DE3129939C2

DE3129939C2 - Verfahren zum zweistufigen Nitrieren von Teilen aus Eisen

Info

Publication number: DE3129939C2
Application number: DE19813129939
Authority: DE
Inventors: Vja&ccaron;eslav N. Bukarev; Boris Michajlovi&ccaron; Saratov Gusev; Valentin Grigor'evi&ccaron; Pavljukov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1985-03-28
Also published as: DE3129939A1

Abstract

Das Verfahren zum Nitrieren von Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen besteht darin, daß die Teile in einem Sättigungsmedium erwärmt werden. Nach Erreichen einer Temperatur, die mit der Temperatur der Bildung aktiven Stickstoffs übereinstimmt, wird ein magnetisches Gleichfeld mit einer Stärke von 1,6-80 kA/m erzeugt. Das isothermische Halten der Teile wird im Sättigungsmedium ebenfalls unter Einwirkung des Magnetfeldes durchgeführt. In der ersten Stufe des isothermischen Haltens wird das Stickstoffpotential auf einer Höhe gehalten, bei der die Bildung einer α-festen Stickstofflösung im Eisen gewährleistet wird, und in der zweiten Stufe, auf einer Höhe, bei der die Bildung eines ε-Eisennitrids gewährleistet wird. Die Abkühlung der Teile auf eine Temperatur, bei der eine Luftoxydation der Oberfläche der behandelten Teile ausgeschlossen ist, wird unter Einwirkung des Magnetfeldes durchgeführt.

Description

Die vorlieginde Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der chemisch-thermischen Behandlung und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Nitrieren von Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen-

Vorteilhaft kann die Erfindung ;ür 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 12 61 945 A). Das Verfahren bezweckt eine Verbesserung der magnetischen Eigenschaften, was durch die Nitrierung eines Stahls bei einer Temperatur von 450 bis 750° C bis zur Bildung von Nitriden der Zusatzelemente Al, Ti, Zr, Ta erreicht wird. Der Vorgang wird mit Rekristallisationsglühen in Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 115O⁰C abgeschlossen.

Bei einer Dissoziation von Nitriden der Zusatzelemente treten im bekannten Verfahren die letzteren mit dem Sauerstoff der Atmosphäre in Wechselwirkung und bilden die Oxideinschlüsse. Dadurch werden die magnetischen Eigenschaften des Elektromagnetbleches verschlechert Deshalb ist das bekannte Verfahren für das Nitrieren von Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen ungeeignet

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung eiens Bandes aus Elektroblech mit Textur (JA-Anmeldung 50-19483) mit hoher Magnetinduktion, welches darin besteht, daß vor dem endgültigen Walzvorgang das Nitrieren in Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 600 bis 1200°C durchgeführt wird. Im Ergebnis einer derartigen Behandlung wird eine Oberflächenschicht mit einem erhöhten Stickstoffgehalt von maximal 0,005 bis 0,075% gebildet, die mehr als das 0,1 fache der gesamten Banddicke dick ist.

Nach dem bekannten Verfahren kann jedoch nur

Bandstahl behandelt werden. Außerdem wird durch die Spannungen im fertigen Kaltwalzgut zusammen mit Spannungen infolge Dispersionsausscheidungen im Metall (N, C O, Al) die Fehlstellenkonzentration im Kns stallgitter erhöht Durch diesen Umstand wird der Effekt der Bildung von gerichteten Spannungen verringert und entsprechend die Erhöhung des magnetischen Moments der Matrixatome verhindert, und nur die Größe der Magcetinduktion an die Größe er Magnetinduktion

to von Reineisen angenähert.

Bekannt ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung (R. Bosort, »Ferromagnetismus«, Izdatelstwo inostrannoj Iiteraturvv Moskau, 1956) von Perminvar der Sorte 45-25 mit 30% Fe, 25% Co und 45% Ni, welches in der

j-i Erwärmung auf eine Temperatur von 425°C, insbesondere während 24 Stunden und langsames Abkühlen unter Einwirkung eines Magnetfeldes besteht

Die Hauptergebnisse dieser Behandlung sind konstante Permeabilität in niedrigen Feldern und eine spezifische Form der Hystereseschleife in mittelstarken Feldern, die durch geringe Hystereseverluste 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 kovüien sich Perminvareigenschaften im unlegierten Eisen nicht ausbilden.

