DE2805508A1

DE2805508A1 - Eisen-chrom-kobalt-dauermagnetlegierung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2805508A1
Application number: DE19782805508
Authority: DE
Inventors: Masao Iwata
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1978-02-09
Publication date: 1978-08-17
Also published as: JPS5399027A; US4194932A; JPS5933644B2; GB1596578A

Description

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HITACHI METALS, LTD., Tokyo, Japan

Eisen-Chrom-Kobalt-Dauermagnetlegierung und Verfahren zu

deren Herstellung

Die Erfindung bezieht sich einerseits auf ein verbessertes Dauermagnetlegierungserzeugnis mit Eisen-, Chrom- und Kobaltgehalten als Hauptbestandteilen, insbesondere zur weitestgehenden Einsparung der betroffenen natürlichen Rohstoffquellen im Sinne eines möglichst geringen Kobaltgehalts, um dadurch eine gute Verformbarkeit und eine möglichst große Zahl von dieser Legierungszusammensetzung eigenen vorteilhaften Eigenschaften zu erreichen. Die Erfindung bezieht sich andererseits auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Eisen-Chrom-Kobalt-Magnetlegierungen der vorstehend angegebenen Art, insbesondere auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Magnet legierung, das sich mit hohem Wirkungsgrad und in industriellem Maßstab durchführen läßt und nachjäem sich die den bei der Herstellung verwendeten Bestandteilen eigenen vorteilhaften Eigenschaften auf möglichst hohem Niveau erzielen lassen.

Viele Magnetlegierungen mit Eisen, Chrom und Kobalt als Hauptbestandteilen sind aus zahlreichen Druckschriften und anderen Veröffentlichungen bekannt. Beispielsweise ist in der JA-Pat. Publ. 20 451/1974 eine solche Magnetzusammensetzung

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beschrieben, die 15 bis 30 Gew. # Kobalt, 3 bis 50 Gew. $ Chrom und Rest im wesentlichen Eisen enthält. In der JA-Pat. Publ.

29 859/1976 ist eine Magnetlegierung beschrieben,die 20 bis 35 Gew. % Chrom, 10 bis 20 Gew. % Kobalt, 0,3 bis 3 Gew. % Titan und Rest im wesentlichen Eisen enthält, und die JA-OS 123 113/1974 offenbart eine aus 17 bis 35 Gew. % Chrom, 5 bis 20 Gew. % Kobalt, 0,3 bis 3 Gew. % Silizium und Rest im wesentlichen Eisen bestehende Magnetlegierung.

Andererseits gibt es hinsichtlich der bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Eisen-Chrom-Kobalt-Magnetlegierungen beispielsweise solche Veröffentlichungen, wie die JA-Pat. Publ. 20 45I/I974, wonach die erhaltene Legierung einer Lösungsglühung nach den Schmelz- und Gießvorgängen und einer Alterungsbehandlung im lösungsgeglühten Zustand in einem Magnetfeld

und und danach einer Alterung unterworfen wird,/die JA-Pat. Publ.

37OII/I975* wonach man eine Alterungsbehandlunj des Erzeugnisses in Gegenwart eines Magnetfeldes nach der Lösungsglühbehandlung, anschließend eine Kaltverformung und danach eine Vielstufenalterungsbehandlung durchführt.

Auch ist in der JA-OS 52 318/I976 die LösungsglUhmethode offenbart, bei der man die Legierung in einem Temperaturbereich von 650 bis IO85 °C für eine Zeitdauer von 3 bis 300 min hält, während in der JA-Pat. Publ. 38 224/1977 ein Verfahren beschrieben ist, das als Behandlungsprozeß in einem plastischen Kaltverformungsschritt durch Halten der Legierung im Temperaturbereich von 85O bis IO85 ⁰C für eine Zeitdauer von 3 bis 300 min gekennzeichnet ist.

In der JA-OS 79 63I/I976 ist ein Verfahren zur Alterungsbehandlung beschrieben, das sich durch den Schritt des konti-

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nuierlichen und langsamen Abkühlens der Legierung mit einer so niedrigen AbkUhlungsgeschwindigkeit von 5 min bis 50 h/10 ⁰C durch mindestens 10 C der Tempera türeinheit von einer gewählten Temperatur im Bereich von 700 bis 400 ⁰C kennzeichnet.

Als weiteres Beispiel ist in der Zeitschrift "IEEE Transactions on Magnetics", Vol. MAG-12, No. 6, Seiten 977 bis 979 (herausgegeben von dem American Institute of Electrical and Electronical Engineers im November 1976) ein Verfahren zur Wärmebehandlung beschrieben, das die Sehritte des Haltens einer Legierung bei einer bestimmten Temperatur in einem Magnetfeld, des Abkühlens der Legierung bis auf Umgebungstemperatur und der anschließenden Durchführung einer sekundären Alterungsbehandlung mit Hilfe eines Vielstufenalterungssystems ohne Magnetfeld vorsieht, und es ist dort noch ein weiteres Verfahren offenbart, das die Schritte des Haltens eines Legierungsmaterials bei einer gegebenen Temperatur und des anschließenden Vornehmens einer kontinuierlichen und allmählichen Alterungsbehandlung vom oben erwähnten Temperaturniveau aus ohne Anlegung irgendeines Magnetfeldes vorsieht.

Beim herkömmlichen Herstellungsverfahren von Vielkomponenten-Magnetlegierungen, die Eisen, Chrom und Kobalt als Hauptbestandteile enthalten, war es allgemeine Praxis, ein solches Legierungsmaterial durch die aneinandergereihten Prozesse des Schmelzens, Gießens, Warmverformens, KaItverformens usw. zu einer gewünschten Form zu verarbeiten und eine Lösungsglühbehandlung entweder zu einer Zeit während der Abfolge dieser Verfahrensschritte, falls erforderlich, oder nach einem solchen Verfahren durchzuführen und das Material schließlich einer Alterungsbehandlung zu unterwerfen, um so eine magnetische Härtung des Legierungsmaterials zu bewirken.

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Wie zuvor angegeben, liegen viele Druckschriften bezüglich der Magnetlegierungen mit Eisen, Chrom und Kobalt als Hauptbestandteilen vor, und entsprechend den fortgesetzten Bemühungen bei der Forschung und Entwicklung dieser Arten von Magnetlegierungen wurden auch Wege zur Erreichung einer Verbesserung der Eigenschaften dieser Legierungen und auch zur Rationalisierung deren Herstellung vorgeschlagen. Weiter fanden und finden diese Arten von Magnetlegierung ihre vielversprechenden und wachsenden Anwendungen in ausgedehnten Einsatzgebieten. Hinsichtlich der angestrebten Ziele unterBerücksichtigung der Tatsache, daß eine Tendenz zum sparsamen Verbrauch von Rohstoffen überall stärker wird, ist es dringend erwünscht, insbesondere den Kobaltgehalt in solchen Magnetlegierungen zu begrenzen, jedoch noch eine weitere Vermagnetischen

besserung der bei solchen Legierungen erhältlichen/Eigenschaften zu erreichen und einen weiter stabilisierten sowie weiter vereinfachten Wärmebehandlungsvorgang bei der Magnetisierung solcher Legierungen u. dgl. zu entwickeln.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Eisen-Chrom-Kobalt-Magnetlegierung zu entwickeln, die einen möglichst geringen Kobaltgehalt aufweist und dennoch gleichzeitig möglichst hohe magnetische Eigenschaften besitzt. Daneben ist Aufgabe der Erfindung die Entwicklung eines verbesserten Verfahrens zum Herstellen einer solchen Magnetlegierung, womit aisgezeichnete magnetische Eigenschaften einer solchen Legierung erhältlich sind und die Herstellung einer solchen Legierung mit hohem Wirkungsgrad in industriellem Maßstab durchfuhrbar ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst eine Eisen-Chrom-Kobalt-Magnetlegierung,

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mit dem Kennzeicheη,daß sie gewichtsmäßig im wesentlichen aus 17 - 45 % Chrom, 3,0 - 14,9 # Kobalt und Rest Eisen nebst herstellungsbedingten Verunreinigungen besteht und einen Magnetfeldalterungszustand zum Erreichen eines maximalen Energieprodukts (BH) von 2,0 MGOe oder mehr aufweist.

