DE655516C

DE655516C - Process to achieve a high and constant initial permeability in iron-nickel alloys with about 50% nickel

Info

Publication number: DE655516C
Application number: DES113961D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1925-11-14
Filing date: 1926-11-05
Publication date: 1938-01-17

Description

inc.,inc.,

12 FH!'1193812 FH! '11938

AUSGEGEBEN AM
17. JANUAR 1938ISSUED ON
JANUARY 17, 1938

ist in Anspruch genommen.is used.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, magnetische Eisen-Nickel-Legierungen mit etwa 5.0 °/₀ Nickel durch Erhitzung zu behandeln, um ihnen, eine hohe und in weiten Grenzen konstante Permeabilität zu geben. Außer der Höhe und der Konstanz der Permeabilität, worunter verstanden wird, daß die Permeabilität und speziell die Anfangspermeabilität sich innerhalb bestimmter Grenzen nur um höchstens 10% ändern darf, wird dabei noch angestrebt, daß die Legierungen geringe Hysteresisverluste und geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Legierungen mit diesen Eigenschaften eignen sich vor allem zur Herstellung von Drosselspulen, Transformatoren und anderen elektrischen Apparaten, deren Induktanz in weiten Grenzen vom magnetisierenden Strom bzw. der magnetisierenden Feldstärke unabhängig sein soll. Nichtmagnetische Stoffe, deren Permeabilität etwa gleich 1 ist, entsprechen zwar dieser Bedingung, jedoch ist diese Permeabilität für fast alle Zwecke zu niedrig. Auch gewalzter Nickelstahl, der keiner Wärmebehandlung unterworfen ist, besitzt zwar die ungewöhnliche Eigenschaft einer annähernd konstanten Permeabilität bei geringen magnetisierenden Kräften, jedoch ist seine Permeabilität kleiner als μ = ioo für magnetisierende Kräfte von etwa ο bis ι Oersted und damit für sehr viele Anwendungsgebiete auch noch zu gering.The invention relates to nickel-iron alloys to be treated with magnetic about 5.0 ° / ₀ nickel by heating a process to give them a high and give constant permeability over a wide range. In addition to the level and constancy of the permeability, which means that the permeability and especially the initial permeability may only change within certain limits by a maximum of 10%, the aim is that the alloys have low hysteresis losses and low electrical conductivity. Alloys with these properties are particularly suitable for the production of inductors, transformers and other electrical devices whose inductance should be independent of the magnetizing current or the magnetizing field strength within wide limits. Non-magnetic substances, the permeability of which is approximately equal to 1, meet this condition, but this permeability is too low for almost all purposes. Rolled nickel steel, which is not subjected to any heat treatment, also has the unusual property of an almost constant permeability with low magnetizing forces, but its permeability is less than μ = ioo for magnetizing forces of around ο to ι Oersted and thus for a very large number of areas of application too low.

Die Erfindung ermöglicht es, bei etwa 50% Nickel enthaltenden magnetischen Eisen-Nickel-Legierungen eine hohe und in weiten Grenzen konstante Permeabilität, beispielsweise μ = 400 bis 2000, zu erzielen. Zu diesem Zweck wird die Erhitzung in ihrer Zeitdauer nicht mehr, wie es bisher bei magnetischen Legierungen und insbesondere auch bei Legierungen mit etwa 50% Nickel üblich war, entweder zur Erzielung einer hohen Anfangspermeabilität über eine verhältnismäßig kurze Zeit, beispielsweise bis zu 15 Minuten, oder zur Erzielung einer weitgehend konstanten Permeabilität über eine wesentlich längereZeit,beispielsweise mehrere Stunden bzw. noch langer, erstreckt, sondern auf eine enger begrenzte und bisher noch nicht angewandte Zeitdauer beschränkt. Erfindungsgemäß soll die Zeitdauer der Erhitzung nämlich mindestens 30 Minuten und höchstens The invention makes it possible to achieve a high permeability, for example μ = 400 to 2000, which is constant within wide limits, in magnetic iron-nickel alloys containing about 50% nickel. For this purpose, the duration of the heating is no longer, as was previously the case with magnetic alloys and in particular with alloys with about 50% nickel, either to achieve a high initial permeability over a relatively short time, for example up to 15 minutes, or to achieve a largely constant permeability over a significantly longer time, for example several hours or even longer, but limited to a more narrowly limited and hitherto not used period of time. According to the invention, the duration of the heating should namely be at least 30 minutes and at most

do Minuten betragen. Hierdurch ergeben sich einerseits trotz längerer Glühzeit noch recht hohe Werte der Anfangspermeabilität, andererseits ist ihre Konstanz trotz kürzerer Glühzeit für praktische Zwecke noch hinreichend groß.do minutes. This results On the one hand, despite the longer annealing time, there are still quite high values for the initial permeability, on the other hand, their constancy is shorter in spite of that The glow time is still sufficiently long for practical purposes.