Es ist auch schon ein Verfahren zum zweistufigen Nitrieren von Teilen aus Eisen, bei dem diese Teile erwärmt isotherm gehalten und abgekühlt werden, bekannt (DE-OS 22 21 169), jedoch findet dort keine magnetische Behandlung zur Erreichung einer bestimmten

Struktur statt

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung von Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen zu schaffen, welche es gestattet durch die physikalische Einwirkung auf die kristalline und elektronische EisenstrukTr eine Hystereseschleife vom Perminvartyp zu erhalten und die Magnetinduktion bei hoher Verschleißfestigkeit der Oberfläche der Werkstücke zu vergrößern.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der zuvor erwähnten Gattung dadurch gelöst daß Magnetleiterteile aus Armco-Eisen in einem Sättigungsmedium für das Nitrieren erwärmt werden und nach Erreichen einer Temperatur, die der Temperatur der Bildung aktiven Stickstoffs entspricht, einem magnetischen Gleichfeld

so mit einer Stärke von 1,6 bis 80 kA/m ausgesetzt und dann auf die zweite Stufe weiter erwärmt und schließlich unter fortgesetzter Einwirkung des Magnetfeldes bis zu einer Temperatur, bei der eine Luftoxidation der Oberfläche der zu bearbeitenden Teile ausgeschlossen ist, abgekühlt werden.

Vorteilhaft wird in der ersten Stufe des isothermen Haltens das Stickstoffpotential des Sättigungsmediums auf einer Höhe gehalten, bei der die Bildung einer festen Stickstofflösung im α-Eisen gewährleistet wird und in der zweiten Stufe des isothermen Haltens das Stickstoffpotential des Sättigungsmediums auf einer Höhe, bei der die Bildung von «-Eisennitrid gewährleistet wird, und das Verhältnis der Dauer der ersten und der zweiten Stufe wird bei 9 : 1 gehalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nitrieren von Magnetleiterteilen aus Armco-Eisen gestattet es, eine hohe Magnetinduktion am elektrotechnischen Armco-Eisen zu erzielen sowie die Betriebsfähigkeit solcher

^{3 4}

Magnetleiter zu verbessern, die Reibpaarungen in ei- Die Hystereseschleifen der Probekörper aus Annco

nem aggressiven Medium darstellen. Eisen sind ii> der Figur gezeigt Im Magnetfeld mit einer

Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfah- Stärke von GO A/m (Kurve a) fehlen praktisch die Hysteren, Hystereseschleifen vom Permivartyp an technisch reseverluste, und die magnetische Permeabilität ist konreinem Armico-Eisen zu erhalten, wodurch das Legieren 5 stant Im Magnetfeld mit einer Stärke von 160 A/m von Eisen mit Kobalt und Nickel entfällt (Kurve b) bleibt die magnetische Permeabilität im Feld

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand mit einer Stärke von 136 bis 144 A/m konstant, wonach von Durchführungsbeispieien unter Bezugnahme auf die Permeabilität stark zunimmt, was zur Ausweitung die Zeichnung erläutert, in der Hystereseschleifen und der Hystereseschleife führt Beim Magnetfeld mit einer Magnetisierungskurven von Armco-Eisen dargestellt io Stärke von 2,4 kA/m (Kurve c) hat die Hystereseschleife sind, das erlfindungsgemäß unter Einwirkung eines ma- einen perminvarspezifischen Verlauf. Jedoch besitzt die gnetischen Gleichfeldes unterschiedlicher Stärke ni- Magnetisieningskurve einen zweiten Abschnitt mit triertwird. konstanter Permeabilität im Feld mit einer Stärke von

Die aus Armco-Eisen gefertigten Werkstücke und 400 A/m bis 1,08 kA/m.

