legierung auf der Basis von C-Cr-Fe, von der ferromagnetische Eigenschaften mit einer maximalen Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 erhalten werden, stabilisiert wird, wodurch es ermöglicht wird, den Ms-Punkt (die Temperatur, bei der Austenit beginnt, in Martensit umgewandelt zu werden) auf nicht mehr als –30 °C zu senken.

Auch JP 9-228004 A offenbart, daß es in einem magnetischen Verbundmaterial, das für magnetische Skalierungen usw. verwendet wird, durch Zugeben von mehr als 2 %, aber nicht mehr als 7 % Mn und 0,01 bis 0,05 % N zu einer Legierung auf Basis von C-Cr-Fe, die 10 bis 16 % Cr und 0,35 bis 0,75 % C enthält, wobei die Legierung ferromagnetische Eigenschaften mit einer maximalen Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 hat, möglich ist, das erhalten gebliebene Austenit mit einer Permeabilität (μ) von nicht mehr als 2, das durch Abkühlen nach Erwärmen erhalten wird, zu stabilisieren, und dadurch den Ms-Punkt auf nicht mehr als –10 °C zu senken. Diese Vorschläge sind im Hinblick darauf hervorragend, daß ein ferromagnetischer Anteil mit einer maximalen Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 und ein stabiler nicht-magnetischer Anteil mit einer Permeabilität (μ) von nicht mehr als 2 und ein niedriger Ms-Punkt in einem einzigen Material erhalten werden kann.

Ein Phasendiagramm für eine weitere bekannte Fe-Ni-C-Legierung findet sich in dem Buch von R.M. Bozorth "Ferromagnetism", Princeton USA 1951, S. 146–153, insbesondere 5–57 auf S. 148.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines magnetischen Verbundelements, das in seiner Korrosionsbeständigkeit hervorragend ist, das einen ferromagnetischen und einen nicht-ferromagnetischen Anteil in einem einzigen Material verbindet, wobei in dem Element die Korrosionsbeständigkeit des ferromagnetischen Anteils verbessert wird, dessen Struktur hauptsächlich aus Ferrit und Carbiden zusammengesetzt ist, und auch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung des magnetischen Verbundelements.

Die in DE 196 50 710 A1 und JP 9-228004 A offenbarten magnetischen Verbundelemente haben dahingehend einen Vorteil, daß sie einen ferromagnetischen Anteil mit einer maximalen Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 und einen stabilen nicht-magnetischen Anteil mit einer Permeabilität (μ) von nicht mehr als 2 verbinden können. In diesen magnetischen Verbundelementen ist jedoch die Korrosionsbeständigkeit des ferromagnetischen Anteils, der hauptsächlich aus Ferrit und Carbiden zusammengesetzt ist, schlechter als die des nicht-magnetischen Anteils, der hauptsächlich aus Austenit zusammengesetzt ist, was dazu führt, daß auf der Oberfläche des ferromagnetischen Anteils Rost gebildet werden kann. Somit haben diese magnetischen Verbundelemente die erheblichen Nachteile, daß ihre Oberflächen korrodieren und schlechter werden, wenn sie in Ölsteuervorrichtungen von Kraftfahrzeugen usw. verwendet werden.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Mikrostruktur eines ferromagnetischen Anteils, dessen Struktur hauptsächlich aus Ferrit und Carbiden zusammengesetzt ist, in einem magnetischen Verbundmaterial untersucht. Sie haben als Ergebnis gefunden, daß die Carbide hauptsächlich aus Cr-Carbiden zusammengesetzt sind, und daß die Bildung dieser Cr-Carbide bewirkt, daß Cr in den Carbiden konzentriert ist, was dazu führt, daß die Cr-Konzentration in der Ferritphasenmatrix in der Nähe der Carbide unzureichend ist.

