DE880449C - Verguetungsverfahren zur Herstellung eines sich in bestimmt vorgegebener Weise mit der Temperatur veraendernden Elastizitaetsmoduls - Google Patents

Description

• Vergütungsverfahren zur Herstellung eines sich in bestimmt vorgegebener Weise mit der Temperatur verändernden Elastizitätsmoduls Für die Technik sind häufig Legierungen erwünscht, deren Elastizitätsmodul sich in einer bestimmten vorgegebenen Weise mit der Temperatur ändert. Für Unruhfedern von Uhren beispielsweise werden Legierungen gebraucht, deren Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls möglichst klein sein soll, um einen kleinen Gang der Uhr zu zeigen. Es kann aber auch erwünscht sein, daß der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls einen bestimmten vorgegebenen Wert hat, um andere Einflüsse, z. B. Abmessungen der Unruh oder Zähigkeit des Öls, die den Gang der Uhr mitbestimmen, auszugleichen. Für andere technische Zwecke kann es von Wert sein, Temperaturfehler sonstiger Bauteile von Meßgeräten durch einen bestimmt vorgegebenen positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls der Feder auszugleichen.
• Mit den bisher entwickelten Legierungen wurde im Bereich von - 2o bis -i- 40'C etwa ein einigermaßen von der Temperatur unabhängiger Elastizitätsmodul erzeugt, während beispielsweise für nautische und insbesondere für Luftfahrtgeräte eine Konstanz des Elastizitätsmoduls im Temperaturbereich von - 6o bis + 40'C erforderlich ist.
• Die bisher vorgeschlagenen Legierungen für den genannten Zweck enthalten beispielsweise 25 bis .4o °/o Nickel, 0,5 bis 2 °/o Beryllium und Zusätze von 5 bis 12 °/o Molybdän, Chrom und Wolfram sowie o bis 2 °/" Titan. Durch Änderung der Temperatur beim Fixieren von Federn aus ein und derselben Legierung, konnte ein bestimmter Wert des Temperaturkoeffizienten des Elastizitäfsmöduls erreicht werden.
• Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen sind zum Teil an sich bekannt. Sie enthalten 32 bis 50 °/o, vorzugsweise jedoch 32 bis 38 °% Nickel, 0,3 bis 3 °/o Beryllium sowie o bis 5 °/o Titan, o bis 3 °/o Mangan, ö bis 1 0/a Silicium, o bis 5 °/o Aluminium, o bis, 150/ ö Wolfram, Molybdän, Chrom, Uran, Tantal einzeln oder o bis 2o % an mehreren dieser Elemente. Ein etwa vorhandener Kohlenstoffgehalt liegt vorteilhaft unter o, i ()/o, jedoch sind auch Legierungen mit höherem Kohlenstoffgehalt noch brauchbar, d, h. z. B. mit o,2 °/o. Titan kann teilweise oder ganz durch äquivalente Mengen an Vanadin ersetzt sein. Der Rest der Legierungen besteht aus Ei en_ Vorzugsweise wird im Rahmen der obengenannten Grenzen bei niedrigen Berylliumgehalten ein ...hoher - Titangehalt verwendet und umgekehrt. Es wurde nun gefunden, daß sich diese Legierungen vor Legierungen ähnlicher Zusammensetzung dadurch auszeichnen, daß durch verschiedene Wärmebehandlung dem Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls in einem. frei wählbaren Temperaturbereich ein positiver oder egativer Wert gegeben bzw. der Wert o erzeugt werden kann. In der Abb. i ist die Abhängigkeit des Elastizitätsmoduls von der Temperatur für eine Legierung aus 36 % Nickel, 10/, Beryllium, 2 % Titan; o,8 % Mangan, o,i °/o Silicium; 60,i % Eisen wiedergegeben. Die Kurven i bis q. wurden an Proben gemessen, die nach dem Abschrecken von i ooo ° C folgendeAnlaßbehandlung erfuhren Kurve i : i Stunde bei 650'C angelassen, Kurve 2.: 1 Stunde bei 550'C angelassen, Kurve 3 : 1 Stünde bei 500°C angelassen, -Kurve q.: 1 Stunde bei 450'C angelassen. Aus der Abb. i ist zu ersehen, daß aus derselben Legierung lediglich durch Änderung der Anlaßterriperatür ein Werkstoff hergestellt werden -kann, dessen Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls im gleichen Temperaturgebiet von'- 20 bis + 2o' C beispielsweise, stark positiv, mäßig positiv, praktisch gleich o und schließlich sogar negativ ist: Der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls von der Probe, die bei 65o ° C angelassen wurde, entspricht etwa demjenigen von schwedischem Kohlenstoffstahl. Ähnliche Kurven wie in Abb. i werden beispielsweise auch an einem Werkstoff gemessen, der 36 °/a Nickel, 2 Q/0 Beryllium, o,8 °/ö Mangan, o,1 °% Silicium und 61,1 °/o Eisen enthält. Die Möglichkeit, eine derart große Vielfältigkeit der Werte des Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls -an ein und demselben Werkstoff zu erzeugen, ist mit anderen Werkstoffen nicht gegeben, sondern ist eine besondere Eigentümlichkeit der `Legierungen, die -, neben den übrigen obengenannten Bestandteilen . :etwa - 36 Nickel enthalten.
• Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung der Legierungen besteht nun darin, daß diese von Temperaturen zwischen 80o und i 20o° C .. abgeschreckt und, gegebenenfalls nach einer Kaltverformung z. B. durch Walzen, Ziehen, Hämmern, auf Temperaturen zwischen 3g0 und 700°C für eine Zeit vor einigen Minuten bis zu mehreren Stunden angelassen werden. je niedriger die Aniaßtemperatur ist, desto größer muß die Anlaßdauer sein und umgekehrt, um den gleichen Wert des Temperaturkoeffizienten zu erzeugen.
• Die gemäß der Erfindung zu verwendenden Legierungen zeichnen sich gegenüber bekannten Legierungen vor allen Dingen noch dadurch aus, daß der Temperaturkoeffizient ihres Elastizitätsmoduls bis zu sehr tiefen Temperaturen, also beispielsweise bis -60'C auf einen gewünschten Wert gebracht werden kann.
• In der Uhrentechnik wird an Stelle des Elastizitätsmoduls und seines Temperaturkoeffizienten der thernioelastische Koeffizient als Maß für den Temperatureinfluß auf den Gang einer Uhr benutzt. Der thermoelastische Koeffizient bestimmt die tägliche Gangabweichung einer Uhr. In Abhängigkeit von der Temperatur wird er in weitem Maße von der elastischen Eigenschaft der Feder und deren Temperaturabhängigkeit beeinflußt. Durch Verwendung der erfindungsgemäß zu behandelnden Legierungen kann also auch der thermoelastische Koeffizient positive und negative Werte je nach Erfordernis besitzen.
• In Abb. 2 ist als Ordinate der tägliche Gang einer Uhr in Sekunden eingetragen und als Abszisse die Temperatur. Die gerade Linie a ist durch die Meßpunkte bei o° und 40'C gelegt. In der Praxis ist die Temperaturabhängigkeit des täglichen Ganges keine gerade; sondern eine gekrümmte Linie b. Der sogenannte Sekundärfehler einer Uhr ist als die größte Abweichung dieser gekrümmten Linie b von der Geraden a gegeben. Erfindungsgemäß kann also durch verschiedene Wärmebehandlung der Legierungen, bei deren Verwendung in der Uhrenindustrie erstens die absolute Größe. des thermoelastischen Temperaturkoeffizienten (Neigung der geraden Linie a) geändert, zweitens dem Sekundärfehler positive (E) oder negative (E') Werte erteilt werden. Beispielsweise werden durch passende Wahl und Behandlung des Federwerkstoffs Gangabweichungen einer Uhr, die ihren Grund in anderen mechanischen Einflüssen, beispielsweise wechselnder Zähigkeit des Öls, haben, ausgeglichen.
• Die erfindungsgemäß zur Verwendung gelangenden Legierungen zeigen außerdem eine sehr geringe mechanische Nachwirkung. Bei ihrer Verwendung für Barometerdosen oder Bourdonrohre nehmen die Membranen aus diesen Legierungen nach Durchlaufen des Druckbereichs beim Ausgangsdruck wieder mit großer Genauigkeit ihre ursprüngliche Lage an, was bei der Verwendung von anderen Legierungen für diese Membranen nicht immer der Fall ist. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen sind also besonders für Meßdosen von Barometern geeignet, wie sie beispielsweise in Flugzeugen für Druckmessungen in großen Höhen und für raschen Höhenwechsel verwendet -werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vergütungsverfahren zur Herstellung eines sich in bestimmt vorgegebener Weise mit der Temperatur verändernden Elastizitätsmoduls bei Eisenlegierungen -mit o bis o,2 % Kohlenstoff, 32 bis 5o °/o, insbesondere 32 bis 38 °/o Nickel, 0,3 bis 3 0110 Beryllium, die noch ein oder mehrere der Elemente Tarital (o bis 15 °/o), Vanadin (o bis 5 °/o), Mangan (o bis 3 °/o, insbesondere o bis 2 °/o), Silicium (o bis 1 °/o), Aluminium (o bis 5 °,'o), Chrom (o bis 15 °/o), Molybdän (o bis 15 °/o), Wolfram (o bis 15 °/o), Uran (o bis 15 °/o), Titan (o bis 5 °/o) mit der Maßgabe enthalten können, daß die Summe der zuletzt genannten Elemente 2o °/o nicht übersteigt, z. B. für Federn von Meßinstrumenten, Unruhfedern von Uhren, Barometerdosen, Bourdonrohre, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen in Abhängigkeit von dem jeweils gewünschten positiven, negativen oder Null betragenden Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls nach einem Abschrecken bei 8oo bis 1200 @ C für einige Minuten bis zu mehreren Stunden auf Temperaturen zwischen 350 und 7oo'= C angelassen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen nach dem Abschrecken einer Kaltverformung, z. B. durch Walzen, Ziehen, Hämmern, unterworfen werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen zur Erzeugung eines mit zunehmender Temperatur steigenden Elastizitätsmoduls bei niedrigen Temperaturen innerhalb des im Anspruch i angegebenen Temperaturbereiches bzw. für kurze Zeit angelassen werden. q.. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen zur Erzeugung eines mit zunehmender Temperatur fallenden Elastizitätsmoduls bei hohen Temperaturen innerhalb des im Anspruch i angegebenen Temperaturbereiches bzw. für lange Zeit angelassen werden.