Probekörper werden in eine Ofenmuffel eingebracht 15 Die Anwendung von Magnetfeldern mit einer Stärke und nach deren Verschließen in einer Stickstoff-Wasser- unter 1,6 kA/m ist durch geringe Wirksamkeit der Einstoff-Ammoniak-Atmosphäre erwärmt deren Stick- wirkung bedingt Eine Erhöhung der Feldstärke über stoffpoteßtJal die Bildung einer festen Stickstofflösung 80 kA/m ergibt keine bemerkbaren Vorteile im Verim Λ-Eisen gewährleistet gleich zur geringeren Stärke, erfordert jedoch die

Nachdem in der Ofenmuffel eine Temperatur von 20 Schaffung von komplizierteren und großen technischen 450°C erreicht ist, wird ein magnetisches Gleichfeld mit Einrichtungen.

einer Stärke von 1,6 kA/m erzeugt Die weite-e Erwär- Auf diese Weise gestattet das erfindun&igemäße Ver-

mung auf eine Temperatur von 620⁰C und das isother- fahren zum Nitrieren von Werkstücken aus Armco-Eime Halten der Werkstücke in der ersten Stufe mit einer sen es, die magnetische FluBdichte zu vergrößern und Dauer von 54 ±1 min wird unter Einwirkung des Ma- 25 dadurch die Ausgangscharakteristiken von elektromagnetfelds durchgeführt Die Einwirkung des Magnet- gnetiscLcn Geräten und Aggregaten zu verbessern, felds wird in der zweiten Stufe des isothermen Haltens Außerdem können bei der Herstellung von Magnet-

mit einer Dauer von etwa 6 min bei einem Stickstoffpo- leiterteilen die Eisen-Kobalt-Perminvare durch Armcotential fortgesetzt, welches die Bildung eines «-Nitrids Eisen ersetzt werden.

und die Abkühlung auf eine Temperatur von 100° C ge- 30

währleistet, wonach die Einwirkung des Magnetfelds Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

unterbrochen wird.

Nach dieser Behandlung beträgt die Magnetinduktion:

B₅ = 0,5T,
B₁₀ =033 T,
Bis - U2T
B20 - U7 T,

B30 - ',34T, 40

B₅₀ - 1,47 T,
Bioo= 1,7 T.

Unter Einwirkung des Magnetfelds mit einer Stärke
von 40 kA/m bei der Erwärmung der Probekörper von 45
45O⁰C auf 620⁰C, beim isothermen Halten und beim
Abkühlen auf 100⁰C beträgt die Magnetinduktion:

B₅ = 0,64 T,

B₁₀ =0,97 T, 50

B₁₅ -UT

B₂₀ = 131 T,

B₃₀ - 1,45 T,

B₅₀ = 1.6 T.

Bioo =1,82 T. 55

Unter Einwirkung des Magnetfelds mit einer Stärke
von 80 kA/m bei der Erwärmung der Probekörper von
620⁰C auf 750⁰C, beim isothermen Halten und beim
Abkühlen auf 100°C beträgt die Magnetinduktion: ω

B₅ - 0,68 T,

Bio = 1,01 T,

B,5 - 1,23 T

B20 = U2 T, 65

Bj₀ - 1,46 T,

B₅₀ = 1,65 T,

Β,«, -1.84 T.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum zweistufigen Nitrieren von Teilen acc Eisen, bei dem diese Teile erwärmt, isotherm gehalten und abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetleiterteile aus Armco-Eisen in einem Sättigungsmedium für das Nitrieren erwärmt werden und nach Erreichen einer Temperatur, die der Temperatur der Bildung aktiven Stickstoffs entspricht, einem magnetischen Gleichfeld mit einer Stärke von 1,6 bis 80 kA/m ausgesetzt und dann auf die zweite Stufe weiter erwärmt und schließlich unter fortgesetzter Einwirkung des Magnetfeldes bis zu einer Temperatur, bei der eine Luftoxidation der Oberfläche der zu bearbeitenden Teile ausgeschlossen ist, abgekühlt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe des isothermen Haltens das Stickstoffpotential des Sättigungsmediums auf einer Höhe gehalten wird, bei der die Bildung einer festen Suckstofflösusg im x-Eistr. gewährleistet wird und in der zweiten Stufe des isothermen Haltens das Stickstoffpotential des Sättigungsmediums auf einer Höhe, bei der die Bildung von s-Eisennitrid gewährleistet wird und das Verhältnis der Dauer der ersten und der zweiten Stufe bei 9:1 gehalten wird.