Magnetischen Zwecken dienender Werkstoff aus Eisen, Nickel und Mangan
Es ist bereits eine große Anzahl von verschiedenen Legierungen des Eisens mit anderen
Elementen, wie Aluminium, Nickel, Silicium u. a., bekannt, die nach geeigneter thermischer
Behandlung eine hohe Permeabilität bei kleinen magnetisierenden Kräften aufweisen.
Derartige Legierungen können beispielsweisebei elektrischenSignalleitungen als Umspinnungen
oder als Kerne für die Belastungsspulen verwandt werden, ferner bei Wandlern, Telephonhörern,
Panzern von Panzergalvanometern und ähnlichem. Die bis jetzt bekannten Legierungen
haben aber meist einen verhältnismäßig -geringen spezifischen Widerstand und eine
oft nicht unerhebliche Koerzitivkraft, die bei Verwendung von Wechselströmen erhebliche
Wirbelstrom- und Hystereseverluste bedingen und ihre Anwendung in einer Reihe von
Fällen beschränken. Durch Zusätze, z. B. von Chrom und anderem, hat man versucht,
den spezifischen Widerstand heraufzusetzen, doch verschlechtern sich im allgemeinen
die magnetischen Eigenschaften dabei beträchtlich. In ganz besonderem Maße ist dies
auch bei dem Zusatz von Mangan 'zum Eisen der Fall, das durch wenige Prozent schon
fast völlig unmagnetisch wird. Aus diesem Grunde sind auch Zusätze von Mangan zu
den genannten Legierungen bisher nur bis zu etwa r °1o angewendet worden, und zwar
lediglich zur Desoxydation der Schmelze und zur Erzielung besserer Schmiedbarkeit,
jedoch niemals zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften. -Die sonst noch
bekannten Legierungen dieser Art mit hohen Mangangehalten bis zu 5 % dienen
zu ganz anderen, etwa chemischen oder mechanischen (Säurefestigkeit, Bruchsicherheit)
oder zu speziellen elektrischen Zwecken (Heizdrähte).Material made of iron, nickel and manganese for magnetic purposes A large number of different alloys of iron with other elements such as aluminum, nickel, silicon, etc. are known which, after suitable thermal treatment, have high permeability with low magnetizing forces. Such alloys can be used, for example, in electrical signal lines as wraps or as cores for the load coils, and also in converters, telephone receivers, armored galvanometer armor and the like. However, the alloys known up to now mostly have a relatively low specific resistance and an often not inconsiderable coercive force, which when using alternating currents cause considerable eddy current and hysteresis losses and limit their use in a number of cases. By additives, e.g. B. of chromium and others, attempts have been made to increase the specific resistance, but in general the magnetic properties deteriorate considerably. This is particularly the case with the addition of manganese to iron, which becomes almost completely non-magnetic with just a few percent. For this reason, additions of manganese to the alloys mentioned have hitherto only been used up to about r ° 1o, namely only to deoxidize the melt and achieve better forgeability, but never to improve the magnetic properties. -The otherwise known alloys of this type with high manganese contents of up to 5 % are used for completely different purposes, such as chemical or mechanical (acid resistance, break resistance) or for special electrical purposes (heating wires).
Nach den Untersuchungen des Erfinders tritt nun diese schlechte Wirkung
des Mangans auf die magnetischen Eigenschaften nicht ein, verwandelt sich im Gegenteil
in eine gute, wenn bei einem magnetischen Zwecken dienenden Werkstoff aus Eisen,
Nickel und Mangan neben dem Eisen ein Nickelgehalt von mehr als 40 "/0 vorhanden
ist, während der Mangangehalt bis zu :2o"/. beträgt, jedoch 2 °[o übersteigt. Werkstoffe
dieser Zusammensetzung zeigen nicht nur eine dem Mangangehalt -proportionale Erhöhung
des spezifischen Widerstandes, sondern auch ungemein geringe Werte der Koerzitivkraft,
die bis jetzt noch von keiner anderen bekannten ferrornagnetischen Legierung überhaupt
erreicht zu sein scheinen, während andererseits die Permeabilität bei kleinen und
mittleren Feldern trotz des unverhältnismäßig hohen Mangangehaltes beträchtliche.
Werte erreicht.According to the inventor's study, this bad effect now appears
of manganese does not affect the magnetic properties, on the contrary, it changes
in a good material made of iron, if used for magnetic purposes,
Nickel and manganese have a nickel content of more than 40 "/ 0 in addition to iron
while the manganese content is up to: 2o "/., but exceeds 2 ° [o. Materials
this composition show not only an increase proportional to the manganese content
the specific resistance, but also extremely low values of the coercive force,
which has not yet been achieved by any other known ferromagnetic alloy
seem to have been reached, while on the other hand the permeability at small and
medium fields despite the disproportionately high manganese content.
Values achieved.
