DE2165052A1

DE2165052A1 - Magnetischer Werkstoff und Verfahren zur Wärmebehandlung eines daraus hergestellten Körpers

Info

Publication number: DE2165052A1
Application number: DE19712165052
Authority: DE
Inventors: Hideo Tokio; Honma Motofumi Sendaishi; Nakamura Kyuzo Shimoinagun Naganoken; Minagawa Akira Maebashishi Gunmaken; Inoue Kiyoshi Tokio; Kaneko (Japan)
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1972-07-20
Also published as: GB1367174A; NL171286B; NL171286C; US3806336A; DE2165052C3; NL7118005A; DE2165052B2

Description

Pats nts η wälta Dlpl.-Ing. Fi. c: '. ". T ~Z. san· DIpI-In^. K. LA"»:.-'^J.-SCHT

Dr.-lng. R. E3 :.: C Y Z Jr. München 22, Steinsdorfstr. 10

581-18.O79P 28. 12. 1971

INOUE-JAPAX RESEARCH INC., Yokohamashi, Kanagawa (Japan)

und Hideo KANEKO, Tokio (Japan)

Magnetischer Werkstoff und Verfahren zur Wärmebehandlung eines daraus hergestellten Körpers

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Werkstoff und ein Verfahren zur Wäimebehandlung von daraus hergestellten Körpern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Legierungssystem zu entwickeln, das ausgezeichnete magnetische Eigenschaften, insbesondere "magnetische Härte",

₅81-(1₃₅₂)-ΤΡΒΚΟ

BAD ORiQiNAL

d. h. hohe Koerzitivkraft und hohes magnetisches Energieprodukt liefert und gleichwohl von geringem Aufwand an Materialkosten und guter Verarbeitbarkeit ist und ein verhältnismäßig einfaches Herstellverfahren erfordert.

Die Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß ein bestimmtes binäres metallisches System die "Metastabilitätsgrenze" oder "Splnodale" aufweist, die thermodynamisch als Ort des Verschwindens der zweiten Ableitung der freien

^ Helmholtz-Energie hinsichtlich der Zusammensetzung des Systems definiert wird. Wenn eine Hochtemperatürphase der Legierung von homogenem Einphasenaufbau in einen niederen Temperaturbereich innerhalb der Spinodale gebracht wird, wandelt sie sich in eine Struktur aus zwei getrennten Phasen um, wobei die Phasentrennung "Spinodalzersetzung" genannt wird. Die zersetzte Legierung hat allgemein eine periodische Mikrostruktur in der Größenordnung von Hunderten von Angstrom, die aus zwei verschieden zusammengesetzten isomorphen Phasen besteht, wobei eine Phase in der Formfeiner Ausscheidungen gleichmäßig in einer anderen Phase verteilt ist, die die Matrix bildet. Man beobachtet, daß, wenn die erste Phase in einem solchen Mikrogefüge magnetisch und die zweite nicht magnetisch 1st, dies vorteilhafterweise dazu führt, was man Einbereichsstruktur nennen kann, wodurch ein hochkoerzitiver bzw. -remanenter Magnetkörper erhältlich ist.

Untersuchungen unter Berücksichtigung der spinodalzersetzbaren Systeme und ausgedehnte Versuche in dieser Richtung haben gezeigt, daß eine Eisen-Chrom-Legierung, wenn sie noch Kobalt enthält und ihr gegebenenfalls noch Molybdän und/oder Wolfram In den im folgenden angegebenen Anteilen zugesetzt wird, ein verbessertes Magnetwerkstoffsystem