Es ist bekannt, daß es bei geringeren Chrom- und Kobaltgehalten als den vorstehend angegebenen Grenzen schwierig wird, eine befriedigende Koerzitivkraft in der Praxis zu erreichen. Dagegen wird, wenn der Chromgehalt mehr als 45 % beträgt, die Verformbarkeit solcher Legierungen schlecht, und die remanente Magnetflußdichte (B ) würde ebenfalls geringer werden. Bezüglich des Kobaltgehalts in den Legierungen ist es offensichtlich vorzuziehen, ihn so niedrig wie möglich, d. h. bei etwa 10 % oder weniger zu halten, doch liegt vom Standpunkt der Erzielung einer möglichst hohen Koerzitivkraft, H , ein bevorzugter Bereich von 10,6 bis

14,9 Gew. %. Falls der Kobaltgehalt ein Niveau von I5 $ übersteigt, wurden die Bedingungen für eine LösungsglUhbehandlung steigend strenger werden, und gleichzeitig würde es schwieriger sein, eine erwünschte Remanenz, B_r/und eine gute Verformbarkeit zu erzielen. In dieser Hinsicht verwendet man vorzugsweise eine Legierung mit einem Kobaltgehalt von 14,9 % oder weniger insbesondere für Magnete, die ein Tiefziehen od. dgl. durchmachen. Wenn der Kobaltgehalt mehr, als 35 1° in einer Legierung beträgt, ist es bekannt, daß die Remanenz beträchtlich niedriger als für einen Dauermagnet werden würde.

Vorzugsweise wendet man eine Lösungsglühbehandlung insbesondere auf ein Material an,das kalt zu verformen ist, während es bei einem Material, das nur einer Warmverformung zu unter-

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werfen ist und wenig oder keine Restspannung infolge der Verformung aufweist, im Hinblick auf die Materialeigenschaften

ist
zu empfehlen, darauf eine Alterungsbehandlung ohne jede Lösungsglühbehandlung anzuwenden. Vorzugsweise führt man, wenn erforderlich, die LösungsglUhbehandlung durch Halten des Materials bei einer Temperatur im Bereich von 65O bis IO85 ⁰C für eine Zeitdauer von 3 bis 300 min, wie in der JA-OS 52 3I8/1976 der gleichen Erfinder angegeben, durch.

Die Alterungsbehandlung ist, wie oben angegeben, ein praktischer Schritt zur Durchführung der Härtung einer magnetischen Zusammensetzung oder Legierung, die ein bedeutender Schritt ist, der einen kritischen Einfluß auf die magnetischen Eigenschaften der Legierungsprodukte ausübt. Dieses besondere Verfahren der Alterungsbehandlung ist ein wichtiger Schritt, wie vollständig von den Erfindern in der JA-OS 79 63I/I976 beschrieben ist, und sollte vorzugsweise in der Art verwirklicht werden,daß man das Material von irgendeinem gewünschten Temperaturniveau im Bereich von 700 bis 400 ⁰C kontinuierlich und nach und nach mit einer derartigen Abkühlungsgeschwindigkeit abkühlt, daß ein TemperaturabfaIl von 10 ⁰C in einer Zeitdauer von 5 min bis 50 h mindestens durch einen Temperaturbereich von 10 ⁰C erhalten wird. Besonders bringt während dieses AbkUhlungsVerfahrens das kontinuierliche und fortschreitende Abkühlen des Materials durch den Temperaturbereich von 650 bis 450 ⁰C, insbesondere 6OO bis 500 °C, einen hervorragenden Effekt für die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des Erzeugnisses. Um eine Gleichmäßigkeit der Eigenschaften des Erzeugnisses zu erzielen, führt man vorzugsweise die folgenden elternativen Verfahrensschritte durch, d. h. 1) Halten des Materials auf einem bestimmten kon-

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stanten Temperaturniveau für eine ausreichend lange Zeitdauer und anschließendes Unterwerfen des so behandelten Materials einem kontinuierlichen und fortschreitenden AbkUhlverfahren, wie oben erwähnt; 2) Halten des Materials auf einer bestimmten konstanten Temperatur für eine gegebene Zeitdauer, danach Abkühlen des Materials in einer normalen AbkUhlungsweise bis herab auf nahezu Umgebungstemperatur, danach Wiedererhitzen des so abgekühlten Materials und Anwendung der oben erwähnten kontinuierlichen und fortschreitenden AbkUhlungsbehandlung; oder 3) selektive Variation der Abkühlungsgeschwindigkeit des kontinuierlichen langsamen AbkUhlungsvorganges, wobei jede Temperatureinheit oder -zone innerhalb des Temperaturbereichs liegt.

Erfindungsgemäß erhält man in einer Hinsicht, kurz anhand eines bevorzugten AusfUhrungsbeispiels zusammengefaßt, eine verbesserte Magnetlegierung mit Gehalten an Eisen, Chrom und Kobalt als den wesentlichen Bestandteilen, die gewiehtsmäßig aus 17 bis 45 % Chrom, 3 bis 14,9 % Kobalt und Rest im wesentlichen Eisen besteht und in der Gegenwart eines gesteuerten Magnetfeldes gelagert ist, um dadurch ein maximales Energieprodukt von 2,0 MGOe zu erreichen.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Magnetlegierung mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften, das durch eine Kombination getrennter zweistufiger Alterungsbehandlungen gekennzeichnet ist, bei deren erstem Alterungsbehandlungsschritt die Legierung bei einer bestimmten Temperatur in einem gesteuerten Magnetfeld zur Erzeugung eines getrennten ZweiphasengefUges gehalten wird, in dem dessenKristallanisotropie in einer Bestandteilsphase ) längs der Richtung des angelegten Magnetfeldes gut aus-

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gerichtet ist, und bei deren zweitem Alterungsbehandlungsschritt die Legierung danach kontinuierlich und langsam in einem bestimmten, unterhalb desjenigen bei der ersten magnetischen Alterungsbehandlung liegenden Temperaturbereich abgekühlt wird, um den in den Bestandteilzusammensetzungen zwischen den so getrennten beiden Phasen ( <=G,, cCp) entwickelten Unterschied zu erweitern, wobei die Temperatur der zweiten Alterungsbehandlung innerhalb eines derart relativ niedrigen Temperaturbereichs gewählt wird, daß nur noch wenig oder keine weitere Zweiphasentrennung auftritt, und das weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß die Legierung nach Abschluß der ersten Alterungsbehandlung schnell auf ein mindestens unterhalb der Anfangstemperatur der zweiten Alterungsbehandlung liegendes Niveau abgekühlt wird, um jede unerwünschte Neigung zum Auftreten einer weiteren Zweiphasentrennung der Legierung unter Wirkung des gesteuerten Magnetfeldes wirksam zu verhindern.

