DE746768C - Stahl fuer Dauermagnete - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Als wichtigster Dauermagnetstahl war früher der bekannte 6 °/_oige Wolframstahl mit gegebenenfalls weiteren Legierungszusätzen, wie Chrom, anzusehen. Da Wolfram ein schwer zu beschaffendes Metall ist, hat man durch einen Chromstahl mit 3 bis 6 °/₀ Chrom schon im vergangenen Weltkriege diesen Stahl zu ersetzen versucht. Die magnetischen Eigenschaften des Chromstahles bleiben aber hinter denen des Wolframstahles nicht unbeträchtlich zurück. Man versuchte daher, den Chromstahl, der besonders durch seine starke Alterungsneigung benachteiligt war, zu verbessern. Die Verbesserung dieses Chrom-Stahles ist auf legieruiigstechnischem Wege möglich gewesen.. Man setzte diesen Stählen zunächst 0,3 bis 2 ⁰J₀, im Mittel 0,5 bis 1 % Wolfram und/oder Molybdän zu. Auch ein Zusatz von Vanadin oder Aluminium sowie

ao von Silicium ist schon vorgeschlagen worden. Eine weitere Verbesserung wurde dadurch erzielt, daß man außer etwa 0,5 °/o Wolfram noch' etwa 2 °/₀ Kobalt zulegierte. Die Legierungselemente, welche die größte Verbesserung hervorrufen, wie z. B. Wolfram und as Kobalt, sind aber selbst in diesen kleinen Mengen nur schwer zu beschaffen, und es wäre von großem Vorteil, auch diese kleinen Mengen noch einzusparen. Die bisher bekannten Maßnahmen zur Verbesserung des Chrommagnetstahles beruhen alle darauf, daß Legierungselemente in solchen Mengen zugesetzt werden, daß eine ausgesprochene Legierungswirkung eintritt, d. h. die eingebrachten Legierungselemente sind vorwiegend in metallischer Form wirksam.

Beim erfindungsgemäßen Stahl hingegen sind grundsätzlich andere Wege beschriften worden. Der Stahl soll nicht wie bisher dadurch verbessert werden, daß verschiedene Legierungselemente in metallischer Form, die zum Beispiel in Form von Mischkristallen vorliegen, im Stahl enthalten sind. Zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften dieses Chromstahles werden erfindungsgemäß geringe Mengen von nichtmetallischen Verbindungen in feinst verteilter Form verwen- det, die als Keime wirken sollen. Die Menge

dieser "Bestandteile soll 0,10 bis höchstens o,35 Volumprozente ausmachen. Aber es genügt nicht, daß einfach nichtmetallische Bestandteile in der angegebenen Menge in feiner Verteilung vorliegen, sondern diese nichtmetallischen Einschlüsse müssen ganz bestimmten Forderungen genügen. Ein Teil ^dieser Einschlüsse, etwa io bis 6o °/„ der Gesamtmenge an nichtmetallischen Einschlüssen, soll im Stahl vollständig unlöslich sein. Der Rest der nichtmetallischen Bestandteile dagegen soll eine von der Temperatur abhängige geringe Löslichkeit im Stahl haben. Den Anforderungen der ersten Gruppe entsprechen Stickstoff und'oder Sauerstoff und/oder Bor enthaltende Verbindungen der Metalle Aluminium, Barium, Beryllium, Calzium, Lanthan, Lithium, Magnesium, Silicium, Strontium, Titan. Die zweite Gruppe von niehtmetallischen Einschlüssen wird durch Karbide der Metalle Cer, Hafnium, Xiob, Lanthan, Samarium, Tantal, Titan, Thorium, 1/ran. Vanadin, Wolfram und Zirkon gebildet. Die größte Wirkung wird erreicht, wenn gleichzeitig mindestens 2. oder 3 Karbide der vorhin angeführten Metalle in etwa gleichen Mengen angewendet werden, wobei allerdings die Gesamtsumme an löslichen und unlöslichen Einschlüssen 0,35 Volumprozente nicht übersteigen soll. Größere Mengen an Einschlüssen sind nämlich nicht nur wirkungslos, sondern können sogar die Eigenschaften wiederum verschlechtern. Die volle Keimwirkung wird nur dann erreicht, wenn sowohl Keime der ersten als auch der zweiten Gruppe in den angegebenen Mengen in feinster Verteilung vorliegen. I'm eine ausreichende feine Verteilung der nichtmetallischen Einschlüsse im Stahl zu erzielen, werden die die Verbindung aufbauenden Elemente am besten in die Schmelze eingebracht und im Schmelzbad zur Reaktion gebracht, so daß die Verbindungen in der Schmelze gefällt werden. Man hat es bei der Schmelzführung in der Hand, den Dispersitätsgrad der Einschlüsse zu beeinflussen. Die Dispersität der Einschlüsse muß so groß sein, daß diese bei der weiteren Verarbeitung im