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liefert, in dem die magnetische Koerzitivkraft und das Energieprodukt vergleichbar mit und sogar über denen der "Alnico"-(Eisen/Aluminium/Nickel/Kobalt)-Legierungen sind, die bisher die Hauptrolle in der Dauermagnetindustrie gespielt haben. Es ist interessant festzustellen, daß die verbesserten Legierungen außer solchen ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften hinsichtlich der Metallbestandteile Vorteile geringerer Materialkosten und besserer Verarbeitbarkeit als die bekannten Legierungen bieten. Der vergleichbare Kostenvorteil ist vor allem der Abwesenheit von Nickel in den verbesserten Legierungen zuzuschreiben. Es soll auch erwähnt werden, daß die neuen Zusammensetzungen vorteilhafterweise von Aluminium oder Titan frei und daher leicht gießbar sind. Es wurde gleichfalls gefunden, daß ein Zusatz von Silizium bis zu einem gewissen Anteil die Wärmebehandlungsbedingungen vereinfacht, die zur Erzielung der spinodalen Zersetzung der verbesserten Basislegierungen erforderlich sind, ohne daß die erwünschten damit erhältlichen magnetischen Eigenschaften wesentlich nachlassen.

Gegenstand der Erfindung ist im einzelnen ein magnetischer Werkstoff auf Chrom-Kobalt-Eisen-Basis mit dem Kennzeichen, daß er gewichtsmäßig aus O bis 12 % Silizium und einer im wesentlichen aus 15 bis 35 % Kobalt, 25 bis 4o % Chrom, O bis 20 % Molybdän, 0 bis 20 % Wolfram und Rest Zl 5 % Eisen zusammengesetzten Legierung besteht.

So umfaßt die vorliegende Erfindung die ternäre Fe/Cr/Co-Legierung, in der der Chrombereich 25 bis 40 %, der Kobaltbereich 15 bis 35 % und der Eisenbereich den Rest der wesentlichen Bestandteile ausmacht, die quaternäre Fe/Cr/ Co/fyo-Legierung, worin der Chrombereich 25 bis 40 %, der Kobaltbereich 15 bis 35 %_t der Molybdänbereich bis zu 20 %

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und der Eisenbereich den Rest der wesentlichen Bestandteile ausmacht, die quaternäre Fe/Cr/Co/W-Legierung, worin der Chrombereich 25 bis 40 %, der Kobaltbereich 15 bis 35 %, der Wolframbereich bis zu 20 % und der Eisenbereich den Rest der wesentlichen Bestandteile ausmacht, und die quinäre Fe/Cr/Co/Mo/W-Legierung, worin der Chrorabereich 25 bis 40 %, der Kobaltbereich 15 bis 55 %, der Molybdänbereich bis zu 20 %, der Wolframbereich bis zu 20 % und der Eisenbereich den Rest der wesentlichen Bestandteile ausmacht, und außerdem die quaternäre Fe/Cr/Co/Si-Zusammensetzung, die quinären Fe/Cr/Co/Mo/Si- und Fe/Cr/Co/w/Si-Zusammensetzungen sowie die sexinäre Fe/Cr/Co/Mo/W/Si-Zusammensetzung, in welchen jeweils Silizium bis zu 12 % der Gesamtzusammensetzung neben der genannten Legierung vorliegt. In den einzelnen Legierungen beträgt der Kobaltbereich vorzugsweise 15 bis 30 %>, der Molybdänbereich 1 bis 5 % und der Wolframbereich 5 bis 15 oder 2 bis 7 %* Soenthält vorzugsweise die ternäre Fe/Cr/Co-Legierung 25 bis 40 % Chrom, 15 bis 30 % Kobalt und Rest Eisen, die quaternäre Fe/Cr/Co/Mo-Legierung vorzugsweise 25 bis 40 % Chrom, 15 bis 30 % Kobalt, bis zu oder 1 bis 5 % Molybdän und Rest Eisen, die quaternäre Fe/Cr/Co/ W-Legierung vorzugsweise 25 bis 40 % Chrom, 15 bis 30 % Kobalt, bis zu oder 1 bis 20 % oder insbesondere 5 bis 15 % Wolfram und Rest Eisen, die quinäre Fe/Cr/Co/Mo/W-Legierung vorzugsweise 25 bis 40 % Chrom, 15 bis 30 % Kobalt, bis zu oder 1 bis 5 % Molybdän, bis zu oder 1 bis 15 oder 20 % oder insbesondere 2 bis 7 % Wolfram und Rest Eisen. Wenn Silizium zuzusetzen ist, sollte seine Gehaltsuntergrenze 0,2 %, vorzugsweise 1 % sein. Es soll noch festgestellt werden, daß die hier angegebenen Prozentsätze Gewichtsprozentsätze sind und im folgenden die Angabe "Gewicht" vor "%ⁿ ausgelassen wird. Es sei außerdem erwähnt, daß jeder der vorstehend definierten Werkstoffe eine gewisse Menge von

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Verunreinigungen enthalten kann, die bei der Herstellung unvermeidlich eingeführt werden und die magnetischen Eigenschaften des erhaltenen Erzeugnisses praktisch nicht beeinflussen.