Weitere Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprlichen 6 bis 9 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten AusfUhrungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Phasendiagramm der Fe/Cr/Co-Legierung;

Fig. 2 eine Skizze zur Veranschaulichung des Zustandes der Ausschei-dung der «C^- und «^-Phasen in der Magnetlegierung gemäß der Erfindung;

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Pig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der magnetischen Alterungstemperatur und der Koerzitivkraft H der Magnetlegierung;

Pig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der magnetischen Alterungsdauer und der Koerzitivkraft H der Magnetlegierung;

Pig. 5 ein Diagramm zur Darstellung des durch den Unterschied zwischen der Zweitalterungs-Anfangstemperatur und der Magnetfeldalterungstemperatur auf den (BH) __ -Wert des Magneterzeugnisses ausgeübten Einflusses;

Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Zweitalterungs-Endtemperatur und dem (^BH)max~^Wert des Magneterzeugnisses; und

Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen den Kühlungsarten nach einer Magnetfeldalterungsbehandlung und dem (BH) -Wert des Magnet er Zeugnisses,

Die vorliegende Erfindung wurde im wesentlichen durch die gezielten Untersuchungen der Erfinder bezüglich der Alterungsbehandlung verwirklicht. In diesem Zusammenhang soll nun eine nähere Beschreibung zum besseren Verständnis der Erfindung vom tnetallographischen Standpunkt aus folgen.

Unter der Wirkung einer Alterungsbehandlung verursacht man eine Auftrennung einer Fe/Cr/Co-Magnetlegierung aus einer homogenen festen Lösung (im folgenden als " oC-Phase" bezeichnet) in zwei Phasen, nämlich eine ferromagnetische Phase (im folgenden als ⁿ °£- .-Phase" bezeichnet^ und eine nieht-ferromagnetische oder weniger ferromagnetische Phase (im folgenden als "oCg-Phase" bezeichnet).

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Obwohl es noch nicht völlig im exakten Sinn aus metallographischer Sicht bestätigt ist, wird angenommen, daß die oO -Phase möglicherweise eine Phase ist, die hauptsächlich aus Pe besteht, und daß die oGp-Phase eine Phase ist, die hauptsächlich aus Cr und Co besteht.

Fig. 1 ist ein schematisches Phasendiagramm, das qualitativ den Zustand der Phasenaufteilung der beiden Phasen zeigt. In Fig. 1 sind die Zusammensetzungen des Fe/Cr/Co-Magnetlegierungssystems beispielsweise mit dem Wert von X„ auf der Abszisse der Koordinaten gezeigt, und daher ist gemäß dem schematischen Diagramm diese Legierung G bei einer höheren Temperatur aus einer einzigen oc-Phase, während die Legierung G, wenn sie einer Alterungsbehandlung bei einer Temperatur von beispielsweise T. unterhalb einer Zweiphasentrennungs- oder Spinodalzersetzungstemperatur T. unterworfen wird, in zwei Phasen, nämlich 0C₁ der Zusammensetzung X₁ und oCp der Zusammensetzung Xp aufgetrennt wird.

Wenn sich die Alterungstemperatur ändert, tritt ein Unterschied in den Zusammensetzungen jeder zu trennenden Phase auf, und beispielsweise wird, wenn die Legierung G einer Alterungsbehandlung bei einer Temperatur T._t unterworfen wird, die Legierung nun in zwei Phasen, d. h. cO, einer Zusammensetzung X. ' und < >Op einer Zusammensetzung X₂'getrennt.FUr den Fall der vorliegenden Fe/Cr/Co-Magnetlegierung ist es, wie typisch in Fig. 2 gezeigt ist, bekannt, daß die eC^-Phase als längliches Korn auftritt und folglich eine formorientierte magnetische Kristallanisotropie aufweist, worin die Ausrichtung jedes länglichen Korns mit einer Richtung leichter Magnetisierung übereinstimmt, und aufgrund ihrer äußerst feinen Korngröße und damit des Verhaltens der Körner als magnetischer Einbereichsteilchen entwickelt sich ein H -Effekt durch den Mechanismus, wie er entsprechend dem Prinzip von Stoner

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und Wohlfarth erläutert wird, der zu ausgezeichneten Dauermagneteigenschaften führt. Dank eines solchen vorstehend erläuterten Magnethartungsmechanisrnus hängen die magnetischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung wesentlich vom geometrischen Faktor des ZweiphasentrennungsgefUges (d. h. Kornform, Korngröße, Volumenverhältnis der beiden Phasen usw.) sowie vom Wert der Sättigungsmagnetisierung jeder der so getrennten beiden Phasen (und folglich der Zusammensetzung der beiden Phasen) ab.

Es sollen nun weiter die erwünschten Bedingungen beschrieben werden, unter denen die vorliegende Fe/Cr/Co-Magnetlegierung ausgezeichnete magnetische Eigenschaften zeigen kann. Das Erfordernis der Korngröße der «C, -Phase der Legierung ist, daß sie nicht zu grob unter Berücksichtigung der Notwendigkeit 1st, daß sie nach Art .von Einbereichsteilchens wirken muß, und daß sie andererseits nicht zu fein sein soll, da nicht erwünscht ist, daß sie sich in einer superparamagnetisehen Weise verhält. In dieser Hinsicht ist es wünschenswert, daß die dC'i -Phase aus ferromagnetischen Körnern mit einer Abmessung in der Größenordnung von etwa einigen Zehnern bis einigen hundert nm besteht. Um den Anforderungen für ein ausgezeichnetes Dauermagnetprodukt zu genügen, ist es wesentlich erforderlich, daß jedes eCi-Korn eine möglichst große magnetische Kristallanisotropie aufweist und daß auch die cC- -Körner eine einheitlich gleiche magnetische Kristallanisotropie im Ganzen aufweisen, d. h. daß jedes Korn die gleiche Ausrichtung und den gleichen Wert der magnetischen Kristallanisotropie haben soll. Die magnetische Anisotropie jede»- oC,-Phasenteilchens ist im wesentlichen seiner anisotropen Gestalt zuzuschreiben^ und daher ist es, um eine größere magnetische Anisotropie in einem Legierungssystem zu haben, wesentlich, zwei Bedingungen

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zu erfüllen, d. h. jedes Teilchen in der «C^-Phase sollte längs seiner Kristallausrichtung möglichst länglich sein, und es sollte ein möglichst großer Unterschied der Werte der Sättigungsmagnetisierung zwischen der <Ό, und der oC^ vorliegen, d. h. die oC,-Phase sollte von möglichst atarkem Ferromagnetismus sein, während die °C-p-Phase nicht-ferromagnetisch oder erheblich weniger ferromagnetisch sein sollte. Um die letztere Bedingung zu erfüllen, ist es wesentlich, daß der Unterschied zwischen den Zusammensetzungen der

oC * - und der oCp-Phasen so groß wie möglich ist. Bei einer magnetischen Alterungsbehandlung dieses Legierungssystems neigt jedes c6-,-Korn dazu, länger zu wachsen, und alle oO, -Körner werden längs der Richtung des Magnetfeldes gestreckt, es tritt ein Effekt der Ausrichtung in der Anisotropie eines solchen <Ό« -Korns als Ganzen auf, und daher trägt dies wesentlich zur Verbesserung der'tnagnetischen Eigenschaften eines MagneterZeugnisses bei.