Als Ergebnis weiterer Untersuchungen wurde gefunden, daß die Korrosion des ferromagnetischen Anteils von einer Schicht als Ausgangspunkt beginnt, die in ihrer Cr-Konzentration in der Nähe der Cr-Carbide mangelhaft ist, und daß die Korrosionsbeständigkeit des ferromagnetischen Anteils und somit die Korrosionsbeständigkeit des magnetischen Verbundmaterials durch Erhöhen der in dem magnetischen Verbundmaterial enthaltenen Menge von Cr auf mehr als 16 Gew.-%, wodurch die Cr-Konzentration der Ferritphasenmatrix auf nicht weniger als 12 Gew.-% steigt, wesentlich verbessert werden kann.

JP 9-228004 A offenbart, daß es schwierig ist, das Austenit in dem nicht-magnetischen Anteil zu bilden, wenn die Cr-Konzentration 16 % übersteigt, weil die Ferritstruktur bei solch hohen Cr-Konzentrationen stabil wird.

Die Erfinder haben früher in Betracht gezogen, daß, weil Cr ein Ferrit bildendes Element ist, die Ferritphase stabil wird, wenn die Cr-Konzentration 16 % übersteigt, und es deshalb schwierig ist, die nicht-magnetische Phase von Austenit zu erhalten, selbst wenn ein Lösungsglühen durchgeführt wird. Überraschenderweise haben sie nun jedoch herausgefunden, daß eine Austenitphase mit einer Permeabilität (μ) von nicht mehr als 2 erhalten wird, wenn ein Material mit einer Cr-Konzentration über 16 % einem Lösungsglühen bei 1250 °C während 10 Minuten unterworfen wird.

Folglich haben die Erfinder herausgefunden, daß, wenn nach dem Lösungsglühen eine Wasserkühlung in einem Temperaturbereich von 1050 bis 1300 °C in dem Herstellverfahren eines magnetischen Verbundelements durchgeführt wird, eine Austenitisierung möglich ist, mit anderen Worten, daß ein nicht-magnetischer Anteil erhalten werden kann.

Des weiteren haben die Erfinder herausgefunden, daß es durch Glühen bei einer Temperatur unter dem A3-Umwandlungspunkt nach der Warmverformung, der Kaltverformung und dem weiteren Glühen bei einer Temperatur unter dem A3-Umwandlungspunkt, möglich ist, Carbide in dem ferromagnetischen Anteil mit einer maximalen Korngröße im Bereich von 0,1 bis 20 μm zu dispergieren, so daß die Korrosionsbeständigkeit ohne Beeinträchtigung der herkömmlichen magnetischen Eigenschaften verbessert werden kann, selbst wenn Cr in Mengen zugegeben wird, die 16 % übersteigen, wenn sie nicht mehr als 25,0 % betragen.

Die vorliegende Erfindung stellt ein magnetisches Verbundelement mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit zur Verfügung, das eine chemische Zusammensetzung hat, die, bezogen auf das Gewicht, im wesentlichen aus 0,30 bis 0,80 % C, mehr als 16,0 %, aber nicht mehr als 25,0 % Cr, 0,1 bis 4,0 % Ni, 0,01 bis 0,06 % N, mindestens einem der Elemente Si, Mn und Al in einer Menge von nicht mehr als insgesamt 2,0 %, sowie Eisen und Verunreinigungen als Rest besteht, und das einen ferromagnetischen Anteil und einen nicht-magnetischen Anteil hat.

Das erfindungsgemäße magnetische Verbundelement hat die magnetischen Eigenschaften, das die maximale Permeabilität (μ_m) des ferromagnetischen Anteils nicht weniger als 200 und die Permeabilität (μ) des nicht-magnetischen Anteils nicht mehr als 2 ist.

Das erfindungsgemäße magnetische Verbundelement hat einen ferromagnetischen Anteil mit einer maximalen Korngröße der Carbide, die so gesteuert ist, daß sie im Bereich von 0,1 bis 20 μm liegt.

Die maximale Korngröße der Carbide in dem ferromagnetischen Anteil des erfindungsgemäßen magnetischen Verbundelements ist vorzugsweise so gesteuert, daß sie im Bereich von 5 bis 20 μm liegt.

Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen magnetischen Verbundelements umfaßt die Stufen der Warmverformung eines Materials für dieses magnetische Verbundelement, des Glühens des Materials bei einer Temperatur unter der A3-Umwandlungstemperatur, der Kaltverformung und des erneuten Glühens bei einer Temperatur von unter der A3-Umwan dungstemperatur, wobei ein ferromagnetischer Körper erhalten wird, und das lokale Erwärmen und Abkühlen eines Teils des so erhaltenen ferromagnetischen Körpers, wobei ein nicht-magnetischer Anteil gebildet wird. Durch dieses Verfahren kann ein magnetisches Verbundelement mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit erhalten werden.

Bei diesem Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Verbundelements mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit ist die maximale Korngröße der Carbide in dem vorstehend genannten ferromagnetischen Anteil vorzugsweise so gesteuert, daß sie im Bereich von 0,1 bis 20 μm, stärker bevorzugt im Bereich von 5 bis 20 μm liegt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

1 ist eine Mikrophotographie, die ein Beispiel des erfindungsgemäßen magnetischen Verbundanteils zeigt.

Eingehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Wie vorstehend beschrieben, ist ein wichtiges Merkmal der vorstehenden Erfindung, daß, um die Korrosionsbeständigkeit eines ferromagnetischen Anteils des magnetischen Verbundelements, das Ferrit und Cr-Carbide enthält, zu verbessern, die Menge des Cr, das in dem Grundmaterial des magnetischen Verbundelements enthalten ist, auf Konzentrationen von mehr als 16 Gew.-% erhöht wird, wodurch die Cr-Konzentration in der Ferritphasenmatrix in der Nähe der Carbide auf nicht weniger als 12 % erhöht wird.
Die Gründe für die eingeschränkte chemische Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
Cr ist das wichtigste Element der vorliegenden Erfindung, das in der Matrix in einem Mischkristallzustand vorliegt und teilweise in Carbide überführt wird, wodurch die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der vorliegenden Erfindung sichergestellt werden. Der Grund dafür, daß der Bereich der Cr-Konzentration der vorliegenden Erfindung höher als 16,0 %, aber nicht höher als 25,0 % ist, besteht darin, daß die Cr-Konzentration der Ferritphasenmatrix in der Nähe der Cr-Carbide nicht höher als 12,0 % wird, wenn die Cr-Konzentration der vorliegenden Erfindung nicht höher als 16,0 % ist. Auf der anderen Seite kann ein Ferromagnetismus mit einer maximalen Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 nicht erhalten werden, wenn die Cr-Konzentration der vorliegenden Erfindung 25,0 % übersteigt. Der stärker bevorzugte Bereich der Cr-Konzentration ist höher als 16,0 %, aber nicht höher als 20,0 %.
C ist ein wichtiges Element, das Carbide bildet und die Festigkeit einer Legierung auf Basis von C-Ni-Cr-Fe, die die Basis der vorliegenden Erfindung ist, sicherstellt. C ist auch ein Element, das zur Stabilisierung von Austenit beiträgt. Wenn die C-Konzentration niedriger als 0,30 % ist, wird es schwierig, eine Austenitstruktur zu erhalten, die bei einer Temperatur unter Raumtemperatur stabil ist, wenn sie nach dem Erwärmen auf über die Austenitumwandlungstemperatur abgekühlt wird. Auf der anderen Seite wird bei einer C-Konzentration, die 0,80 % übersteigt, die Kaltverformung schwierig, weil die Materialien zu hart werden. Aus diesem Grund ist der Bereich der C-Konzentration in der vorliegenden Erfindung 0,30 bis 0,80 %. Der stärker bevorzugte Bereich der C-Konzentration ist 0,45 bis 0,65 %.
Ni ist ein Element, das den Ms-Punkt des nicht-magnetischen Anteils wirksam senkt. Der Grund dafür, daß der Bereich der Ni-Konzentration der vorliegenden Erfindung 0,1 bis 4,0 % ist, liegt darin, daß der Ms-Punkt des nicht-magnetischen Anteils bei Ni-Konzentrationen von weniger als 0,1 nicht leicht sinkt, während bei Ni-Konzentrationen, die 4,0 % übersteigen, die Bildung schwierig wird, und es schwierig wird, gute weichmagnetische Eigenschaften zu erhalten.