Als Beleg dafür sind in Tabelle r die Werte der Anfangspermeabilität,
Koerzitivkraft und des spezifischen Widerstandes einer Reihe von Legierungen mit
verschiedenen Mangan- und Nickelgehalten angeführt, die in vorläufigen Versuchen
gewonnen sind und mit der Reinheit des Materials noch günstiger werden können. Die
geringe Koerzitivkraft
kann sich technisch auswirken beispielsweise
in einer Verringerung des Hystereseverlustes oder in einer Vermeidung unerwünschter
Remanenz bei- schlecht geschlossenen magnetischen Irreisen u. a., während der hohe
spezifische Widerstand die Wirbelstromverluste herabsetzt.As evidence for this, the values of the initial permeability are given in table r,
Coercive force and resistivity of a number of alloys with
various manganese and nickel contents listed in preliminary experiments
are obtained and can become even cheaper with the purity of the material. the
low coercive force
can have technical effects, for example
in reducing the hysteresis loss or in avoiding undesirable ones
Remanence in the case of poorly closed magnetic stray trips, among others, during the high
specific resistance reduces eddy current losses.
Ein besonderer Vorteil der genannten Legierungen besteht in einer
viel geringeren Empfindlichkeit gegenüber der thermischen Behandlung. Während die
Nickel-Eisen-Legierungen auch mit Zusätzen von Cr, Si, Cu u. a. ihre günstigsten
magnetischen Eigenschaften erst nach einer raschen Abkühlung erlangen, zeigt sich,
daß die Legierungen gemäß der Erfindung von der Wärmebehandlung verhältnismäßig
unabhängig sind; dies ist vielleicht damit zu erklären, daß die Nickel-Mangan-Legierungen
sich bezüglich der Wirkung der Abkühlung umgekehrt verhalten wie die Nickel-Eisen-Legierungen,
so daß bei den Legierungen aus Nickel-Eisen und Mangan sich diese Einflüsse in einem
weiten Gebiet mehr oder weniger kompensieren.
Tabelle i
Eisen-Nickel-Mangan-Legierungen
Anfangs- Koerzitiv- Widerstand
Chemische Zusammensetzung permeabilität kraft pro z
Meter/mm
50 0,'o Ni + 46 0/0 Fe+ 40/0 Mn 2190 0,21 , o,62
5o1/0 Ni -I' 440/, Fe -I- 60/0 Mn 9,56o 0,25
o,69
74'110 Ni -i- 22 0/0 Fe -I- 4 % Mn 3000 0,27
0,38
72 0/0 Ni + 22 ()/o Fe -i- 6 0% Mn 4970 0,11 0,45
640/0 Ni -j- 22 % Fe + 14 % Mn 3400 o,o65 o,81.
75 % Ni -i- 21% Fe + 4 % Mn 3550 0.24 0,37
73 % Ni -f- 2i % Fe + 61/,Mn 4300 0104 0,50
710/0 Ni -E- 2o % Fe + 9 0/0 Mn 3000 0,095 o,83
78 0;'0 Ni + 17 % Fe -E- 5 % Mn 10500 0,125 0,39
78 01'0 Ni -i- 2 0/0 Fe + 2o 0/0 Mn 2200 o,o6 o,6o
Tabelle 2
Chemische Zusammensetzung Anfangs- - Koerzitiv-
permeabilität kraft
79 0l0 Ni .+ 15,5 % Fe + 5,5)/o Mn
langsam abgekühlt . . .............. 6 ooo 0,036
rasch abgekühlt ..................... 6 7oo 0,041
8o 0/0 Ni -f-' 9 0/0 Fe -f- =i % Mn
langsam abgekühlt .................. 5500 0,075
rasch abgekühlt ..................... 6450 o,o65
A particular advantage of the alloys mentioned is that they are much less sensitive to thermal treatment. While the nickel-iron alloys, even with the addition of Cr, Si, Cu, etc. obtain their most favorable magnetic properties only after rapid cooling, it has been shown that the alloys according to the invention are relatively independent of the heat treatment; This is perhaps to be explained by the fact that the nickel-manganese alloys behave inversely with regard to the cooling effect as the nickel-iron alloys, so that in the case of the alloys of nickel-iron and manganese these influences are more or less in a wide area compensate less. Table i
Iron-nickel-manganese alloys
Initial coercive resistance
Chemical composition permeability force per z
Meter / mm
50 0, 'o Ni + 46 0/0 Fe + 40/0 Mn 2190 0.21, o, 62
5o1 / 0 Ni -I '440 /, Fe -I- 60/0 Mn 9.56o 0.25 o, 69
74'110 -i- Ni 22 Fe 0/0 -I- 4% Mn 3000 0.27 0, 38
72 0/0 Ni + 22 () / o Fe -i- 6 0% Mn 4970 0.11 0.45
640/0 Ni -j- 22% Fe + 14% Mn 3400 o, o65 o, 81.
75% Ni -i- 21% Fe + 4% Mn 3550 0.24 0.37
73% Ni -f- 2i% Fe + 61 /, Mn 4300 0104 0.50
710/0 Ni -E- 2o% Fe + 9 0/0 Mn 3000 0.095 o. 83
78 0; '0 Ni + 17% Fe -E- 5% Mn 10500 0.125 0.39
78 01'0 Ni -i- 2 0/0 Fe + 2o 0/0 Mn 2200 o, o6 o, 6o
Table 2
Chemical Composition Initial - Coercive -
permeability force
79 0l0 Ni. + 15.5% Fe + 5.5) / o Mn
slowly cooled. . .............. 6,000 0.036
cooled rapidly ..................... 6 7oo 0.041
8o 0/0 Ni -f- '9 0/0 Fe -f- = i% Mn
slowly cooled .................. 5500 0.075
cooled rapidly ..................... 6450 o, o65