Bezüglich des Volumenverhältnisses zwischen den beiden Phasen wird, wenn eine zu geringe Bildung dereC^-Phase im Legieruiigsgef Uge beobachtet wird, der Wert der Sättigungsmagnetisierung insgesamt geringer, während im Fall der Bildung einer übermäßigen Menge dieser ⁰^₁-Phase eine magnetische Wechselwirkung zwischen den 06.-Phasenteilchen auftritt, die zu einem Abfall der magnetischen Kristallanisotropie der Legierung führt, wobei jedes oil. -Korn unfähig ist, sich wie ein magnetisches Einbereichsteilchen zu verhalten. In dieser Hinsicht erweisen sich beide Fälle als für den Zweck zum Erhalten ausgezeichneter magnetischer Eigenschaften unannehmbar. Allgemein ist es zu bevorzugen, daß der Wert des Volumenverhältnisses zwischen der 0^₁- und der oC-g-Phase angenähert 50 % : 50 $> beträgt.

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Wie oben völlig erörtert, ändern sich, da jeder Paktor, der die magnetischen Eigenschaften eines Magneten beeinflußt, in verschiedener Weise erheblich mit den gegebenen Wärmebehandlungsbedingungen einerAlterungsbehandlung schwankt, die so erzielten magnetischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den gegebenen Alterungsbehandlungsbedingungen sehr stark. Unter solchen Paktoren weist der oben erwähnte geometrische Faktor eine besonders hohe Abhängigkeit von den Alterungsbedingungen in einem relativ hohen Temperaturbereich der Alterungsbehandlung auf. Mit anderen Worten beobachtet man in einem Temperaturbereich über dem Punkt der Zweiphasentrennung T_d in Fig. 1, da dort keine Zweiphasentrennung bei einer Alterungsbehandlung der Legierung auftritt und diese weiter im Einphasenbereich bleibt, nur ein geringes Maß von H . Bei einer Temperatur, die unmittelbar unter dem Punkt T, liegt, bilden sich aufgrund des Keimbildungs- und Wachstumsmechanismus der Ausscheidung kugelförmige Ausscheidungen, die möglicherweise zu einem grobjkörnigen Gefüge aufgrund der Wirkung der Oberflächenenergie der so gebildeten Ausscheidungen werden, je höher die Alterungstemperatür und je langer die AlterungsZeitdauer sind. Das so erhaltene Gefüge würde keine ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften in einem Erzeugnis liefern, da die Anisotropie in jedem Korn niedriger ist oder eine Unregelmäßigkeit in der magnetischen Anisotropie und Ausrichtung im Ganzen vorliegt. Wenn eine Alterungsbehandlung bei einer niedrigeren Alterungstemperatür als bei der in der Thermodynamik als T definierten sog. Spinodal-

temperatur (die notwendigerweise niedriger als der Punkt T_d liegt) durchgeführt wird, dann findet eine Zweiphasentrennung aufgrund des Spinodalzersetzungsmechanismus auf, wodurch sich ein umgewandeltes Gefüge bildet. Das so gebildete Gefüge ist von regelmäßiger Struktur, und jedes Korn weist einen bestimmten Anisotropiegrad in seiner Form auf. Wenn die

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Abmessung solcher Teilchen in einem geeigneten Bereich liegt, erhält man ein Magneterzeugnis mit recht ausgezeichneten Eigenschaften. Da - die Abmessung des so gebildeten umgewandelten Gefüges proportional dem Wert von 1 \/Λτ ist, wobei Δ T den Unterschied zwischen der Alterungstemperatur und der Spinodaltempertur (Ts) bedeutet, d. h. daß

A T = Ts -T., bedeutet T eine A It erungs temperatur ( ^LTs). Infolgedessen bildet sich ein Gefüge aus gröberen Körnern, wenn die Alterungstemperatur wächst. Da der Wert A, T ein

ist *"7

Nenner in der obigen Gleichung ist, wenn der Wert ΔΤ = 0,

d. h. das Alterungstemperaturniveau ist relativ hoch und gleicht nahezu der Spinoda!temperatur, die Abmessung

des umgewandelten Gefüges der Legierung nun als positiv von der Alterungstemperatur abhängig bekannt. Im Gegensatz dazu bildet sich, wenn die Alterungstemperatur relativ niedrig ist, ein umgewandeltes Gefüge mit feiner Korngröße. Jedoch ist es bekannt, daß die Abmessung des so gebildeten Korns nicht so sehr mit einer gegebenen AIterungstemperatür variiert.

Bei einer Alterungsbehandlung mit einer relativ hohen Temperatur ist der Zweiphasentrennungsmechanismus für sich wesentlich von einer solchen Komplexität, wie oben erwähnt, doch ist auch die Diffusionsgeschwindigkeit der Atome bei einer solchen Zweiphasentrennung groß. Infolgedessen existiert, wie vorab festgestellt, eine hohe Abhängigkeit des geometrischen Paktors von den Alterungsbehandlungsbedingungen. In diesem Zusammenhang ist es, um ein ideales MetallgefUge zur Verwendung

in einem ausgezeichneten Dauermagneterzeugnis zu erhalten, wesentlich, besondere Vorsichtsmaßnahmen in der besonderen Stufe der Wärmebehandlung vorzusehen, um optimale Steuerungsbedingungen zu erhalten. Die Bedeutung des Anlegens eines Magnetfeldes während der Wärmebehandlungsschritte beruht auf

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der Schaffung einer erhöhten Ent .tiagnet is erungs energie des sich in einer Anzahl von Ausrichtungen erstreckenden oC^-Korns, um eine Längungsneigung desselben zu vermeiden. Es ist daher in dieser besonderen Stufe, wo es möglich ist, den geometrischen Paktor weit zu variieren, daß die Wirkung des Anlegens eines Magnetfeldes während der Wärmebehandlung von so entscheidendem Einfluß wird.

Andererseits ist der Unterschied zwischen den Sättigungsmagnet is ierungswert en jeder der beiden getrennten Phasen, wie oben angegeben, proportional den Zusammensetzungen der Legierung. Daher wird, wie in Fig. 1 erkennbar ist, dieser besondere Unterschiedswert geringer, wenn eine höhere Alterungstempera tür angewandt wird. In diesem Zusammenhang erhält man mit dem gesamten in die zwei Phasen aufgetrennten Gefüge, die aufgrund der Alterungsbedingungen bei der relativ hohen Temperatur, wie oben angegeben, erwünschte geometrische Faktoren aufweisen, wenn es weiter in irgendeiner geeigneten Weise unbehandelt gelassen wird, keine ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften, die geringen Unterschieden in den Sättigungsmagnet is ierungswert en zwischen den beiden Phasen zuzuschreiben sind. Aufgrund dieser Überlegungen erscheint es zu bevorzugen zu sein, eine relativ niedrige Alterungstemperatür zu wählen, doch würde aufgrund der Tatsache,daß die durch die Alterungsbehandlung verursachte Reaktionsgeschwindigkeit wesentlich langsam sein würde, wenn eine solche bei relativ niedriger Temperatur durchgeführte Alterung einfach erfolgt und die Körner der Phasen zu kiein_, werden, als Ergebnis nur schlechte magnetische Eigenschaften erzielen. Der Schlüssel zur Schaffung einer optimalen Alterungsbehandlung zur Erzeugung eines Magnetprodukts ausgezeichneter magnetischer Eigenschaften beruht

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gegebenenfalls im Herausfinden der Bedingungen, unter denen diese offenbar widersprüchlichen beiden Probleme mit einem gegenseitigen Kompromiß in der besten Weise überwunden werden. Zur Lösung dieses Problems wurden Vielstufenalterungssysteme vorgeschlagen, die die Schritte einer zuerst erfolgenden Anwendung einer Alterungsbehandlung bei einer relativ hohen Temperatur zum Erhalten eines aufgetrennten Zweiphasengefüges entsprechend dieser Temperatur und der anschließenden Wiederholung einer weiteren Alterungsbehandlung oder weiterer Behandlungen bei einer relativ niedrigen Temperatur vorsehen, um dadurch den Unterschied der Zusammensetzungen der beiden Phasen zu erweitern. Unter diesen ist eines der wirksamsten Verfahren wohl eine Methode der Abänderung der genannten stufenweisen Alterung zu einer glatteren und kontinuierlichen Abkühlung, bei der die Alterung unter Beibehaltung der Gleichgewichtsbedingungen bei jeder Temperatur bei fortlaufender Senkung der Temperatur erfolgt, wie in der JA-OS 79 63I/I976 der Erfinder beschrieben ist.