Das Verfahren zur Wärmebehandlung eines aus dem erfindungsgemäßen magnetischen Werkstoff mit verbesserten Eigenschaften hergestellten Körpers umfaßt erfindungsgemäß die Verfahrensschritte zur Bewirkung der spinodalen Zersetzung. Hierzu wurden, obwohl auch ein schrittweises Abkühlen zum Durchführen der Legierung von der Hochtemperaturphase durch den Mischungslückenbereich angewendet werden kann, die folgenden Schritte im besonderen Maße für geeignet befunden. Der erste Schritt besteht aus der LösungsglUhung, die eine Erhitzung auf eine Temperatur von 1200 bis l400 ⁰C für 10 Minuten bis 3 Stunden und anschließendes Abschrecken zum Unterkühlen der homogenisierten Hochtemperatürphase auf Raumtemperatur umfaßt. Der abgeschreckte Körper wird dann bei einer Temperatur zwischen 550 und 650 ⁰C, vorzugsweise zwischen 570 und 620 ⁰C 1 bis 9 Stunden getempert oder angelassen. Das Anlassen wird vorzugsweise in Stufen durchgeführt, wobei der erste Schritt in einem Erhitzen auf eine Temperatur von 550 bis 650 c, vorzugsweise zwischen 580 und 630 C für 30 Minuten bis 4 Stunden und der zweite Schritt nach Zwischenabkühlung - in einem Erhitzen auf eine Temperatur von 530 bis 630 C, vorzugsweise zwischen 570 und 600 ⁰C für 30 Minuten bis 5 Stunden besteht. Vorzugsweise wird der lösungsgeglühte oder abgeschreckte Körper vor der Anlaßbehandlung einer isothermen Behandlung in einem Magnetfeld bei einer Temperatür von 580 bis 650 ⁰C, insbesondere zwischen 600 und 640 ⁰C für 10 Minuten bis 2 Stunden in einem Magnetfeld von mehr als 2 Oersted unterworfen.

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Legierungen gemäß der Erfindung lassen sich durch Schmelzen der Bestandteilsmetalle in einem geeigneten Ofen oder Tiegel und anschließendes Gießen der Schmelze herstellen. Obgleich ein solcher Gußblock nach dem' Abarbeiten auf geeignete Abmessungen direkt den vorgenannten Wärmebehandlungsschritten unterworfen werden kann, .ist es auch möglich, den Legierungsblock in Pulverform zu zerkleinern und die Teilchen dann zu einem zusammenhängenden Körper geeigneter Form zusammenzupressen und zu sintern.

* Fig. 1 erläutert das Phasendiagramm der Eisen-^Chrom-Legierung zwecks Erklärung der spinodalen Zersetzung der Legierung, die erfindungsgemäß ausgenutzt wird. Man sieht, daß während des AbkUhlungsvorganges bei einer Zusammensetzung c die Hochtemperatureinzelphase, d. h. dieoC-phase, die hier von kubisch raumzentrierter Struktur ist, bei einer Temperatur t, daraus ausgeschiedene ^ -Phase unter Bildung einer O^ -+<T-Phase ergibt, die sich ihrerseits bei einer Temperatur tp entsprechend der MischungslUcke des Systems bei der Zusammensetzung c in zwei isomorphe Phasen, nämlich eine eisenreiche⁰''.. -Phase und eine chromreiche<5t „-Phase zersetzt, womit die spinodale Reaktion in Gang kommt, die bei einer Temperatur t-, vollendet ist. Da die**' ^-Phase magnetisch,

die o(/ -Phase dagegen nicht magnetisch ist und wegen der sehr feinen Teilchengröße (etwa 0,OJ Mikron Durchmesser) und der wünschenswert länglichen Gestalt der einzelnen O^ .-Phasenausscheidungen, die gleichmäßig verteilt und von oO p-Phasenausscheidungen umgeben sind, bildet sich das erhaltene Gefüge mit der sogenannten Einbereichsstruktur aus.