N ist ein Element, daß als Austenit bildendes Element die gleiche Wirkung wie Ni hat. Der Grund dafür, daß die N-Konzentration der vorliegenden Erfindung 0,01 bis 0,06 % ist, liegt darin, daß die Wirkung auf die Senkung des Ms-Punkts des nicht-magnetischen Anteils bei N-Konzentrationen von weniger als 0,01 % gering ist, während sich die Formbarkeit wegen der übermäßigen Härte bei 0,06 % übersteigenden N-Konzentrationen verschlechtert. Im übrigen kann das erfindungsgemäße Element mindestens eines der Elemente Si, Mn und Al als Desoxidationsmittel in einer Menge von insgesamt nicht mehr als 2 % enthalten, solange die magnetischen Eigenschaften dadurch nicht beeinträchtigt werden.
Im folgenden werden als nächstes die Gründe für die eingeschränkte Permeabilität der Anteile der erfindungsgemäßen Elemente beschrieben.
Das erfindungsgemäße Element ist aus einem ferromagnetischen Anteil und einem nicht-magnetischen Anteil zusammengesetzt. Der Grund dafür, daß die maximale Permeabilität (μ_m) des ferromagnetischen Anteils der vorliegenden Erfindung nicht höher als 200 ist, liegt darin, daß dieser Bereich eine notwendige Eigenschaft eines Elements einer Ölsteuervorrich tung ist, wobei der Einsatz in Ölsteuervorrichtungen eine der Anwendungen des erfindungsgemäßen magnetischen Verbundelements ist.
Der Grund dafür, daß die Permeabilität (μ) des nicht-magnetischen Anteils der vorliegenden Erfindung nicht höher als 2 ist, liegt darin, daß der magnetische Fluß leicht fließt, wenn dieser Bereich überschritten wird, mit dem Ergebnis, daß dieser Anteil als solcher kein nicht-magnetischer Anteil mehr ist.
Als nächstes werden im folgenden die Gründe für die eingeschränkte maximale Korngröße der Carbide beschrieben.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß die maximale Korngröße der Carbide des ferromagnetischen Anteils so gesteuert wird, daß sie im Bereich von 0,1 bis 20 μm liegt. Der Grund dafür liegt darin, daß die Menge an C, das in der Ferritphasenmatrix in einem Mischkristallzustand vorliegt, dann zu hoch wird, wenn die Korngröße weniger als 0,1 μm ist, und es unmöglich ist, eine maximale Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 zu erhalten, die für den ferromagnetischen Anteil erforderlich ist. Auf der anderen Seite wird, wenn die maximale Korngröße der Carbide 20 μm übersteigt, die Formbarkeit beeinträchtigt und zur gleichen Zeit wird die Menge an C unzureichend, die in der Ferritphasenmatrix in einem Mischkristallzustand vorliegt, was dazu führt, daß eine nicht-magnetische Austenitphase nicht leicht erhalten werden kann, selbst wenn das Lösungsglühen durchgeführt wird. Der bevorzugte Bereich der maximalen Korngröße der Carbide ist 5 bis 20 μm.
Wenn in der vorliegenden Erfindung die maximale Korngröße der Carbide des vorstehend genannten ferromagnetischen Anteils insbesondere so gesteuert wird, daß sie im Bereich von 5 bis 20 μm liegt, ist es einfach, solche magnetischen Eigenschaften zu erhalten, wie die maximale Permeabilität (μ_m) des ferromagnetischen Anteils von nicht weniger als 230. Daher ist dieser Bereich besonders bevorzugt.
Im folgenden wird der Grund für die Einschränkungen bezüglich des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens beschrieben.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Warmverformung ein wichtiges Verfahren zum Steuern der maximalen Korngröße der Carbide, und die Erhitzungstemperatur ist besonders bevorzugt 900 bis 1100 °C. Der Grund dafür liegt darin, daß die Menge an C, die in der Matrix in einem Mischkristallzustand vorhanden ist, bei einer Erhitzungstemperatur von weniger als 900 °C gering ist und die maximale Korngröße der Carbide 20 μm übersteigt, während die Menge an C im Mischkristallzustand bei 1100 °C übersteigenden Temperaturen zu hoch wird und Carbide mit einer maximalen Korngröße von nicht weniger als 0,1 μm nicht erhalten werden können.