Bei einer solchen Alterungsbehandlung beobachtet man, daß, wenn einmal ein ZweiphasengefUge im anfänglichen Stadium, nämlich in einem relativ hohen Temperaturbereich geb.ildet ist, ein Austausch von Atomen zwischen den beiden Phasen fortschreitet, der über eine Atombewegung kurzer Reichweite erfolgen kann, wobei so der Zusammensetzungsunterschied erweitert wird,während bei der zweiten oder folgenden Alterungsbehandlung nur ein geringer Fortschritt wie das MikrogefUge ändernde Reaktion stattfindet, wobei eine Atombewegung über eine relative große Reichweite erforderlich ist. Tatsächlich ist es, obwohl die magnetischen Eigenschaften beim Ablauf der sekundären Alterungsbehandlung in bemerkenswertem Ausmaß verbessert werden, durch elektronenmikroskopische Beobachtung bekannt,

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daß das so gebildete ZweiphasentrennungsgefUge keine wesentliche Änderung während der Behandlung . erfährt.

Wie zuvor angegeben, sind, um die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der ternären Fe/Cr/Co-Magnetlegierung gemäß der Erfindung zu erhalten, die Anwendung eines kontinuierlichen und langsamen AbkUhlungssystems während eines AlterungsVorganges und die Einführung eines magnetischen Alterungsbehandlungssystems sehr wirkungsvoll. Wie aus der vorangehenden Erläuterung erkennbar wird, ist es wesentlich, daß die magnetische Alterungsbehandlung im Anfangsstadium der Alterung oder bei einer relativ hohen Temperatur vorgesehen wird, wodurch man einen erheblichen Effekt und eine erhebliche Funktion erzielt. Dagegen erweist sich ein AlterungsVorgang im mittleren Teil einer solchen Alterungsbehandlung, d. h. während eines relativ niedrigen Temperaturbereichs, allgemein in der Wirkung der Anwendung einer solchen magnetischen Alterungsbehandlung als weniger wirksam. In dieser Hinsicht wurden, um eine verbesserte Wirkung einer solchen magnetischen Alterungsbehandlung zu sichern, die folgenden Verfahren zusätzlich zur Anwendung eines solchen kontinuierlichen und langsamen AbkUhlungssystems vorgeschlagen, nämlich z. B. 1) Anlegen eines Magnetfeldes während eines langsamen AbkUhlungsprozesses in der Anfangsstufe; 2) Halten der Legierung bei einer bestimmten Temperatur im Magnetfeld und anschließende Anwendung eines kontinuierlichen und fortschreitenden AbkUhlungsprozesses in einem Magnetfeld oder ohne ein Magnetfeld; und J5) Halten der Legierung bei einer bestimmten Temperatur im Magnetfeld, anschließendes Abkühlen nach einem gewöhnlichen Verfahren, Wiedererhitzen des so einmal abgekühlten Materials auf eine •Temperatur unterhalb der ersten magnetischen A lterungs tempera tür und nachfolgende Anwendung einer zweiten Alterungsbehandlung oder einer kontinuierlichen und langsamen Abkühlung mit oder ohne Anwendung eines Magnetfeldes. Eine solche Ver-

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fahrensweise wurde als bemerkenswert brauchbar und vorteilhaft bezüglich der Erzeugung ausgezeichneter magnetischer Eigenschaften im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren ohne Verwendung eines solchen Magnetfelds befunden. Unter diesen Verfahren war es in der Vergangenheit bekannt, die Legierung bei einer bestimmten Temperatur in der Gegenwart eines Magnetfeldes zu halten und anschließend eine kontinuierliche und langsame Abkühlung ohne Wirkung eines Magnetfeldes anzuwenden. Bei dieser besonderen Arbeitsweise gibt es jedoch, da die Legierung einem kontinuierlichen und langsamen AbkUhlungsverfahren im Anschluß nach dem magnetischen AIterungsVorgang unterworfen wird, unvermeidlich ein derartiges Übergangs stadium, in dem sich die Legierungstemperatur langsam durch einen so hohen Temperaturbereich verringert, intern noch das Auftreten eines Zweiphasentrennungsprozesses ohne die Wirkung eines Magnetfeldes erfolgt, wodurch ein beliebig orientiertes ZweiphasentrennungsgefUge ohne Beeinflussung durch die Wirkung eines Magnetfelds zusammen mit dem Zweiphasentrennungsgef üge gebildet werden kann, das in erwünschter Weise in seiner Orientierung unter der Einwirkung des Magnetfeldes beschränkt ist. Infolgedessen wurde nicht der maximale Effekt der magnetischen Eigenschaften, der der Legierung an sich eigen ist, in ausreichender Weise erhalten.

Wie sich aus den vorstehenden Ausführungen ohne weiteres ergibt, ist es bei einer solchen Alterungsbehandlung im Magnetfeld eines der wesentlichen Erfordernisse zum Erhalten ausgezeichneter magnetischer Eigenschaften, die Bildung einer sekundären Zweiphasentrennung nach Abbruch der Anlegung eines Magnetfelds möglicht weitgehend zu vermeiden.

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Die Erfindung bezweckt wesentlich die Entwicklung eines verbesserten Verfahrens zur Erzeugung einer Fe/Cr/Co-Magnetlegierung, das vorteilhaft so eingerichtet ist, daß die oben erwähnten Anforderungen bei der Alterungsbehandlung der Magnetlegierung erfüllt werden.

Ein solches Verfahren, mit dem der Zweck der Erfindung erreicht wird, ist das bereits zitierte, im Patentanspruch gekennzeichnete Verfahren.

Bei einer solchen Behandlung wurde als gesteuerte Stärke eines Magnetfeldes, das zum Erhalten des mindestens erwünschten Effekts bei der magnetischen Alterungsbehandlung ausreicht, mit angenäherte 500 Oe und mit 1000 Oe oder mehr, wenn ein ausreichender Effekt gewünscht wird, und vorzugsweise mit 25OO Oe oder mehr oder noch bevorzugter mit mehr als 4000 Oe gefunden.

Andererseits liegt der Temperaturbereich, wo ein wirksamer Magnetfeldalterungseffekt zu erwarten ist, der teilweise von den Zusammensetzungen der zu behandelnden Magnetlegierung abhängt, bekanntlich im Bereich von 570 bis 700 C, und besonders wird der Bereich von 59O bis 67O ⁰C, vorzugsweise 610 bis 650 °C als am wirksamsten für einen solchen Magnetalterungseffekt gefunden. Die Beziehung zwischen der Alterun^stemperatur und der Magnetfeldstärke ist typisch in Fig. 3 für den oben genannten Temperaturbereich gezeigt.