Beispiel 1;

Verschiedene Anteileverhältnisse der Fe/Cr/Co-Legierung wurden durch Schmelzen von Elektrolyteisen, Elektrolytchrom

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und handelsreinem Kobalt in einem Induktionsofen und Überführen der Schmelzen in ein Quarzrohr mit einem Durchmesser von 0,5 cm hergestellt. Jeder Gußblock wurde auf eine Länge von 3 cm geschnitten und der LösungsglUhbehandlung unterworfen, die eine Erhitzung auf 1350 C und anschließendes Abschrecken in öl umfaßte. Jede Probe wurde dann bei einer Temperatur von 610 C 6 Stunden angelassen oder getempert. Die magnetischen Hystereseschleifen der erhaltenen Körper wurden mit einem automatischen Flußanzeiger gemessen. Pig. 2 zeigt Gleichwertkurven des maximalen Energieprodukts (BH)„_ev nach Übertragung der Meßdaten

TuBiX.

auf ein Dreistoffdiagramm. Man sieht, daß man mehr als 0,5 M (Mega) Gauß-Oersted als Maximalenergieprodukt erhält, wenn der Chromgehalt im wesentlichen zwischen 25 und 4o % und der Kobaltgehalt im wesentlichen zwischen 15 und 35 % liegen, wobei der Rest Eisen ist. Die anschraffierte Zone im Dreistol'fdiagramm zeigt den Bereich, in welchem die Legierung in dem Lösungsglüh-Hochofentemperaturbereich anstelle der^ -Phase 1Γ -Phase aufweist, d.h. den Bereich, der zur spinodalen Zersetzung ungeeignet ist. Dementsprechend schließt die Definition des Zusammensetzungsbereichs für den erfindungsgemäßen Werkstoff sinngemäß natürlich diesen Bereich, ungeachtet geringer Überlappung, aus. Fig. 2 zeigt auch, daß ein besserer Kobaltbereich zwischen etwa 15 und 30 % existiert und man das beste Ergebnis bzw. das maximale Energieprodukt, das 2,6 M Gauß-Oersted erreicht, bei einer Zusammensetzung aus 45 % Eisen, 30 % Chrom und 25 % Kobalt erhält.

Beispiel 2;

Die Wirkunp; eines Zusatzes von Molybdän zur ternären Fe/Cr/Co-Legierung wurde untersucht, wobei angesichts der Tatsache, daß eine Optimalzusammensetzung der ternären Legierung entsprechend Beispiel 1 bei 25 % Kobalt liegt,

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dieser Kobaltanteil beibehalten wird, während verschiedene Mengen von Molybdän zugesetzt werden. Proben dieser Zusammensetzungen wurden.in im wesentlichen gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt und wärmebehandelt, und die Maximalenergieproduktkurven der erhaltenen Magnetkörper sind im Vierstoffdiagramm nach Fig. 3 aufgetragen. Aus dem Diagramm entnimmt man, daß ein verhältnismäßig weiter Bereich von Zusammensetzungen existiert, der ein Erreichen und/oder Übertreffen des Maximalenergieproduktwertes von 2,5 MG-Oe zuläßt. Es wurde ebenfalls gefunden, k daß das beste Ergebnis bzw. Maximalenergieprodukt, das 3*0 MG-Oe erreicht bei einer Remanenz von 8000 Gauß und einer Koerzitivkraft von 750 Oersted, erhalten wird, wenn die Legierung 3 % Molybdän, 25 % Kobalt, 31 % Chrom und Rest Eisen enthält. Allgemein wurde ermittelt, daß ein Zusatz von Molybdän im Bereich, der dem Spinodalzersetzungserfordernis genügt und so den allgemein im Diagramm durch Schraffur angedeuteten Bereich ausschließt, mehr oder weniger befriedigende magnetische Eigenschaften liefert und daß der beste Molybdänanteil in der quaternären Fe/Cr/Co/Mo/Legierung zwischen 1 und 5 % liegt.