schmelzflüssigen Zustande nicht aus der Schmelze ausgeschieden wer-

den. Soweit die Einschlüsse im flüssigen Stahl löslich sind, müssen sie sich in feinst verteilter Form bei der Erstarrung oder aus dem festen Zustand abscheiden. Die im Stahl vorkommenden gröberen Schlackeneinschlüsse haben nicht die geforderte Keimwirkung, so daß sie außer Betracht bleiben müssen; insbesondere trifft dies für sulfidische Einschlüsse zu.

Einige Beispiele können den Erfolg dieser _go Maßnahmen aufzeigen:

Stnhl ι C = 0,95" _rt, Cr = 3,86°/₀ keine Zusätze außer den üblichen Stahlbegleitern

- 2 C = 0,9s"₀, Cr = 3,72% 0,07 Volumprozent W₂C . 95

35 ' 0,06 - Nb₄C,

0,09 ' - AlN

und

0,03 - AIoO₃ ·₁₀₀

40 - 3 Q = 0.92 °₀, Cr = 3,91% o.oS - V₄C₃

o,o6 - Th₂C

0,05 - LaN

0,03 AlN . ₁₀₅

45 0,04 - oxydische Verbindungen von Lanthan

Aluminium und Silicium

Magnetische Werte

	J"c	ungealtert	(B-Hw	Hc I	gealtert	(B · HW	Güteziffer-
Stahl	Orsted		Gauß · Örsted	Orsted |		Gauß · Örsted	verlust durch
	ZI	Br	335-000	70	Br	298,000	die Alterung
	6cS	Gauß	365,000	69	Gauß	368,000	".'„
I	74		372,000	73		370,000	II
	66		355,000	64		348,000	+ I
O				— 0,5
4	9,800		9,600	■—" 4Z
	10,200	10,400
	9,900	10,100
10,800	10,900

Beim ungealterten Zustand der Proben erfolgte die Messung der Werte frühestens Stunden nach der Härtung; die Alterung wurde nach dieser Messung durch dreistündiges Erwärmen bei ioo° C durchgeführt.

Aus dieser Gegenüberstellung geht der große technische Erfolg der erfindungsgemäße Maßnahme eindeutig hervor. Insbesondere im gealterten Zustand zeigt sich die Überlegenheit der neuen Stähle.

Diese Stähle können noch weiter dadurch

verbessert werden, daß sie bis zu S °/o Kobalt und/oder bis zu 2 °/o Kupfer und/oder bis zu

2 °/o Wolfram und/öder bis zu 2 °/o Molybdän'

und/oder bis zu 2 °/₀ Silicium enthalten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Härtbarer Dauermagnetstahl mit 0,6 bis 1,5 °/o Kohlenstoff und 3 bis 6% Chrom ' für Dauermagnete mit hohen magnetischen Gütewerten und großer Alterungsbeständigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß er in feinster Verteilung 0,10 bis 0,35 Volumprozente an als Keime in der Schmelze wirksamen nichtmetallischen Bestandteilen enthält, wobei 10 bis 60 % der Menge dieser als Keime wirksamen Bestandteile im Stahl vollkommen unlöslich sind, der Rest der Keime jedoch eine mit der Temperatür veränderliche geringe Löslichkeit hat.

2. Dauermagnetstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als unlösliche Keime Stickstoff und/oder Sauerstoff und/ oder Bor enthaltende Verbindungen der Metalle Aluminium, Barium, Beryllium, Calzium, Lanthan, Lithium, Magnesium, Silicium, Strontium, Titan verwendet worden sind.

3. Dauermagnetstahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Keime, die eine von der Temperatur abhängige · geringe Löslichkeit im Stahl besitzen, gleichzeitig mindestens zwei Carbide der Metalle Cer, Hafnium, Niob, Lanthan, Samarium, Tantal, Titan, Thorium, Uran, Vanadin, Wolfram, Zirkon in der im Anspruch ι angegebenen Menge zu etwa gleichen Teilen im Stahl vorhanden sind.

4. Dauermagnetstahl nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen im Stahlbad hergestellt und gefällt worden sind.

5. Dauermagnetstahl nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er als weitere Bestandteile noch bis S °/o Kobalt und/oder bis 2 % Kupfer und/oder bis

2 °/o Molybdän und/oder bis 2 % Silicium enthält.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften
Betracht gezogen worden. ·

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