Fig.3 wurde durch eine Anzahl von unter folgenden Bedingungen durchgeführten Versuchen erhalten. Proben von fünf Probelegierungen mit den folgenden Gewichts zusammensetzungen wurden

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hergestellt: Probe A mit 30 % Cr, 10 <fo Co, 1,5 $ Si und Rest im wesentlichen Fe; Probe B mit 30 % Cr, 14 % Co, 1,5 $ Si, Rest im wesentlichen Pe; Probe C mit 35 % Cr, 8$ Co, 2,5$ Si und Rest im wesentlichen Fe; Probe D mit 24 % Cr, 12 $ Co, 0,5 $ Si und Rest im wesentlichen Fe; und Probe E mit 24 % Cr, 14 % Co, 1,3 % Si und Rest im wesentlichen Fe. Die Proben wurden in Probeplatten mit jeweils folgenden Abmessungen: 2 mm χ 10 mm χ 30 mm geschnitten und bei der Temperatur von I300 ⁰C für eine Dauer von 10 min lösungsgeglüht. Die so hergestellten Proben wurden einer Anzahl von Magnetalterungsbehandlungen in einem Magnetfeld von 4000 Oe Stärke und bei verschiedenen Temperaturen unterworfen, und so für eins Zeitdauer von 1 h gehalten. Die Anlegung dieses Magnetfeldes wurde begonnen, wenn die Probentemperatur 55Ο ⁰C erreichte, und nach Beendigung der Versuche wurden die Proben aus dem Ofen entnommen und einer natürlichen Abkühlung überlassen.

Als Schritt der zweiten Alterungsbehandlung wurde die Probe A ohne Einwirkung eines Magnetfeldes auf 58Ο ⁰C wiedererhitzt, und dann wurde der kontinuierliche und langsame Abkühlungsschritt mit der Probe bis herab zu 480 ⁰C mit einer derartigen Abkühlungsgeschwindigkeit durchgeführt, daß man Temperatursenkungen von 100 ⁰C im Lauf von l6 h erhielt. Nach Beendigung dieses Schrittes wurden die Proben aus dem Ofen entnommen und der natürlichen Abkühlung überlassen. Bezüglich der Proben B, C, D und E wurden die sekundären Alte-

man

rungsschritte vorgesehen, bei denen/die kontinuierliche und fortlaufende Abkühlung durch die folgenden Temperaturbereiche von 600 bis 500 ⁰C bzw. 560 bis 460 ⁰C bzw. 620 bis 500 °C bzw. 620 bis 500 ⁰C und mit der gleichen AbkUhlungsgeschwindigkeit, d. h. einer Temperatursenkung von 100 ⁰C inner-

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halb von 16 h durchführte. Die Beziehung zwischen der MagnetaIterungsbehandlungstemperatur und der so erhaltenen Koerzitivkraft H ist in Fig. 3 dargestellt.

Andererseits ist die Beziehung zwischen der Haltezeit(h)

und der Koerzitivkraft H so, wie in Fig. 4 dargestellt ist,

wonach die Probe A auf 600 C erhitzt und für bestimmte wechselnde Zeiten gehalten wurde. Wie Fig.4 zeigt, beobachtet man, daß eine Koerzitivkraft von 300 Oe oder mehr bei einem Halten der Magnetalterungsbehandlung für eine Zeitdauer von 10 min oder mehr erhältlich ist, wobei es jedoch zum Erhalten eines Magneterzeugnisses mit besseren magnetischen Eigenschaften vorzuziehen ist, daß die magnetische Alterungsbehandlung für eine Zeitdauer von 30 min oder langer, insbesondere für eine Zeitdauer von 1 h oder länger durchgeführt wird.

Bei Anwendung der zweiten Alterungsbehandlung mittels des kontinuierlichen und langsamen AbkUhlungsVerfahrens gemäß der Erfindung wird zum Erhalten der ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften bevorzugt, daß die Anfangstemperatur zum Beginn der zweiten Alterungsbehandlung um 5 bis 100 ⁰C niedriger als die Temperatur der ersten magnetischen Alterungsbehandlung liegt, und insbesondere wird dieser Effekt verbessert, wenn die Temperatur um 10 bis 80 ⁰C, vorzugsweise 15 bis 60 ⁰C niedriger als die erste Alterungstemperatur liegt. Es wurde auch als zu bevorzugen befunden,daß die Endtetnperatur der zweiten Alterungsbehandlung 500 ⁰C oder niedriger, insbesondere 480 ⁰C oder niedriger ist, während ein noch annehmbarer Effekt auch bei einer Temperatur von 520 ⁰C oder niedriger beobachtet wurde. Diese Tatsachen sind typisch in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht und wurden durch folgende Versuche erhalten.

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Eine andere Anzahl von Versuchen wurde unter Verwendung einer Probe K mit der Gewichts zusammensetzung aus 24 % Cr, 12 $ Co, 1,3 % Si und Rest im wesentlichen Fe und einer Probe L mit 30 fo Cr, 10 % Co, 0,5 % Si und Rest im wesentlichen Fe durchgeführt, die in Prüfplatten mit Abmessungen von 2 mm χ 10 mm χ 30 mm geschnitten wurden. Die Proben wurden vorbereitet, indem man sie 10 min bei 1300 ⁰C lösungsglühte. Die so erhaltenen Proben wurden der primären Magnetalterungsbehandlung unterworfen, wobei die Probe K auf 65O ⁰C und die Probe L auf 630 ⁰C erhitzt und beide für eine Zeitdauer von 1 h in einem Magnetfeld von 4000 Oe Stärke gehalten wurden. Bezüglich des zweiten Alterungsschrittes wurden die Proben ohne Einwirkung eines Magnetfeldes auf Temperaturen unter denen bei der ersten Magnetalterungsbehandluig wiedererhitzt und dann von diesen Temperaturen kontinuierlich und langsam auf 450 ⁰C mit einer derartigen Abkühlungsgeschwindigkeit abgekühlt, daß eine Temperatursenkung von 100 ⁰C über einen Zeitraum von 16 h erhalten wurde. Nach einer solchen Behandlung wurden die Proben dem Ofen entnommen und einer natürlichen Abkühlung auf Raumtemperatur überlassen. Die Beziehung zwischen der anfänglichen Temperatur der zweiten Alterung und dem erhaltenen maximalen Energieprodukt (BHl „ nach einer

max

solchen Behandlung ist entsprechend der Darstellung in Fig.5. Zur Zweckmäßigkeit ist in Fig. 5 der Unterschied zwischen der Zweitalterungs-Anfangstemperatur und der Magnetalterungstemperatur auf der Abszisse der Koordinaten dargestellt.

Bezüglich der zweiten Alterungsbehandlung von etwas niedrigere Temperaturen dieser beiden Proben wurde die Probe K auf 590 ⁰C und die Probe L auf 610 ⁰C wiedererhitzt-, und von diesen Temperaturen wurden sie in einem kontinuierlichen und langsamen Abkühlungsschritt mit eins? derartigen Äbkühlungsgeschwindigkeit abgekühlt, daß eine Temperatursenkung um 100 ⁰C

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über eine Zeitdauer von 16 h bis zu den variierten Endtemperaturen erhalten wurde, wonach sie aus dem Ofen entnommen und einer nazürliehen Abkühlung überlassen wurden. Die Beziehung zwischen diesen variierten Endtenperatüren und dem maximalen Energieprodukt OBH) , die so erhalten wurde, ist in Fig. 6 dargestellt.