Beispiel 3:
Die Wirkungen der Isothermen magnetischen Behandlung und des Anlaßschrittes anschließend an die Lösungsglühbehandlung auf die vorliegenden magnetischen Legierungen wurden unter Verwendung von Proben mit einer Optimalzusammensetzung aus 3 % Molybdän, 25 % Kobalt, 31 % Chrom und Rest Eisen nach dem vorigen Beispiel untersucht. Die folgende Tabelle zeigt die Remanenz Br in Gauß, die Koerzitivkraft Hc in Oersted und das maximale Energieprodukt (BH) in MGauß-Oersted von (1) einer Probe, die dem vorigen Beispiel ent-

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-Q-

spricht und einem einstufigen Anlassen bei einer Temperatur von 610 C für 6 Stunden ohne Magnetfeldbehandlung unterworfen wurde, (2) einer Probe, die bei einer Temperatur von 640 ⁰C in einem Magnetfeld von 4000 Oersted 25 Minuten getempert wurde, (3) der Probe nach (2), die anschließend bei einer Temperatur von 610 ⁰C 1 Stunde getempert wurde, und (4) der Probe nach (3), die außerdem dann noch bei einer Temperatur von 58O C 2 Stunden getempert wurde, wobei sämtliche Proben zunächst in üblicher Weise bei einer Temperatur von 1350 °C 30 Minuten lösungsgeglüht worden waren.

	(D Tempern 610⁰C 6 Stunden	(2 J Magn.Tempern 640 C 25 Min.	(3) Tempern 610 °C 1 Stunde	Tempern 580 °c 2 Stunden
Br (Gauß)	8000	10000	9200	10100
Hc (Oe)	750	370	850	8IO
BH_max(MGOe)	3,0	2,4	3,6	4,4

Aus dieser Tabelle entnimmt man, daß die isotherme Magnetfeldbehandlung und das Stufenanlassen die magnetischen Eigenschaften merklich verbessern. Fig. 4 zeigt Demagnetieierungskurven, die bei diesen Proben gemessen wurden, woraus offenbar wird, daß die Anlaßbehandlung in einem Magnetfeld auch die Reehteckigkeit der Hystereseschleife der Legierung merklich verbessert.

Beispiel 4;

Eine Probe aus 3 % Molybdän, 25

Kobalt, 31 % Chrom und

Rest Eisen wurde nach Lösungsglühung bei I350 ⁰C für 30

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Minuten zunächst bei 6M-0 ⁰C 30 Minuten in einem Magnetfeld von 4000 Oersted getempert, dann bei 600 °C 2 Stunden und schließlich bei 58O ⁰C 2 Stunden angelassen. Der so behandelte Körper hatte eine Remanenz von ΙΟβΟΟ Gauß, eine Koerzitivkraft von 835 Oersted und ein maximales Energieprodukt von 4,6 MGauß-Oersted.

Beispiel 5;

Die Wirkung eines Zusatzes von Wolfram zur ternären Fe/Cr/Co-Legierung wurde unter Verwendung von Zusammen-Setzungen mit einer festen Menge von 25 % Kobalt und variablen Mengen von Wolfram, Chrom und Eisen unter Berücksichtigung der Tatsache untersucht, daß eine optimale ternäre Zusammensetzung bei diesem Kobaltgehalt liegt. Blöckchen wurden durch Zusammenschmelzen dieser Metallbestandteile in verschiedenen Anteilen in einem Induktionsofen und Überführen der Schmelze in einem Quarzrohr mit einem Durchmesser von 4 mm hergestellt. Jedes Blöckchen wurde auf eine Länge von 30 mm geschnitten und als Probe verwendet. Jede Probe wurde bei einer Temperatur von I35O C eine Stunde lösungsgeglUht und dann bei einer Temperatur von 6IO ⁰C 6 Stunden angelassen oder getempert.

