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Verwendung von magnetischen Fe-Co-Legierungen In vielen Anwendungsgebieten
der Elektrotechnik werden magnetische Werkstoffe mit hoher Sättigungsinduktion und
hoher Magnetisierbarkeit bei niedrigen Feldstärken benötigt. In der Nachrichtentechnik
werden derartige Werkstoffe ohne Textur beispielsweise in Relais, als Empfängermembranen,
als Polstücke in Motoren und ähnlichen, mit der Kraftwirkung des Feldes auf den
stromdurchflossenen Leiter arbeitenden Apparaten oder auch als Kerne von Drosselspulen
verwendet. Ihre hohe Sättigungsinduktion und die Möglichkeit, bereits bei niedrigen
Feldstärken der magnetischen Sättigung nahezukommen, sind stets mit einer in vielen
Fällen wichtigen Raum- und Gewichtsersparnis verknüpft. Daher werden mit derartigen
Werkstoffen ausgestattete Geräte vorzugsweise im Flugzeugbau eingesetzt.
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Legierungen, deren Sättigungsmagnetisierung merklich höher als die
des Eisens liegt, sind, abgesehen von einigen Fe-Pt-Legierungen, bisher nur im System
Eisen-Kobalt bekannt. Der Legierung 35 °/, Co, 650 /o Fe kommt in dieser
Legierungsreihe mit etwa 25 ooo G die höchste magnetische Sättigung zu. Sie ist
jedoch praktisch wegen ihrer hohen Sprödigkeit und schlechten Warm- und Kaltwalzbarkeit
bisher kaum verwendet worden. Man hat für den gleichen Zweck die etwas besser bearbeitbare
Legierung mit 5o °/, Co, 5o °" Fe entwickelt. Für die etwas bessere mechanische
Bearbeitbarkeit muBte eine geringe
Abnahme der Sättigungsmagnetisierung
auf 2440o G in Kauf genommen werden. Die Warmformbarkeit dieser Legierung ist jedoch
noch immer nicht befriedigend, so daß es kaum möglich ist, aus ihr- völlig lunker-
und rissefreie Werkstücke zu erzeugen. Die Herstellung dünner Bleche im Kaltwalzverfahren
bereitet besonders große Schwierigkeiten. Nach einem amerikanischen Vorschlag kann
die mechanische Bearbeitbarkeit durch einen Zusatz von 2 0/0 Vanadium merklich verbessert
werden. Die magnetischen Eigenschaften der Legierung mit 5o % Co, 5o 0/0 Fe bleiben
dabei praktisch unverändert. Die vanadiumhaltige Legierung ist aber noch immer ein
ziemlich schwer walzbarer Werkstoff, der nur unter Zwischenschaltung vieler Glühungen
und unter Aufwand hoher Walzenergie zu dünnen Bändern ausgewalzt werden kann. Ferner
muß beachtet werden, daß Kobalt und vor allem Vanadium sehr teuere und devisenbelastete
Metalle sind, so daß zur Zeit der Einsatz von Legierungen mit 5o 0/0 Co nur in Einzelfällen
möglich ist.
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Erfindungsgemäß können diese Nachteile dadurch vermieden werden, daß
man für solche magnetische Zwecke, bei denen es auf hohe Sättigungsinduktion und
hohe Magnetisierbarkeit bei niedrigen Feldstärken sowie gleichzeitig guter Bearbeitbarkeit
ankommt, Eisen-Kobalt-Legierungen mit io bis 2o 0/0 Co, vorzugsweise 15 % Co, verwendet,
die zwischen 8oo und 95o°- C, vorzugsweise 85o° C, in -reduzierender Atmosphäre
geglüht und anschließend im Ofen langsam abgekühlt wurden. Die Sättigung der i50/0igen
Co-Legierung beträgt 2340o G, also etwa 2ooo G mehr als bei reinem Eisen. Nach einstündiger
Glühung bei etwa 85o° C unter H, mit nachfolgender langsamer Ofenabkühlung lassen
sich bei H =So 0e über 2o ooo G erreichen. Die Legierung ist leicht zu dünnen
Bändern zu verarbeiten. Die Warm- und Kaltwalzbarkeit ist gut.