Außerdem besteht zwischen, dem Bereich, innerhalb dessen eine Konstanz der Permeabilität in dem bereits angegebenen Sinne erzielt wird, und der Temperatur, bei der die Legierungen geglüht werden, der aus dem Diagramm der Zeichnung ersichtliche Zusammenhang, so daß die Höhe der Erhitzungstemperaturen nach der in dem Diagramm der Zeichnung dargestellten Kurve entsprechend den jeweilig angestrebten magnetischen Eigenschaften gewählt werden soll.In addition, between, the area within this a constancy of the permeability in the sense already indicated is achieved, and the temperature at which the alloys are annealed from the Diagram of the drawing apparent relationship, so that the level of the heating temperatures according to the curve shown in the diagram of the drawing corresponding to the respective desired magnetic properties should be selected.

In dem Diagramm der Zeichnung sind dieIn the diagram of the drawing are the

ι Glühtemperaturen in Grad Celsius auf der Abszissenachse des Diagramms aufgetragen. Auf der Ordinatenachse sind die Bereiche der magnetisierenden. Feldstärke, innerhalb derer annähernd konstante Permeabilität vorhandenι Annealing temperatures in degrees Celsius on the The abscissa axis of the diagram is plotted. On the ordinate axis are the areas of magnetizing. Field strength within which there is an approximately constant permeability

> ist, in Oersted aufgetragen. Außerdem sind an der rechten Seite des Diagramms die erzielten Absolutwerte der. Permeabilität angeschrieben. > is applied in Oersted. In addition, on the right-hand side of the diagram are the achieved Absolute values of the. Permeability written down.

Die Abhängigkeit der Größe des BereichesThe dependence of the size of the area

> konstanter Permeabilität von der Glühtemperatur ist aus dem Verlauf der in das Diagramm eingezeichneten Kurve eindeutig zu entnehmen. Beispielsweise gilt der Punkt ι der Kurve für· ein Material, das bis auf 500° erhitzt wurde und eine Permeabilität μ =? 400 im Bereich von ο bis ι,ο Oersted aufweist. Tn entsprechender Weise gilt Punkt 2 der Kurve für ein Material, das bis auf 6oo° erhitzt wurde und eine konstante Permeabilität μ == iooo in dem Bereich von ο bis 0.5 Oersted aufweist.> The constant permeability of the annealing temperature can be clearly seen from the course of the curve drawn in the diagram. For example, point ι of the curve applies to · a material that has been heated up to 500 ° and a permeability μ =? 400 in the range from ο to ι, ο Oersted. Correspondingly, point 2 of the curve applies to a material that has been heated up to 600 ° and has a constant permeability μ == iooo in the range from ο to 0.5 oersted.

Das Diagramm läßt deutlich erkennen, daß sich insbesondere bei Glühtemperaturen von 300 bis 6oo° große Bereiche annähernd konstanter Permeabilität bei verhältnismäßig hohen Permeabilitäten erzielen lassen. \^ron besonderer Wichtigkeit ist der durch die Punkte 1 und 2 des Diagramms begrenzte Temperaturbereich von 500 bis 6oo°, in demThe diagram clearly shows that, particularly at annealing temperatures of 300 to 600 °, large areas of approximately constant permeability can be achieved with relatively high permeabilities. \ ^R on particular importance is the current confined by the points 1 and 2 of the chart temperature range of 500 to 6oo ° in which

Q bei bereits recht hohen Permeabilitäten von etwa 11 = 400 bis 1000 eine für die weitaus meisten Zwecke genügende Konstanz erzielt wird. Der über 6oo^G liegende Temperaturbereich kommt dagegen nur für solche Legierungen in Frage, die eine höhere Permeabilität bei geringerer Konstanz aufweisen müssen. Wird die Erhitzung der Eisen-Nickel-Legierung noch höher getrieben, beispielsweise über 900"' hinaus, so erhält man noch höhere Permeabilitäten, die zwar über μ = 2ooo liegen, jedoch fast nicht mehr konstant sind.Q at already quite high permeabilities of about 11 = 400 to 1000 a constancy sufficient for most purposes is achieved. The temperature range above 600 ^G , on the other hand, is only possible for those alloys that have to have a higher permeability with less constancy. If the heating of the iron-nickel alloy is driven even higher, for example beyond 900 "', then even higher permeabilities are obtained, which are above μ = 2,000, but are almost no longer constant.