Fig. 5 zeigt Kurven der Maximalenergieproduktwerte, die bei diesen Proben gemessen und im Vierstoffdiagramm der quaternären Fe/Cr/25 % Co/w-Legierung aufgetragen wurden. In dem Diagramm zeigt die anschraffierte Zone wiederum den Bereich von Zusammensetzungen, die nicht zur spinodalen Zersetzung geeignet sind und ausgeschlossen werden sollen. Das Diagramm mit diesen Werten zeigt, daß sich das Gebiet, in welchem ausgezeichnete oder befriedigende Werte des Maximalenergieprodukts erhältlich sind, erheblich auedehnt, Wolfram bis zu 20 % enthalten sein kann, um das allgemeine magnetische Verhalten der

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ternären Fe/Cr/Co-Legierung beizubehalten oder sogar zu verbessern, und daß die Vorzugs-Wolframobergrenze bei
15 % liegt.

Beispiel 6;

Eine Probe mit 10 % Wolfram, 25 % Kobalt, 30 % Chrom
und Rest Eisen wurde in der dem vorigen Beispiel
entsprechenden Weise hergestellt und lösungsgeglüht,
dann anfangs bei einer Temperatur von 6j5O C 30 Minuten in einem Magnetfeld von 4000 Oersted getempert, nachher bei einer Temperatur von 610 °C eine Stunde und schließlich bei 580 ⁰C 2 Stunden angelassen. Die wärmebehandelte Probe hatte ein maximales Energieprodukt von 5»0 MG-Oe.

Weitere Versuche mit verschiedenen Anteilsverhältnissen der quaternären Legierung zeigten, daß im wesentlichen
der gleiche Wert des maximalen Energieprodukts, wie er
oben genannt wurde, erhältlich ist, wenn Kobalt in
einer Menge von 20 bis 27 %, Chrom in einer Menge von
28 bis 33 %, Wolfram in einer Menge von 5 bis 15 % und
Rest Eisen vorliegen, insbesondere wenn man die Magnetfeld- und Stufenanlaßbehandlungen anwendet.

Beispiel 7:

Die Wirkung eines Zusatzes von sowohl Wolfram als auch
Molybdän zu der ternären Pe/Cr/Co-Legierung wurde untersucht. Proben mit 25 % Kobalt, 30 % Chrom, 0 bis 15 %
Molybdän, 0 bis 15 % Wolfram und Rest Eisen wurden hergestellt, bei einer Temperatur von 1330 °C 1 Stunde
lösungsgeglUht und dann bei einer Temperatur von 610 ⁰C 6 Stunden angelassen. Fig. 6 zeigt hierzu im FünfstoffdreiecksdiagramiT, Kurven des maximalen Energie produkts,

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die durch Sammeln und Auftragen der Meßwerte dieser Proben erhalten wurden. Aus dem Diagramm mit diesen Werten wird offenbar, daß bei der quinären Legierung gute Werte der magnetischen Eigenschaften mit Molybdän und Wolfram erhalten werden, die im wesentlichen anteilmäßig in den jeweils besten Bereichen zugegeben wurden. Man sieht, daß für beste Ergebnisse bis zu 5 %> vorzugsweise bis zu 4 % Molybdän vorhanden sein soll, während der Wolframgehalt hierfür bis zu 10 %, vorzugsweise bis zu 7 % beträgt.

Beispiel 8;

Eine Probe aus 25 % Kobalt, 30 $6 Chrom, 4 % Wolfram, 2,5 % Molybdän und Rest Eisen wurde nach Lösungsglühung in der Art des vorigen Beispiels anfänglich bei 630 ⁰C 30 Minuten in einem Magnetfeld von 4000 Oersted getempert, dann bei 610 ⁰C 1 Stunde und schließlich bei 58O °C 2 Stunden angelassen. Der wärmebehandelte Körper hatte ein maximales Energieprodukt von 5,6 MG-Oe. Die Magnetfeld- und Stufenanlaßbehandlungen wurden für verschiedene Anteilsverhältnisse der quinären Legierung angewendet, und es zeigte sich, daß das im wesentlichen gleichwertige Maximalenergieprodukt entsprechend obiger Angabe erhältlich ist, wenn die Legierung 20 bis 27 % Kobalt, 28 bis

" 33 % Chrom, 3 bis 6 % Wolfram, 2 bis 3 % Molybdän und Rest Eisen enthält.

