DE3129939A1

DE3129939A1 - Verfahren zum nitrieren von magnetleiterteilen aus armco-eisen

Info

Publication number: DE3129939A1
Application number: DE19813129939
Authority: DE
Inventors: Vja&ccaron;eslav N. Bukarev; Boris Michajlovi&ccaron; Saratov Gusev; Valentin Grigor'evi&ccaron; Pavljukov
Original assignee: PAVLJUKOV VALENTIN GRIGOR'EVIC
Current assignee: PAVLJUKOV VALENTIN GRIGOR'EVIC
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1983-03-24
Also published as: DE3129939C2

Description

Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der chemisch-thermischen Behandlung und betrifft insbesonders ein Verfahren zum Nitrieren vom Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen.
Vorteilhaft kann die Erfindung für das Nitrieren von Magnetleiterteilen verwendet werden, die im Geräte und Aggregatenbau, in der Rechentechnik und anderen Industriezweigen sowie in der Fertigung von Magnetabschirmungen zum Einsatz kommen.
Bekannt ist ein Verfahren zur Erzeugung von Siliziumstahl mit orientiertem Korn (siehe GB-Auslegeschrit 1261945). Das Verfahren bezweckt eine Verbesserung der magnetischen Eigenschaften, was durch die Nitrierung eines Stahls bei einer Temperatur von 450-750°C bis zur Bildung von Nitril den der Zusatzelemente Al, Ti, Zr, Ta erreicht wird. Der Vorgang wird mit Rekristallisationsglühen in Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 1150°C abgeschlossen.
Bei der Dissoziation von Nitriden der Zusatzelemente treten im bekannten Verfahren die letzteren mit dem Sauerstoff der Atmosphäre in Wechselwirkung und bilden Oxideinw schlüsse. Dadurch werden die magnetischen Eigenschaften des Elektromagnetbleches verschlechtert. Deshalb ist das bekannte Verfahren für das Nitrieren von Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen ungeeignet.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus Elektroblech mit Textur (JA-Anmeldung 50-19489) mit hoher Magnetinduktion, welches darin besteht, dass vor dem endgültigen Walzvorgang das Nitrieren in Stickstoff~ atmosphäre bei einer Temperatur von 600-1200°C durchgeführt wird. Im Ergebnis einer derartigen Behandlung wird eine Oberflächenschicht mit einem crhöhten Stickstoffgehalt von max. das fache 0,005-0,075% gebildet, die über 0,@ der gesamten Banddicke beträgt.
Nach dem bekannten Verfahren kann jedoch nur Bandstahl behandelt werden. Aussenden wird durch die Spannungen im fertigen Kaltwalzgut zusammen mit Spannungen infolge Dispersionsausscheidungen im Metall (N, C, O, al) die Fehlerkonzentration im Kristallgitter erhöht. Durch dicsen Umstand wird der S£-fekt der Bildung von gerichtet;en Spannungen verringert und entsprechend die Erhöhung des ma6rnctischen Moments der Matrixatome verhindert, und nur die Grösse der Magnetinduktion an die Grösse der Magnetinduktion von Reineisen angenähert.
Bekannt ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung (R.Bosort, "Ferromagnetismus", Izdatelstwo inostrannoj literatury, Moskau, 1956) von Perminvar der Sorte 45-25 mit 30% Fe, 25% Co und 45% Ni, welches in der Erwärmung auf eine Temperatur von 425°C. im isothermischen Halten während 24 Stunden und im eines langsamen Abkühlen unter Einwirkung Magnetfelds besteht.
Die Hauptergebnisse dieser Behandlung sind konstante Permeabilität in niedrigen Feldern und eine spezifische Form der Hysteresisschleife in mittelstarken Feldern, die durch geringe Hysteresisverluste charakterisiert ist.
Die Erhaltung dieser Eigenschaften erfordert viel Zeit für die Wärmebehandlung, wodurch ein hoher Preis für die Legierungen bedingt ist, die derart wärmebehandelt werden.
Ausserdem sind die positiven Resultate instabil und auf diese Weise können sich Perminvareigenschaften im unlegierten Eisen nicht ausbilden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von Werkstucken aus Armco-Eisen zu schaffen, welches es gestattet, durch die physikalische einwirkung auf die kristalline und die elektronische Eisenstruktur die Hysteresisschleife von Preminvartyp zu erhalten und die Magnetindiktion bei hoher Verschleissfestigkeit der Oberfläche der Werkstücke zu vergrössern Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zum Nitrieren von Werkstücken aus Armco-Eisen, bei dem unter Einwirkung eines Magnetfeldes die ltZerkstücke erwärmt, isothermisch gehalten und abgekühlt werden, erfindungsgemäss die Werkstücke in einem Sättigungsmedium erwärmt werden und nach Erreichen einer Temperatur, die mit. der Temperatur der Bildung aktiven Stickstoffs üereinstimmt, ein magnetisches Gleichfeld mit einer Stärke von 1,6-80 kA/m erzeugt wird, dessen Einwirkung während des isothermischen Haltens der Werkstuecke im Sättigungsmedium, das in zwei Stufen durchgeführt wird, sowie während der Abkühlung der Werkstücke auf eine Temperatur fortgesetzt wird bei der eine Luftoxydation der Oberfläche der behandelten Werkstücke ausgeschlossen ist.