Ferner liegt der Grund dafür, daß das Glühen bei einer Temperatur nicht über dem A3-Umwandlungspunkt nach der Warmverformung durchgeführt wird, darin, daß die Carbide veranlaßt werden zu wachsen, wodurch die Härte des Elements verringert wird und die darauffolgende Kaltverformung erleichtert wird. Mit anderen Worten liegt der Grund darin, daß das Wachstum der Carbide bei Temperaturen von höher als dem A3-Umwandlungspunkt unzureichend ist und damit die Wirkung des Glühens auf die Verringerung der Härte gering ist.
Der A3-Umwandlungspunkt in der vorliegenden Erfindung ist die Temperatur, bei der die Ferritphase beginnt, sich in die Austenitphase umzuwandeln. Diese Temperatur variiert in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung des Materials.
Die A3-Umwandlungstemperatur sinkt, wenn die Menge an zugegebenem C, Ni, N usw., die Austenit formende Elemente sind, erhöht wird. Auf der anderen Seite steigt die A3-Umwandlungstemperatur, wenn die Menge an zugegebenem Cr, das ein Ferrit bildendes Element ist, erhöht wird. In dem Bereich der chemischen Zusammensetzung des in der vorliegenden Erfindung genannten Materials liegt der A3-Umwandlungspunkt im Bereich von 650 bis 1000 °C.
Der Grund dafür, daß die Kaltverformung durchgeführt wird, liegt darin, daß die verformungsinduzierte Ausfällung von Carbiden durch Verformen des Elements auftritt, und sie wirksam ist, einen Verarbeitungsanteil von 40 bis 90 % einzunehmen.
Der Grund dafür, daß nach der Kaltverformung erneut bei einer Temperatur nicht über dem A3-Umwandlungspunkt geglüht wird, liegt darin, daß die Carbide, die während der Kaltverformung präzipitieren, veranlaßt werden zu wachsen, wodurch die maximale Korngröße der Carbide im Bereich von 0,1 bis 20 μm stabilisiert wird.
Der stärker bevorzugte Bereich des durchzuführenden Glühens nach der Warmverformung und der Kaltverformung ist von dem A3-Umwandlungspunkt bis zu einer Temperatur von weniger als dem A3-Umwandlungspunkt bei 200 °C.
Die Korngröße der Carbide kann in einfacher Weise durch Durchführen des vorstehend genannten erfindungsgemäßen Verfahrens so gesteuert werden, daß sie im Bereich von 5 bis 20 μm liegt.
Als Verfahren zum Bereitstellen eines nicht-magnetischen Anteils in einem Teil des Elements, der durch das vorstehend genannte Verfahren ferromagnetisch gemacht wird, ist es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß ein Teil des Elements teilweise erhitzt und einem Lösungsglühen durch Hochfrequenzerwärmen, Lasererwärmen usw., unterworfen und danach rasch abgekühlt wird. Das Lösungsglühen ist insbesondere im Temperaturbereich von 1050 bis 1300 °C, bei dem die Austenitphase erhalten wird, wirksam. Es ist ferner bevorzugt, daß als Kühlverfahren eine rasche Abkühlung durch Wasserkühlung usw. unmittelbar nach dem Erwärmen durchgeführt wird.
Selbst wenn die Menge des zugegebenen Cr erhöht wird, ermöglicht in der vorliegenden Erfindung das vorstehend genannte Herstellverfahren, daß der nicht-magnetische Anteil leicht in dem ferromagnetischen Körper ohne Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften gebildet werden kann, und erlaubt gleichzeitig die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des ferromagnetischen Anteils.
Beispiel 1:
Da in der vorliegenden Erfindung der Cr-Gehalt wichtig ist, wurden 10 kg-Barren mit verschiedenen Cr-Gehalten durch Vakuumschmelzen erhalten. Die Barren wurden dann geschmiedet und bei 1000 °C warmgewalzt, wobei Platten mit 4 mm Dicke erhalten wurden. Das Material wurde bei 780 °C unter der A3-Umwandlungstemperatur heißgeglüht, die Oxidablagerung wurde entfernt, und Folien von 1,5 mm Dicke wurden durch Kaltwalzen erhalten. Tabelle 1 zeigt die chemischen Zusammensetzungen der untersuchten Elemente.
In den Elementen Nr. 1 bis 7 waren die Mengen an zugegebenem C, Si, Ni, Mn usw. fast gleich, und die Menge an zugegebenem Cr wurde variiert. Die Menge an zugegebenem Cr wurde im Element Nr. 6 verringert und im Element Nr. 7 erhöht.
Das Element Nr: 8 ist das in DE 196 50 710 A1 beschriebene magnetische Verbundelement.
Tabelle 1