Es sei festgestellt, daß, obwohl Wolfram und Molybdän als solche nicht magnetisch sind, die einzelne und die kombinierte Zugabe dieser Bestandteile zur ternären Fe/Cr/Co-Leglerung keinen ungünstigen Einfluß, sondern eher eine merkliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des Basissystems hervorrufen. Außerdem machen sie einzeln oder in Kombination die Legierung duktil, wodurch ihre Brauchbarkeit verbessert wird. Es wurde

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schon zum Ausdruck gebracht, daß sie einzeln und in Kombination merklich den Zusammensetzungsbereich ausdehnen, in dem gute magnetische Eigenschaften erhältlich sind.

Beispiel 9:

Proben mit verschiedenen Anteilsverhältnissen der ternären Fe/Cr/Co-Legierung wurden mit einer Länge von 30 mm und einem Durchmesser von 4 mm hergestellt. Jede Probe wurde zunächst bei 13OO C 1 Stunde lösungsgeglüht und in mit Eisblöckchen vermischten Wasser mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von etwa 200 °c/sec abgeschreckt. Der lösungsgeglUhte Körper wurde zunächst bei 6j5O ⁰C 30 Minuten in einem Magnetfeld von 4000 Oersted getempert, dann bei 610 ⁰C 1 Stunde und schließlich bei 58O °C 2 Stunden angelassen. Die Art dieser WärmebehandlungssehrItte ist in Fig. 7 in einem Diagramm dargestellt, wo die Abszisse die Zeit und die Ordinate die Temperatur bedeutet. Diese Art entspricht exakt oder im wesentlichen den in den vorigen Beispielen erläuterten Arten, bei denen die Magnetfeld- und Stufenanlaßbehandlung mit Zwischenabkühlungen angewendet wird. Fig. 8 zeigt das Dreistoffdiagramm mit Kurven des Maximalenergieprodukts, die nach dem Sammeln der Meßwerte dieser Proben gezeichnet wurden. Aus diesem Diagramm wird offenbar, daß, wenn die Legierung 20 bis 25 % Kobalt, 29 bis 33 56 Chrom und Rest Eisen enthält, das erzielbare Maximalenergieprodukt 4,3 MG-Oe oder mehr erreicht und allgemein die Legierung 15 bis 35* vorzugsweise 17 bie 30 % Kobalt, 25 bis 40, vorzugsweise 27 bis 37 % Chrom und Rest Elsen enthalten sollte. Die anschraffierte Zone im Diagramm zeigt den Zusammensetzungsbereich, in dem die Legierung bei der Lösungsglühtemperatur eine kubisch flächenzentrierteTphase aufweist, von

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der aus die Spinoda!.zersetzung nicht auftritt und die deshalb auszuschließen ist.

Beispiel 10;

Das Diagramm nach Fig. 9 zeigt Gleichwert-Maximalenergieproduktkurven des quaternären Fe/Cr/Co/Fo-Systems, die man aufgrund der Werte herstellte, die an Proben gemessen wurden, die verschiedene Anteilsverhältnisse der quaternären Legierung bei einer auf 25 % festgesetzten Kobalt- | menge aufwiesen und in der gleichen Weise wie im vorigen Beispiel hergestellt und behandelt wurden. Es ist festzustellen, daß Zusammensetzungen existieren, die einen Wert von 5>0 MG-Oe des Maximalenergieprodukts erreichen lassen, und wiederum die Zusammensetzung von 3 % Molybdän, 25 % Kobalt, 30 % Chrom und Rest Eisen umfassen. Allgemein sind, wenn die Legierung 15 bis 30 % Kobalt, 25 bis 40 % Chrom, 1 bis 5 %> Molybdän und Rest Eisen enthält, ausgezeichnete magnetische Eigenschaften erhältlich.