In der ersten Stufe des isothermischen Haltens der Werkstücke wird das Stickstoffpotential des Sättigungsmediums zweckmässiggerweise auf einer Höhe gehalten, bei der die Bildung einer α -festen Stickstofflösung im Eisen gewährleistet wird und m der zweiten Stufe wird das Stickstoffpotential des Sättigungsmediums auf einer Höhe gehalten, bei der das # Eisennitrid gebildet wird, wobei die Dauer der ersten Stufe zu der der zweiten Stufe in einem Verhältnis von 9:1 liegt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Nitrieren von Magnetleiterteilen aus Armco-Ei.sen gestattet es, eine hohe Magnetinduktion am elektrotechnischen Armco-Eisen zu ersolcher zielen sowie die Betriebsfähigkeit Magnetleiter zu verbesseren, die Reibpaarungen in einem aggressiven Medium darstellen.
Ausserdem ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren, Hysteresisschleifen von Permivartyp an technisch reinem Ärmco-Eisen zu erhalten, wodurch das Legieren von Eisen mit Kobalt und Nickel entfällt.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung and Hand von Durchführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert, in der Hysteresisschleifen und Magnetisierungskurven von Armco-Eisen dargestellt sind, das erfindungsgemäss unter Einwirkung eines magnetischen Gleichfeldes unterschiedlicher Stärke nitriert wird.
Die aus Armco-Eisen gefertigten Werkstücke und Probekörner werden in eine Ofenmuffel eingebracht und naeh deren Verschließen in einer Stickstoff-Wasserstoff-Ammoniak-Atmosphäre erwärmt, deren Stickstoffpotential die Bidlung einer oc -festen Stickstofflösung im Eisen Ecwährleistet.
Nachdem in der Ofenmuffel eine Temperatur von 4500C erreicht ist, wird ein magnetisches Gleichfeld mit einer Stärke von 1,6 kA/m erzeugt. Die weitere Erwärmung auf eine Temperatur von 6200C und das isothermische Halten der Werkstück in der ersten Stufe mit einer Dauer von 54#1 min wird unter Einwirkung des Magnotfeldes durchgeführt. Die Einwirkung des Magnetfeldes wird in der zweiten Stufe des isothermischen Haltens mit einer Dauer von 6+1 min bei einem stickstoffpotential fortgesetzt, welches die Bildung eines # -Nitrids und die Abkühlung auf eine Temperatur von 100°C gewährleistet, wonach die Einwirkung des Magnetfeldes unterbrochen wird, Nach dieser Behandlung beträgt die Magnetinduktion: B5 = 0,5 T, B10 = 0,83 T, B15 = 1,12 T, B20 = 1,27 T, B30 = 1,34 T, B50 = 1,47 T, B100 = 1,7 T.
Unter Einwirkung des Magnetfeldes mit einer Stärke von 40 kA/m bei der Erwärmung der Probekörper von 450°C auf 620°C, beim isothermischen Halten und beim Abkühlen auf 100°C beträgt die Magnetinduktion: B5 = 0,64 T, B10 = 0,97 T, B15 = 1,2 T, B20 = 1,31 T, B30 = 1,45 T, B50 = 1,6 T, B100 = 1,82 T.
Unter Einwirkung des Magnetfeldes mit einer Stärke von 80 kA/m bei der Erwärmung der von Probekörper 620°C auf 750°C, beim isothormischen Halten und beim Abkühlen auf 10000 beträgt die Magnetinduktion: B5 = 0,68 T, B10 = 1,01 T, B15 = 1,23 T, B20 = 1,32 T, B30 = 1,46 T, B50 = 1,65 T, B100 = 1,84 T.
Die Hystereisisschleifen der Probekörper aus Armco-Eisen, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt wurden, sind in der Fig. gezeigt. Im Magnetfeld mit einer Stärke von 80 A/m ( Kurve a) fehlen praktisch die Hysteresisverluste, und die magnetische Permeabilität ist konstant. Im Magnetfeld mit einer Stärke von 160 A/m ( Kurve b) bleibt die magnetische Permeabilität im Feld mit einer Stärke von 136-144 A/m konstant, wonach die Permeabilität stark zunimmt, was zur Ausweitung der Hysteresisschleife führt. Beim Magnetfeld mit einer Stärke von 2,4 kA/m ( Kurve c) hat die Hysteresisschleife eine perminvarspezifischen Verlauf. Jedoch besitzt die Magnetisierungskurve einen zweiten Abschnitt mit konstanter Permaebilität im Feld mit einer Stärke von 400 A/m bis 1,08 kA/m.
Die Anwendung von Magnetfeldern mit einer Stärke von 1,6 bis 80 kAn ist durch geringe Wirksamkeit der Eineines wirkung Magnetfeldes mit einer Stärke von unter 1,6 kA/m bedingt. Eine Erhöhung der Feldstärke ueber 80 kA/m ergibt keine bemerkbaren Vorteile im Vergleich zur geringeren Stärke erfordert Jedoch die Schaffung von komplizierteren und grossen technischen Einrichtungen.
Auf diese Weise gestattet das erfindungsgemässe Verfahren zum Nitrieren von Werkstücken aus Armco-Eisen es die magnetischeFlussdichte zu vergrössern und dadurch- die Ausgangscharakteristiken von elektromagnetischen Geräten und Aggregaten zu verbessern.
Ausserdem können bei der Herstellung von Magnetleiterteilen die Eisen-Kobalt Ferminvare durch Armco-Eisen ersetzt werden.