* Gew.-%

Dieses kaltgewalzte Material wurde bei 780 °C unter dem A3-Umwandlungspunkt heißgeglüht und ferromagnetisch gemacht. Ein Teil der erhaltenen Probe wurde durch Hochfrequenzerwärmen erhitzt und 10 Minuten bei etwa 1250 °C gehalten und danach mit Wasser abgekühlt. Auf diese Weise wurde eine Probe erhalten, die teilweise nicht-magnetisch geworden war. Die Oberfläche dieser Probe wurde mit Papier poliert, und der Salzsprühtest wurde dann nach dem in JIS Z2371 beschriebenen Verfahren durchgeführt, um aus dem Verrostungszustand der Probenoberfläche die Korrosionsbeständigkeit zu beurteilen. Bei der vorliegenden Erfindung wurde als Index der Korrosionsbeständigkeit Salz auf die Probe während 100 Stunden gesprüht, und die Korrosionsbeständigkeit wurde daraufhin beurteilt, ob Rost auf der Oberfläche des Elements beobachtet wurde oder nicht. Das Ergebnis der Beurteilung ist in Tabelle 2 durch die Zeichen o und x angegeben.
Die Cr-Konzentration der Ferritphase in der Nähe der Carbide des ferromagnetischen Anteils wurde mit einem Röntgenstrahl-Mikroanalysiergerät gemessen, und die Größe der Cr-Carbide wurde beobachtet. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß die Cr-Carbide aller Elemente eine maximale Korngröße von etwa 7 μm haben. Die Mikrostruktur des ferromagnetischen Anteils des Elements Nr. 2 ist in 1 als Beispiel der Beobachtung von Carbiden gezeigt.
Ferner wurde die maximale Permeabilität (μ_m) in Anteilen, die nicht die wärmebehandelten Zonen sind, die durch das Hochfrequenzerwärmen erhalten werden, untersucht, und die magnetischen Eigenschaften des ferromagnetischen Anteils wurden beurteilt. Auf der anderen Seite wurde durch Röntgenbeugungsanalyse festgestellt, daß die Phase, die im wesentlichen aus erhalten gebliebenem Austenit zusammengesetzt ist, in dem nicht-magnetischen Anteil gebildet wird, der durch das Hochfrequenzerwärmen erhalten wird, und die Permeabilität (μ) und der Ms-Punkt des nicht-magnetischen Anteils wurden gemessen. Ein Permeameter und ein Kalorimeter vom Differential-Scanning-Typ wurden für diese Messungen eingesetzt. Die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2