Wie bereits ausgeführt wurde, erfordert ein bevorzugtes Wärmebehandlungsverfahren zum Herstellen des verbesserten oder spinodalzersetzten Legierungssystems gemäß der Er-P findung eine Lösungsglühbehandlung, die das Erhitzen der Legierung im genannten Temperaturbereich und das anschliessende Abschrecken der Legierung umfaßt, wobei eine so hohe Abktlhlgeschwindigkeit wie 200 °C/sec benötigt wird. Es wurde gefunden, daß sich solche Abschreckungsbedingungen vorteilhaft mildern lassen, wenn die Legierung Silizium in gewissem Anteil enthält, wobei die so erhaltene Legierung praktisch keine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften zeigt.

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Beispiel 11;

Proben mit verschiedenen Anteilen von Silizium im Bereich von O bis 20 % und Rest Im wesentlichen aus 23 % Kobalt, 30 % Chrom und 47 % Eisen wurden durch Gießen hergestellt und hatten eine Länge von 30 mm sowie einen Durchmesser von 4 mm. Jede Probe wurde lösungsgeglüht und im wesentlichen in gleicher Weise wie im Beispiel 9 angelassen, und beim Abschrecken nach der Lösungsglühung wurde eine Messung der Mindestabkühlgeschwindigkeit der erhitzten Probe durchgeführt, die zur Bewirkung der LösungsgiUhung erforderlich ist. Es wurde ebenfalls eine Messung der magnetischen Eigenschaften der behandelten.Proben durchgeführt. Das Ergebnis der Messungen ist im Diagramm nach Fig. 10 gezeigt, worin die Abszisse die Menge des Siliziums bedeutet, während die Ordinate sowohl das Maximalenergieprodukt als auch die Abkühlgeschwindigkeit zeigt, wobei die Kurven A und B das Maximalenergieprodukt bzw. die bei derLösungsglühung erforderliche Abkühlgeschwindigkeit in Abhängigkeit von Siliziumgehalt zeigen. Aus diesem Kurven ergibt sich, daß, wenn man Silizium in Mengen von 0,2, 0,5* 1 und 10 % zusetzt, die Abkühlgeschwindigkeit entsprechend auf bis zu l60 C, 60 ⁰C, 30 C und 13 °C/sec gesenkt werden kann, ohne daß das erhaltene Maximalenergieprodukt abfällt, und daß 0,2 bis 12 % einen Optimalbereich des Siliziumzusatzes zum Basislegierungssystem darstellt.

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Claims

Pa ten tans prtlche

1. Magnetischer Werkstoff auf Chrom-Kobalt-Eisen-Basis, dadurch gekennzeichnet, daß er gewichtsmäßig aus 0 bis 12 % Silizium und einer im
wesentlichen aus 15 bis 35 % Kobalt, 25 bis 40 % Chrom,

0 bis 20 % Molybdän, 0 bis 20 % Wolfram und Rest ^ 5 % Eisen zusammengesetzten Legierung besteht.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 15 bis 30 Gewichtsprozent Kobalt enthält.

3. Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Legierung 1 bis 5 Gewichtsprozent Molybdän enthält.

4. Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Legierung 5 bis 15 Gewichtsprozent Wolfram enthält.

5· Werkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 1 bis 4 Gewichtsprozent Molybdän und 2 bis 7 Gewichtsprozent Wolfram enthält.

Ψ

6. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mehr als 0,2 Gewichtsprozent Silizium enthält.

7. Verfahren zur Wärmebehandlung eines aus dem Werkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 6 hergestellten Körpers,
dadurch gekennzeichnet, daß man den Körper durch Erhitzen auf 1200 bis l400 °C für mehr als 10 Minuten einer
LÖsungsglUhung unterwirft, abschreckt und bei 530 bis 65O °C

1 bis 9 Stunden anläßt.

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8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Körper stufenweise, und zwar jJO Minuten bis 4 Stunden bei 550 bis 65O ⁰C und anschließend j50 Minuten bis 5 Stunden bei 530 bis 630 °C anläßt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den abgeschreckten Körper vor dem Anlassen 10 Minuten bis 2 Stunden in einem Magnetfeld von mehr als 2 Oersted auf 580 bis 650 ⁰C erhitzt.

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