Der für das. Verfahren gemäß der Erfindung in Frage kommende Temperaturbereich liegt somit zwischen den ungefähren Grenztemperaturen von 300 und 900⁰.Thus, the next for the. Methods of the invention in question temperature range is between the approximate temperature limits of 300 and 900 ^0th

Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit dem Verfahren gemäß der Erfindung bei solchen an sich bekannten magnetischen Eisen-Nickel-Legierungen erzielen, die außer etwa 50% Nickel ungefähr i°/₀ Mangan, 0,04 bis 0,150/0 Silicium, weniger als 0,050/0 Kohlenstoff und als Rest Eisen enthalten. Für die mit der Erfindung angestrebten Zwecke ist es ferner vorteilhaft, daß in an sich bekannter Weise die Verunreinigungen durch Schwefel und Phosphor höchstens 0,05 ⁰Z₀ betragen, doch kann man auch weniger reine, z. B. handelsübliche Legierungen von etwa 50 °/o.igem Nickelstahl anwenden. An einem derartigen Nickelstahl ist auch das Diagramm der Zeichnung an Hand von Versuchen aufgenommen worden.Particularly good results of the invention can be with the method according to such known magnetic iron-nickel alloys achieve, in addition to about 50% nickel about i ° / ₀ manganese, 0.04 to 0.150 / 0 of silicon, less than 0.050 / 0 carbon and the remainder iron. For the purposes aimed at by the invention, it is also advantageous that, in a manner known per se, the contamination by sulfur and phosphorus is at most 0.05 ⁰ Z ₀ , but less pure, e.g. B. use commercially available alloys of about 50% nickel steel. The diagram in the drawing has also been recorded on the basis of experiments on a nickel steel of this type.

Die Formgebung der aus den der Erfindung entsprechenden magnetischen Eisen-Nickel-Legierungen hergestellten Körper ist in weiten Grenzen beliebig; beispielsweise kann die Legierung zur Herstellung von gewalzten Blechen oder aus diesen hergestellten Stanzstücken, wie Bändern oder durchlochten Scheiben o. dgl., angewendet werden. Die Bleche können dabei sowohl heiß als auch kalt gestanzt werden, da die entstehenden Spannungen durch die nachfolgende Erhitzung entfernt werden. Nach der endgültigen Formgebung werden die magnejiisehen Körper in einen Ofen gebracht und je nach den angestrebten Eigenschaften auf verschiedene Temperaturen in dem angegebenen Temperaturbereich erhitzt. Die Abkühlung kann im Ofen oder an Luft erfolgen, da die ioo Abkühlungsgeschwindigkeit bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nur von verhältnismäßig geringem Einfluß auf die Güte der behandelten magnetischen Körper ist.The shaping of the magnetic iron-nickel alloys corresponding to the invention manufactured body is arbitrary within wide limits; for example, the alloy can be used to produce rolled Sheets or stamped pieces made from them, such as strips or perforated Discs o. The like., Are used. The trays can be both hot and be punched cold, as the tension created by the subsequent heating removed. After the final shaping, the magneji will be seen Bodies placed in an oven and different depending on the desired properties Temperatures in the specified temperature range heated. The cooling can take place in the oven or in air, since the ioo The cooling rate in the method according to the invention is only relatively high little influence on the quality of the treated magnetic bodies.

Claims

Claims:.

1. A method for the heat treatment of magnetic iron-nickel alloys with about 5o ° / ₀ nickel to achieve a high and constant initial permeability, characterized in that the duration of the heating is 30 to 60 minutes, the level of the heating temperatures according to the in the The curve shown in the diagram of the drawing is selected according to the respective desired level or the constant range of permeability.

2. Application of the method according to claim ι on magnetic iron-nickel alloys, which is about 50% nickel, un-

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Fähr ι ° / ₀ manganese, 0.04 ^{0 0} to 0.15% silicon, less than 0.050 / 0 carbon and the remainder iron.

3. Application of the method according to claim ι to magnetic iron-nickel alloys, which are about 50% nickel and possibly
0.04o-'o to ο. ι

about 1; o / o silicon,

₀ manganese, less than

0.05 ⁰ Z ₀ contain carbon and the remainder iron, in which the contamination by sulfur and phosphorus is at most 0.05%.

1 sheet of drawings

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