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Ferner ist es von besonderem Vorteil, daß die Legierungen mit einem
Co-Gehalt von ungefähr 15 0/0 den höchsten- spezifischen Widerstand aller
Fe-Co-Legierungen aufweisen. Zur Erhöhung des Widerstandes und einer noch weiteren
Verbesserung der mechanischen Eigenschaften können auch noch kleine Zusätze von
Si, Al, Cer, Mo, V, Ni, Mn und Cu hinzugefügt werden.
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Beispiel Gußknüppel aus Fe-Co-Legierungen mit io bzw. 15 % Co wurden
warm zu Platinen von 5 mm Dicke gewalzt, bei iooo° C zwischengeglüht, weiter kalt
auf 2,5 mm Dicke gewalzt, erneut bei iooo° C zwischengeglüht, zu Blechen von
0,35 mm Dicke kaltgewalzt und nach einer Zwischenglühung bei 8oo° C auf die
Endstärke von o,i mm kaltgewalzt. Der letzte Kaltwalzgrad betrug demnach etwa 7o
0/0. Sämtliche Zwischenglühungen wurden über 2 Stunden unter Wasserstoff ausgeführt.
Bei den Walzarbeiten stellte sich heraus, daß beide Legierungen, insbesondere die
Legierung mit 15 % Co, sich leicht walzen ließen und in ihrer Bearbeitbarkeit den
reversiblen Eisen-Nickel-Legierungen durchaus gleichkommen. Das walzharte o,i mm
dicke Band war daher von bemerkenswerter Güte und läßt ohne Schwierigkeiten ein
Weiterwalzen auf dünnere Bandstärken zu.
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Die o,i mm dicken walzharten Bänder wurden nunmehr im Temperaturgebiet
zwischen 8oo und 95o° C je i Stunde in Wasserstoff geglüht und nach der Glühung
langsam im Ofen abgekühlt.
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Die magnetischen Messungen wurden mit einem ballistischen Galvanometer
ausgeführt. Es wurde die Feldstärke bestimmt, die zur Erzielung einer Induktion
von 2oooo G notwendig ist. Ferner wurde die Induktion gemessen, die bei einer Feldstärke
von
50 0e erreicht wird. Es zeigte sich, daß die Legierung mit 15 % Co der
io%igen Legierung etwas überlegen ist und bei der Feldstärke von 5o 0e nach einer
Glühung von etwa 85o° C eine Flußdichte von über 2o ooo G besitzt. Zum Vergleich
mit den bisher bekannten Legierungen sind die magnetischen Werte und der spezifische
elektrische Widerstand in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.
| Spezifischer |
| Sättigung Koerzitiv- - Induktion Feldstärke elektrischer |
| . Werkstoffe Jg /G kraft He i 0e 50 0e in 0e Widerstand |
| ,u max bei 2o ooo G in Ohm |
| mm2'm |
| Legierung 5o 0/0 Fe, 50')/, Co ....
24400 8000 1,5 i9 ooo 713 0,08 |
| Legierung 2 % V, 49 % Fe, |
| 49')/o Co . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24000 4500
2,0 20500 - o,26 |
| Legierung 85 0/0 Fe, 15 0/0 Co .... 24000 4500 1,7
20300 47 0,23 |
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Legierung mit 15 0/0 Co werden also die
gleichen bzw. noch bessere magnetische Werte erreicht als mit den hoch Co-haltigen
Legierungen; die mechanische Bearbeitbarkeit, vor allem die Kaltwalzbarkeit, ist
aber wesentlich besser.
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Die langsame Ofenabkühlung hat sich zur Erzielung höchster Induktionswerte
als notwendig erwiesen. Nach rascher Abkühlung in Luft oder unter Wasserstoffatmosphäre
in einer Kühlzone des Ofens liegen die Höchstwerte der Induktion um io bis 2o 0/0
niedriger. Die Legierungen haben nach Glühungen im Temperaturbereich zwischen 8oo
und goo° C ein verhältnismäßig feinkörniges Gefüge von etwa 1/10 mm linearem Korndurchmesser
ohne kristallographische Vorzugsrichtung. Der texturlose Gefügezustand ist bei der
Verwendung der Bleche in Motoren und Generatoren besonders erwünscht.
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Die Verwendung dieser mechanisch gut verarbeitbaren Legierungen ist
besonders bei Kleinmotoren und Generatoren, vor allem für Zwecke der Luftfahrt,
Telefon- und Mikrophonmembranen und zur Her-
Stellung lunkerfreier
Übermikroskoppolschuhe u. dgl., vorteilhaft.