Hinsichtlich der AbkUhlungsgeschwindigkeit, mit der die Probe nach der magnetischen Alterungsbehandlung erfindungsgemäß schnell abgekühlt wird, wie ausführlich erläutert wurde, ist eine gute Ausnutzung des vorteilhaften Effekts gemäß der Erfindung nur zu erwarten, wenn diese besondere Abkühlungsgeschwindigkeit schneller als die der zweiten Alterungsbehandlung ist, so daß eine Erzielung der Verbesserung der magnetischen Eigenschaften gesichert wird. Fig. 7 zeigt eine solche Wirkung anhand von Versuchen. Im Versuch wurde die erwähnte Probe K hergestellt und in der erläuterten Weise behandelt. Die so hergestellte Probe wurde einer ersten Magnetalterungsbehandlung in einem Magnetfeld von 4000 Oe unterworfen, wobei sie auf 65Ο ⁰C erhitzt und für 1 h gehalten wurde. Nach diesem Halteschritt wurde die Anlegung des Magnetfeldes abgebrochen, und gleichzeitig ließ man dann die Probe auf wenigstens 590 ⁰C oder darunter durch Anwendung der folgenden unterschiedlichen Abkühlungsarten (a) bis (g) abkühlen.(a) Abschrecken in Wasser,(b) Entnahme aus dem Ofen und natürliche Abkühlung (es dauerte etwa 1 min zum Abkühlen von 65Ο bis 550 ⁰C. Werte in den folgenden Klammern zeigen diese Abkühlungsperiode),(c) vorheriges Umwickeln mit einer Asbestbahn und Durchführung der Magnetalterungsbehandlung, dann Entnahme aus dem Ofen und natürliche Abkühlung (etwa 4 min) , (d) Vorabumwickeln der Probe zusammen mit einem Messingpolsfeer zwecks Steigerung des Gewichts mit feuerfesten hitzebeständigen Drähten und Magnetalterungsbehandlung der Probe, anschließend

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Entnahme aus dem Ofen mit der Wicklung und natürliche Abkühlung (etwa ^O min),(e) Halten innerhalb des Ofens mit abgeschalteter Energiequelle und Abkühlenlassen (etwa 2 h) im Ofen, ff) Unterwerfen der Probe einem kontinuierlichen und fortschreitenden Abkühlungsschritt bis 570 ⁰C bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit zur Sicherung einer Temperatursenkung von 100 C in 6 h, dann Entnahme aus dem Ofen und natürliche Abkühlung, (g) kontinuierliche und langsame Abkühlung auf 500 ⁰C mit einem Temperaturabfall von 100 ⁰C in 16 h, dann Entnahme aus dem Ofen und natürliche Abkühlung.

Im Anschluß an die oben erwähnten Verfahrensschritte wurde auf alle Proben außer der nach der Variante(g) behandelten Probe der folgende Verfahrensschritt angewandt. Die Proben wurden auf 59O ⁰C (ohne Anlegen eines Magnetfeldes) wiedererhitzt, wonach sie gemäß einem kontinuierlichen und langsamen Abkühlungsverfahren von dem Temperaturniveau bis herab zu 500 ⁰C mit einer Temperatursenkung von 100 ⁰C während 16 h behandelt wurden. Nach dieser Behandlung wurden die Proben dem Ofen entnommen und einer natürlichen Abkühlung überlassen. .

Unter sämtlichen Proben erfolgten die als(a) bis(f) bezeichneten VerfahrensVarianten gemäß der Erfindung, während die Verfahrensvariante(g) eine herkömmliche war.

Die Beziehung zwischen dem Abkühlungsverfahren nach der MagneteIterungsbehandlung und dem so erhaltenen maximalen Energieprodukt (BH) bei diesen Proben ist in Fig. 7'dargestellt. Wie man Pig. 7 entnehmen kann,sinddie magnetischen Eigenschaften verbessert worden, wo die Abkühlungsgeschwindigkeit nach der magnetischen Alterungsbehandlung größer als die der zweiten Alfcerungsbehandlung gemäß der Erfindung gemacht wurde,

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und es ist unter Berücksichtigung der praktischen Anwendung zu bevorzugen, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit derart

ist,daß ein Temperaturabfa11 um 100 ⁰C in 2 h oder weniger, vorzugsweise innerhalb J>0 min oder weniger erhältlich ist.

Allgemein ist eine natürliche Abkühlung fast ausreichend, da dabei keine besondere Ausrüstung oder Mittel in der Praxis erforderlich sind, und außerdem ist eine solche natürliche Abkühlungsbehandlung ausreichend zum Erzielen des vorteilhaften Effekts, die magnetischen Eigenschaften der Fe/Cr/Co-Magnetlegierung gemäß der Erfindung ausgezeichnet zu machen.

Wie oben ausführlich beschrieben, ist es offenbar, daß ein erheblicher Unterschied bei dem vorteilhaften Alterungsverfahren gemäß der Erfindung im Vergleich mit den bekannten erhältlich ist. Zum besseren Verständnis der Erfindung können die vorteilhaften Merkmale der Erfindung im Gegensatz zu den bekannten Verfahren folgendermaßen zusammengefaßt werden.

Bei der allgemeinen Alterungswärmebehandlung für Fe/Cr/Co-Legierungen einschließlich der in Gegenwart des Magnetfeldes durchgeführten sind die herkömmlichen Verfahren derart, daß keine Ifethode der kontinuierlichen und langsamen Abkühlung wie bei der Erfindung durchgeführt wurde, die eine der wirksamsten Prozesse für eine Alterungsbehandlung ist, und mit anderen Worten wurde ein langsamer AbkUhlungsschritt allenfalls anschließend an die magnetische Alterungsbehandlung von der aus dem vorangehenden Verfahrensschritt vorliegenden Temperatur vorgenommen, wo die Legierung nach und nach durch den relativ hohen Temperaturbereich abgekühlt wird, wo die Reaktion der Zweiphasentrennung noch weiter abläuft, so daß die Bildung eines beliebig cüey nicht ausgerichteten ZweiphasentrennungsgefUges in der Abwesenheit eines Magnetfeldeffektes zusammen mit dem ausrichtungsgesteuerten _v Zweiphasentrennungsgefüge ermöglicht wird. Bei der obigen Verfahrensweise war es

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unvermeidlich unmöglich, die beste Ausnutzung der ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften zu erreichen, die den so hergestellten Magnetlegierungen an sich eigen sind,Im Gegensatz dazu wird nun erfindungsgemäß ein verbessertes Verfahren der Alterungsbehandlung für eir. Fe/Cr/Co-Magnetlegierungssystem Verfügung gestellt, für das der Schritt der raschen Abkühlung nach Vollendung der magnetischen Alterungsbehandlung bis zu einem bestimmten Temperatürpunkt wesentlich ist, um dadurch die Bildung eines beliebig orientierten Zweiphasentrennungsgefüges zu vermeiden, das leicht in Abwesenheit eines magnetischen Feldes entsteht. Dieser Verfahrensschritt ist so vorteilhaft bezüglich der Ermöglichung der bestmöglichen Auswirkung der folgenden kontinuierlichen und langsamen Abkühlung _χ die als wirksamste für die magnetische Alterungsbehandlung der Magnetlegierungen bekannt ist, so daß ausgezeichnete Magneteigenschaften der Magnetlegierungen gut verwirklicht werden können.