o: kein Auftreten von Rost
x: Auftreten von Rost

In dem nicht-magnetischen Anteil wurde auf der Probenoberfläche keines der Elemente Rost beobachtet, was in Tabelle 2 gezeigt ist. In den Proben der erfindungsgemäßen Elemente mit einem Cr-Gehalt von mehr als 16,0 %, aber nicht mehr als 25,0 %, wurde die Cr-Konzentration der ferromagnetischen Ferritphase bei nicht weniger als 12,0 % gehalten, wobei wie im nicht-magnetischen Anteil kein Rosten beobachtet wurde, und es zeigte sich gute Korrosionsbeständigkeit. Es wurde festgestellt, daß die hervorragenden ferromagnetischen Eigenschaften mit einer maximalen Permeabilität (μ_m) von mehr als 200 in dem ferromagnetischen Anteil erhalten wurden, und daß die Permeabilität (μ) des nicht-magnetischen Anteils nicht mehr als 2 war.
In den Proben des erfindungsgemäßen Elements sind die Permeabilität (μ) und der Ms-Punkt in dem nicht-magnetischen Anteil mit denen des in JP-A-9-157802 offenbarten magnetischen Verbundelements, d.h., Element Nr. 8, fast identisch. Somit ist es offensichtlich, daß in dem erfindungsgemäßen Element die Eigenschaften des nicht-magnetischen Anteils, die für ein magnetisches Verbundelement erforderlich sind, aufrechterhalten werden können. Auf der anderen Seite wird in den Elementen Nr. 6 und Nr. 8 mit einem 16,0 % nicht übersteigenden Cr-Gehalt in dem ferromagnetischen Anteil Rost beobachtet, obwohl hervorragende magnetische Eigenschaften erhalten werden. Somit ist es offensichtlich, daß die Elemente Nr. 6 und 8 dem erfindungsgemäßen Element in ihrer Korrosionsbeständigkeit unterlegen sind. Es ist ersichtlich, daß in der Probe Nr. 7 mit einem 25,0 % übersteigenden Cr-Gehalt eine maximale Permeabilität (μ_m) von 200 in dem ferromagnetischen Anteil nicht erhalten werden kann, obwohl hervorragende Korrosionsbeständigkeit erreicht wird.
Beispiel 2:
Die maximale Korngröße der Carbide in dem ferromagnetischen Anteil ist in der vorliegenden Erfindung ebenfalls wichtig. Deshalb wurde bei dem in Tabelle 1 gezeigten Element Nr. 2, das eines der erfindungsgemäßen Elemente ist, die Warmverformungstemperatur im Bereich von 850 bis 1150 °C variiert, und die Korrosionsbeständigkeit und die magnetischen Eigenschaften wurden durch Messung der maximalen Korngröße der Carbide in dem ferromagnetischen Anteil untersucht. Nachdem das Element spiegelglatt poliert worden war, wurden chemisch geätzte Proben unter einem Rasterelektronenmikroskop in mehr als 10 Bereichen bei einer Vergrößerung von 3000 beobachtet, und die maximale Korngröße der Carbide wurde beobachtet. Das Herstellverfahren für das Element, außer die Warmverformungstemperatur, und die Untersuchungsverfahren für die Korrosionsbe ständigkeit und die magnetischen Eigenschaften sind dieselben wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse der Untersuchung sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3

