DE2018462A1 - Magnetischer Werkstoff hober Festigkeit und Zähigkeit - Google Patents

Magnetischer Werkstoff hober Festigkeit und Zähigkeit

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DE2018462A1 DE19702018462 DE2018462A DE2018462A1 DE 2018462 A1 DE2018462 A1 DE 2018462A1 DE 19702018462 DE19702018462 DE 19702018462 DE 2018462 A DE2018462 A DE 2018462A DE 2018462 A1 DE2018462 A1 DE 2018462A1
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Klaus Dr.-Ing.; Lipp Hans-Jochen Dipl.-Ing.; 6078 Neu-Isenburg. P Detert
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • C22C38/105—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt containing Co and Ni
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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Description

Licentia
Patent-Verwaltungs-GmbH
Frankfürt/Main, Theodor-Storn-Kai 1
Schub/er F 70/33
Magnetischer Werkstoff hoher Festigkeit und Zähigkeit
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Werkstoff
hoher Festigkeit und Zähigkeit.
In Hysteresemotoren mit hoher Umdrehungszahl, wie sie beispielsweise für Gas-Ultrazentrifugen verwendet werden, wird für den Rotor ein Werkstoff benötigt, der neben
guten magnetischen Eigenschaften auch hohe Festigkeit und Zähigkeit haben soll. Gefordert wird eine Koerzitivkraft?*» kO Oe, eine Festigkeit von mindestens 150 kp/mm" Streckgrenze und eine solche Zähigkeit, daß der Rotor hei kleinen Werkstoffehlern nicht auseinander platzt. Der Rotor wird beispielsweise als Ringscheibe ausgebildet.
109846/0628
Es ist bekannt, als Werkstoff für die Ringacheiben eine kobalthaltige Legierung (Vicalloy) zu verwenden. Bei diesem Material sind die geforderten Festigkeiten jedoch nur bei starker Kaltverformung zu erreichen, so daß sich die Verwendung dieses Materials lediglich auf relativ dünne Scheiben beschränkt (Stärke etwa i,8 bis 2,J> mm) , die aus kalt verformten Bändern hergestellt sind, deren Zähigkeit jedoch außerordentlich goring ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff zu schaffen, der neben der erforderlichen Festigkeit die notwendige Zähigkeit und Koerzitivkraft hat.
Oiese Aufgabe wird erfindungsgomäß dadurch gelöst, daß ein martensitaushärtender Stahl auf Eisen-Nickel-, Eisen-Chrom- oder Eisen-Mangan-Basis verwendet wird, der zur Verbesserung seiner magnetischen Eigenschaften zusätzlich zur Aushärtungsglühung oder ausschließlich einer Wärmebehandlung oberhalb 500 C unterworfen ist.
Zweckdienliche Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert»
109846/0678
Die übliche Behandlung eines bekannten martensitaushärtenden l8 % Ni-, 8 % Co-, 5 % Mo- Stahles besteht zusammengefaßt darin, daß der Stahl nach dem Walzen eine Stünde bei 8Ί0 C austenitisiert wird und die hohe Festigkeit durch eine dreistündige Aushärtung bei 48O°C xmd anschließende Abkühlung an Luft erzielt wird. Es ergeben sidiv dabei folgende Eigenschaften:
Koerzitivfeldstärke Hc = l8 bis 20 Oe Harte HV. 10 = λ/ 56O kp/mm2
Streckgrenze C n o = .-v 175 kp/mm
Bruchfestigkeit <^ „ = λ/ 190 kp/mm Dehnung £ « ^ 9 bis 10 %
Einschnürung y> = .^/ 53 %
Dieses Material hat zwar durch die Ausscheidungshärtung bei 48O°C die notwendige Festigkeit und auch Zähigkeit, jedoch nicht die erforderliche Koerzitivkraft.
Wird das Material nun zusätzlich einer Wärmebehandlung unterworfen, so wird dadurch eine Vergrößerung der Koerzitivkraft erzielt, so daß das Material nunmehr auch als hochfester Hagnetwerkstoff eingesetzt werden kann.
109846/06?8
Beispiel 1: .
Werkstoff: martensitaushärtender l8% Ni-Stahl Analyse: 0,015 % C, 4,95 % Mo, 17,85 % Ni,
8,0 Ji.Co, 0,1 % Al, 0,36 % Ti Ausgangszustand: 1 h bei 8l0°C austenitisiert Zusätzliche Glühbehandlung: 30 min bei 600°C Eigenschaften: Koerzitivfeldstärkft Hc = 50 Oe
Härte HV 10 = 470 kp/mm
Streckgrenze <s = 150 kp/mm
Bruchfestigkeit O ß = 155 kp/mm
Dehnung ti = 13, 9 <i£
£t /Q
Eins elinürung γ a 38 %
Beispiel 2:
der gleiche Werkstoff mit der gleichen Zusammensetzung
Glühbehandlung: 45 min bei 600°C + 16 h bei 45O°C
Eigenschaften: Koerzitivfeidstärke Hc = 62 Oe
Härte HV 10 =511 kp/mm2
Bruchfestigkeit d ß = 'ν. 170 "
Beispiel 3:
der gleiche Wox'kstoff
Glühbehandluiig: 2 h bei 65O0C + 30 min bei 8l0°C
+3h bei 48O°C
109846/0R?8
■- 5 -
2018A62
Eigenschaftens Koerzitivfeldstärke Hc a 43 Oe
Härte HV 10 a 560 kp/mm
Streckgrenze ^0 ^ a 188 0
kp/mm
Bruchfestigkeit ^g a I94 kp/mm
Dehnung & a 14, L
Einschnürung yi a 48 ? i
Durch die errinduiigsgemäße Glühbehandlung bei Temperaturen oberhalb 5000C wird erreicht, daß neben der zur Erzielung der hohen festigkeit erforderlichen Ausscheidungshärtung ein diffusionsbedingter Zerfall des Martensits bewirkt wird. Die feinen Teilchen des Austenits in der ferritischen Grundmatrix bewirken die Erhöhung der Koerzitivkraft.
Eine optimale Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Legierung wird durch folgende Legierungsgehalte erzielt:
Ni zwischen 12 bis l6 % Co 10 bis 20 %
Pe Rest
Ni kann teilweise oder vollständig durch Cr oder Mangan ersetzt werden,
109846/0678
Eine weitere Verbesserung der magnetischen Eigenschaften kann durch folgende Zusätze allein oder in Kombination erzielt werden:
Titan, Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram, Vanadin, Beryllium, Aluminium
Patentansprüche
109846/0628

Claims (3)

2018A62 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frnr.kfiu-t/Main , Tlieodor-Stern-Kai 1 Schub/er . F 70/33 Patentansprüche
1. Magnetischer Werkstoff hoher Festigkeit und Zähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein martensitaushärtender Stahl auf Eisen-Nickel-, Eisen-Chrom- oder Eisen-Mangan-Basis verwendet ist, der zur Verbesserung seiner magnetischen Eigenschaften zusätzlich zur Aushärtungsglühung oder ausschließlich einer Wärmebehandlung oberhalb 5OO C unterworfen ist.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für dio Zusammensetzung foü gtiiidu Legierungsgehalte gewühlt bind:
109846/0678
- (Patentansprüche)
Ni zwischen 12 und l6 % Co 10 bis 20 %
Fe Rest
3. Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ni teilweise oder vollständig durch Cr oder Mn ersetzt i^t.
k. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Zusätze allein oder in Kombination verwendet sind:
Titan, Niob, Molybdän, Wolfram, Tantal, Vanadin, Beryllium, Aluminium
109846/0628
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