Bei der herkömmlichen Alterungsbehandlung war eine hohe magnetische Wirksamkeit bei einer Fe/Cr/Co-Magnetlegierung mit einem relativ niedrigen Kobaltgehalt, ζ. Β. mit einem Kobaltgehalt von 14,9 % oder weniger nicht zu erwarten, sondern hierbei höchstens ein maximales Energieprodukt von 1,0 MGOe oder weniger und bei einem Kobaltgehalt von 10 % oder weniger ein maximales Energieprodukt von nur 0,5 MGOe oder weniger erhältlich. Dagegen macht es die Erfindung möglich, die Bildung eines ungesteu-erten Zweiphasentrennungsgef üges zu unterdrücken, das zum Auftreten in Abwesenheit eines Magnetfeldes neigt, was durch die Einschiebung des Verfahrensschrittes der schnellen Abkühlung auf einen bestimmten Punkt nach der Magnetalterungsbehandlung erreicht wird, die so die beste Ausnutzung des Effekts der kontinuierlichen und langsamen Abkühlung, die die beste Alterungsbehandlungsmethode ist, ermöglicht. Dank der Erfindung werden die ausgezeichneten

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magnetischen Eigenschaften, wie sie typisch in den Fig. 3 bis 7 dargestellt sind, erreicht.

Andererseits ist es, wie erwähnt, da der geometrische Faktor der Zweiphasentrennung hauptsächlich im Anfangsstadium der ersten Alterungsbehandlung bestimmt wird, wesentlich, die Wärmebehandlungebedingungen in diesem besonderen Anfangsstadium genau zu steuern, und hierzu verringert man vorzugsweise den Beladungsgrad des Legierungsmaterials in» Ofen auf ein minimales praktisches Niveau und führt die Wärmebehandlung mit einer begrenzten Menge des Legierungsmaterials durch. Bei Anwendung der zweiten Alterungsbehandlung auf das Material danach ist es jedoch vom Standpunkt der Produktion in industriellem Maßstab nicht wirkungsvoll und unwirtschaftlich, den Ofenbetrieb mit so geringem Ladeverhältnis für eine lange Zeit durchzuführen. Andererseits ist es für die zweite Alterungsbehandlung dagegen möglich, den Ofenbetrieb mit einem höheren Beladungsgrad > durchzuführen, da die Wärmebehandlungsbedingungen hierbei gemäßigter und nicht kritisch sind. Um dieses Problem zu lösen, ist es in der Praxis vorteilhaft, zunächst das Verfahren der ersten Alterung, d. h. den Sehritt der Bestimmung des geometrischen Faktors bei der ZweiPhasentrennung, mit einer Mehrzahl von Produktionsmengen des Legierungsmaterials durchzuführen und sie einmal bis zu. oder nahe der Umgebungstemperatur abzukühlen und dann die zweite Alterungsbehandlung mit der gewünschten Anzahl den Einzelmaterialmengen gleichzeitig durchzuführen, um industriell wirkungsvoll und wirtschaftlich zu arbeiten. Dieser schubweise Betrieb ist ein günstiger" Kompromiß zur Aufrechterhaltuno des gewünschten Durchsatzes der Massenproduktion innerhalb einer gegebenen Zeitdauer unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Wirkungsgraderfordernisse beim Ofenbetrieb.

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Wie sich aus der ausführlichen Beschreibung ergibt, liefert diese Erfindung vorteilhaft einerseits eine verbesserte Fe/Cr/Cο-Magnetlegierung, die besonders solche Merkmale aufweist, um zu einer Verringerung des Verbrauchs natürlicher Rohstoffe beizutragen, indem sie weniger Kobalt enthält, so eine gute Verformbarkeit besitzt- und außerdem die beste Ausnutzung der Eigenschaften der Zusammensetzungen einer solchen Legierung ermöglicht, und andererseits ein verbessertes Verfahren zur Herstellung der Magnetlegierung (eiBchließlich einer halbharten Magnetlegierung) der genannten Art zur Verfügung stellt, das hinsichtlich der industriellen Produktivität besonders vorteilhaft ist und eine bestmögliche Ausnutzung der ausgezeichneten Eigenschaften der Legierungszusammensetzungen ermöglicht.

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Claims

Patentansprüche

1. Eisen-Chrom-Kobalt-Magnetlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie gewichtsmäßig im wesentlichen aus 17 - 45 % Chrom, 3,0 - 14,9 fo Kobalt und Rest Eisen nebst herstellungsbedingten Verunreinigungen besteht und einen Magnetfeldalterungszustand zum Erreichen eines maximalen Energieprodukts (BH), von 2,0 MGOe oder mehr aufweist.

max

2. Magnetlegierung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Kobaltgehalt 10,6 - 14,9 % beträgt und das maximale Energieprodukt 5,0 MGOe oder mehr ist.

3· Magnetlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kobaltgehalt 11,5 - 12,5 % oder weniger betragt und das maximale Energieprodukt 6,0 MGOe oder mehr ist.

4. Magnetlegierung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Kobaltgehalt 10,5 % oder weniger beträgt und. das maximale Energieprodukt 4,0 MGOe oder mehr ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Magnetlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften, gekennzeichnet durch eine Kombination getrennter zweistufiger Alterungsbehandlungen, bei deren erstem Alterungsbehandlungsschritt die Legierung bei einer bestimmten Temperatur in einem gesteuerten Magnetfeld zur Erzeugung eines getrennten Zweiphasengefiiges gehalten wird, in dem dessen

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Kristallanisotropie in einer Bestandteilsphane f ⁰^-, ) längs der Richtung des angelegten Magnetfeldes gut ausgerichtet ist, und bei deren zweitemAlterungsbehandlungsschritt die Legierung danach kontinuierlich und langsam in einem bestimmten, unterhalb desjenigen bei der ersten magnetischen Alterungsbehandlung liegenden Temperaturbereich abgekühlt wird, um den in den Bestandteilzusammensetzungen zwischen den so getrennten beiden Phasen (oC i> ^₂' entwickelten Unterschied zu erweitern, wobei die Temperatur der zweiten Alterungsbehandlung innerhalb eines derart relativ niedrigen Temperaturbereiches gewählt wird, daß nur noch wenig oder keine weitere Zweiphasentrennung auftritt, und dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nach Abschluß der ersten Alterungsbehandlung schnell auf ein mindestens unterhalb der Anfangstemperatur der 2weiten Alterungsbehandlung liegendes Niveau abgekühlt wird, um jede unerwünschte Neigung zum Auftreten einer weiteren Zweiphasentrennung der Legierung ohne Wirkung des gesteuerten Magnetfeldes wirksam zu verhindern.

6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangstemperatur der zweiten Alterungsbehandlung um 15-60 C niedriger als das Temperaturniveau bei der ersten, magnetischen Alterungsbehandlung liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endtemperatur der zweiten Alterungsbehandlung 480 ⁰C oder niedriger ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

man die erste, magnetische Alterungsbehandlung mit einem Magnetfeld einer Stärke von 25OO Oe oder mehr und in einem Temperaturbereich von 56O - 670 ⁰C durchführt.

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9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das schnelle Abkühlen der Magnetlegierung nach Abschluß der ersten, magnetischen Alterungsbehandlung bis nahe der Umgebungstemperatur erfolgt.

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