o: kein Auftreten von Rost
x: Auftreten von Rost

Aus Tabelle 3 geht hervor, daß das Element Nr. 2 bei allen Warmverformungstemperaturen hervorragende Korrosionsbeständigkeiten zur Verfügung stellt.
Ferner ist in den Elementen Nr. 11 bis 14, deren maximale Korngröße der Carbide dahingehend gesteuert wurde, daß sie im Bereich von 0,1 bis 20 μm liegt, die Korrosionsbeständigkeit hervorragend, und die Erfordernisse für die magnetischen Eigenschaften sind erfüllt, d.h. eine maximale Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 in dem ferromagnetische Anteil und eine Permeabilität (μ) von nicht mehr als 2 in dem nicht-magnetischen Anteil. Unter anderen haben die Elemente Nr. 11 und 12, in denen die maximale Korngröße der Carbide dahingehend gesteuert wurde, daß sie im Bereich von 5 bis 20 μm liegt, hervorragende magnetische Eigenschaften mit einer maximalen Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 230 in dem ferromagnetischen Anteil.
Auf der anderen Seite kann im Element Nr. 15, dessen maximale Korngröße der Carbide unter 0,1 μm ist, eine maximale Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 in dem ferromagnetische Anteil nicht erhalten werden, obwohl hervorragende Korrosionsbeständigkeit und nicht-magnetische Eigenschaften erhalten werden.
Umgekehrt ist es offensichtlich nicht möglich, in dem Element Nr. 16, dessen maximale Korngröße der Carbide 20 μm übersteigt, einen nicht-magnetischen Anteil mit einer Permeabilität (μ) von höchstens 2 zu erhalten, obwohl hervorragende Korrosionsbeständigkeit und ferromagnetische Eigenschaften erhalten werden. Es ist auch offensichtlich, daß Warmverformungstemperaturen zwischen 900 und 1100 °C zum Steuern der maximalen Korngröße der Carbide in den Bereich von 0,1 bis 20 μm wirksam sind.
Erfindungsgemäß ist es möglich, in einem einzigen Material mit einem ferromagnetischen Anteil und einem nicht-magnetischen Anteil durch die Erhöhung des Cr-Gehalts einer Legierung auf Basis von C-Ni-Cr-Fe auf mehr als 16,0 %, aber nicht mehr als 25,0 %, und Durchführen der Warmverformung und des Lösungsglühens in einem geeigneten Temperaturbereich die Korrosionsbeständigkeit des ferromagnetischen Anteils, der aus Ferrit und Carbiden zusammengesetzt ist, erheblich zu verbessern und einen stabilen nicht-magnetischen Anteil mit denselben magnetischen Eigenschaften wie in den herkömmlichen Materialien zu erreichen. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine Technik bereit, die für den Einsatz eines magnetischen Verbundelements in einer Ölsteuervorrichtung in einem Kraftfahrzeug unerläßlich ist.

Claims

Magnetisches Verbundelement mit einer chemischen Zusammensetzung, die, bezogen auf das Gewicht, im wesentlichen aus 0,30 bis 0,80 % C, mehr als 16,0 % aber nicht mehr als 25,0 % Cr, 0,1 bis 4,0 % Ni, 0,01 bis 0,06 N, mindestens einem der Elemente Si, Mn und Al in einer Menge von nicht mehr als insgesamt 2,0 %, sowie Eisen und Verunreinigungen als Rest besteht, das einen ferromagnetischen Anteil und einen nicht-magnetischen Anteil hat.
Verbundelement nach Anspruch 1, wobei der ferromagnetische Anteil eine maximale Permeabilität (μ_m) von nicht weniger als 200 und der nicht-magnetische Anteil eine Permeabilität (μ) von nicht mehr als 2 hat.
Verbundelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der ferromagnetische Anteil eine maximale Korngröße der Carbide hat, die so gesteuert ist, daß sie im Bereich von 0,1 bis 20 μm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 μm, liegt.
Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Verbundelements mit einer chemischen Zusammensetzung, die, bezogen auf das Gewicht, im wesentlichen aus 0,30 bis 0,80 % C, mehr als 16,0 % aber nicht mehr als 25,0 Cr, 0,1 bis 4,0 % Ni, 0,01 bis 0,06 % N, mindestens einem der Elemente Si, Mn und Al in einer Menge von nicht mehr als insgesamt 2,0 %, sowie Eisen und Verunreinigungen als Rest besteht, wobei ein Material warmverformt, bei einer Temperatur unter der A3-Umwandlungstemperatur geglüht, kaltverformt und bei einer Temperatur nicht über der A3-Umwandlungstemperatur geglüht wird, so daß ein ferromagnetischer Körper entsteht, und ein Teil des ferromagnetischen Körpers lokal erwärmt und abgekühlt wird, wodurch ein nicht-magnetischer Anteil gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der ferromagnetische Anteil eine maximale Korngröße der Carbide hat, die so gesteuert ist, daß sie im Bereich von 0,1 bis 20 μm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 μm, liegt.
Verwendung des magnetischen Verbundelements nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein Betätigungselement, insbesondere ein solches für Kraftstoffe und Hydrauliköle.