Claims

VERFAHREN ZUM NITRIEREN VON MAGNETLEITERTEILEN AUS ARMCO-EISEN PATENTANSPRÜCHE )Verfahren zum Nitrieren von Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen bei dem die Teile unter Einwirkung eines Magnetfeldes - erwärmt, - isothermisch gehalten und - abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass - die Teile in einem Sättigungsmedium erwärmt werden und - nach Erreichen einer Temperatur, die mit der Temperatur der Bildung aktiven Stickstoffs übereinstimmt, ein magnetisches Gleichfeld mit einer Stärke von 1,6-80 kA/m erzeugt wird, - das isothermische Halten der Teile im Sättigungsmedium unter Einwirkung des Magnetfeldes in zwei Stufen durchgeführt wird und - die Teile unter Einwirkung des Magnetfeldes auf eine Temperatur abgektihlt werden, bei der eine Luftoxydation der Oberfläche der behandelten Teile ausgeschlossen ist.
2. Verfahren zum Nitrieren von Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen, dadurch gekennzeichnet, dass - in der ersten Stufe des isothermischen Haltens das Stickstoffpotential des Sat-tigungsmediums auf einer Höhe gehalten wird, bei der die Bildung einer α -festen Stickstoff~ lösung im Eisen gewährleistet wird und - in der zweiten Stufe des isothermischen Haltens das Stickstoffpotential des Sättigungsmediums auf einer Höhe gehalten wird, bei der die Bildung eines # -Eisennitrids gewährleistet wird, - wobei die Dauer der ersten Stufe zu der der zweiten Stufe in einem Verhältnis von 9(1 liegt.