DE971412C

DE971412C - Use of a cobalt-chromium-nickel alloy for watch winding springs

Info

Publication number: DE971412C
Application number: DEP29430A
Authority: DE
Inventors: Oscar Edward Harder; Dimon Albert Roberts
Original assignee: Elgin National Watch Co
Current assignee: Elgin National Watch Co
Priority date: 1944-12-12
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1959-01-22

Description

Verwendung einer Kobalt-Chrom-Nickel-Legierung für Uhrenaufzugsfedern Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Legierung auf Kobalt-Chrom-Nickel-Basis als Werkstoff für Uhrenaufzugsfedern. Diese drei Metalle stellen den größten Anteil in der Legierung dar; daneben enthält sie noch andere Metalle; so ist Beryllium ein wichtiger Bestandteil und daneben Molybdän. Kohlenstoff und Eisen sind weiterhin vorhanden. Mangan wird für wünschenswert gehalten, und es können auch noch Spuren bis zu kleinen Beträgen noch anderer MetaIle vorhanden sein.Use of a cobalt-chromium-nickel alloy for watch winding springs The invention relates to the use of a cobalt-chromium-nickel based alloy as a material for watch winding springs. These three metals make up the largest proportion in the alloy; it also contains other metals; so is beryllium an important component and next to it molybdenum. Carbon and iron are still there available. Manganese is believed to be desirable, and traces can also be found other metals may be present up to small amounts.

Es ist gefunden worden, daß die vorliegende Legierung ungewöhnliche Eigenschaften hat, und ausgedehnte Versuche haben ihre Eignung für den Gebrauch bei Aufzugsfedern für chron ometrische Instrumente, wie z. B. für Taschenuhren, mit ihren hohen Anforderungen gezeigt.The present alloy has been found to be unusual Has properties, and extensive tests are suitable for use in mainsprings for chronometric instruments, such as B. for pocket watches, shown with their high demands.

Uhrfedern werden im allgemeinen aus reinem Kohlenstoffstahl mit Kohlenstoffgehalten von etwa i,oo bis 1,301/a hergestellt. In der Praxis ist es dabei notwendig, das Band von annähernd deir Breite und Stärke der Feder auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur zu erhitzen und es dann, gewöhnlich in Öl, abzuschrecken, um die gewünschte Härte zu erzielen. Diese Erhitzung kann leicht die Oberflächenzusammensetzung des Stahles verändern und macht im allgemeinen die Oberfläche rauh und gibt ihr außerdem eine Oxydfärbung. Nach der Härtung muß das Band poliert werden, um ihm eine glatte Oberfläche zu geben. Das gehärtete Band ist zu spröde für den Gebrauch als Uhrfeder und muß nochmals erwärmt oder angelassen werden, um eine ausreichende Zähigkeit für die praktischen Verwendungen zu erzielen. Das ruft wieder eine Entfärbung hervor.Watch springs are generally made of pure carbon steel with carbon held in place from about i, oo to 1.301 / a. In practice it is necessary to do this Band of approximately the width and strength of the feather to a comparatively high one Heat and then quench it, usually in oil, to the desired temperature To achieve hardness. This heating can easily affect the surface composition of the Steel changes and generally renders the surface rough and also gives it an oxide color. After curing, the tape must be polished to give it a smooth To give surface. The hardened one Tape is too brittle to use as a clock spring and must be heated or tempered again to achieve sufficient To achieve toughness for practical uses. That again calls for a discoloration emerged.

Außer den eben erwähnten Schwierigkeiten gibt es viele .andere, die mit der Wärmebehandlung von Stahluhrfedern verbunden sind. Der Härtungsprozeß isst sehr kritisch hinsichtlich der Höhe und der Zeitdauer der Härtungstemperatur. Wenn die Temperatur zu niedrig oder die Zeit zu kurz ist, wird die Feder weich und kann nicht gebraucht werden. Andererseits kann, wenn die Temperatur zu hoch oder die Zeit zu lang ist, der Stahl leicht ein grobes Korn entwickeln und zu spröde werden, um, selbst nach dem Anlassen, als Uhrfeder verwendet werden zu können.Besides the difficulties just mentioned, there are many others that associated with the heat treatment of steel clock springs. The hardening process eats very critical with regard to the level and duration of the curing temperature. if the temperature is too low or the time is too short, the spring becomes soft and can are not needed. On the other hand, if the temperature is too high or the Time is too long, the steel easily develop a coarse grain and become too brittle, so that it can be used as a clock spring, even after it has been started.

Auch wenn diese Kohlenstoffstahl-Uhrfedern Wärmebehandlungen unterworfen wurden, fehlt es ihnen doch an bestimmten wünschenswerten Eigenschaften, wie an Korrosionsbeständigkeit und hoher Streckfestigkeit, und sie sind magnetisch. Es ist bekannt, daß viele, und wahrscheinlich die größte Anzahl von Brüchen in Uhrfedern von, der Korrosion des Stahles herrühren. Selbst dünne Rostflecken reduzieren den Querschnitt einer Uhrfeder merklich, und es ist in Fachkreisen bekannt, daß Korrosionsrisse als Urheber von Überbeanspruchungen auftreten und so zu frühzeitigem Ausfall durch Korrosion und Ermüdung führen.Even when these carbon steel watch springs are subjected to heat treatments they lack certain desirable properties, such as Corrosion resistance and high yield strength, and they are magnetic. It it is known that many, and probably the greatest number, of breaks in watch springs from corrosion of the steel. Even thin rust stains reduce this Cross-section of a clockspring noticeable, and it is known in the art that corrosion cracks appear as the originator of overuse and thus lead to premature failure Cause corrosion and fatigue.

Der Ausfall einer Uhrfeder durch Bruch ist unangenehm, aber in normalen Zeiten kann die Feder mit verhältnismäßig niedrigen Kosten ersetzt werden. Aber Stahluhrfedern besitzen einen weiteren, schwerwiegenderen Mangel hinsichtlich der Genauigkeit für den Zeitmesser. Dieser Mangel ist unter der Bezeichnung »Kriechen« bekannt und äußert sich dadurch, daß die Feder nach wiederholten Aufziehen und Ablaufen sich setzt, ihre Kraft verliert, die Uhr unter den festgelegten ursprünglichen Bedingungen zu treiben, und infolgedessen hält die Uhr die genaue Zeit nicht länger ein. Unter solchen Umständen ist es unmöglich, das Werk in der Fabrik genau zu adjustieren und zu normalisieren, und es kann schließlich unmöglich werden, die Uhr so einzuregulieren, daß sie die Zeit genau einhält. Diese Eigenart der Uhrfeder ist eine Folge des Werkstoffes, der zu niedrige Werte solcher Eigenschaften wie der Proportionalitätsgrenze und der Streckfestigkeit aufweist.The failure of a clockspring due to breakage is uncomfortable, but in normal Times, the pen can be replaced at a relatively low cost. but Steel watch springs have another, more serious shortcoming in terms of Accuracy for the timepiece. This deficiency is known as "creep" known and manifests itself in the fact that the spring after repeated winding and unwinding The watch sits down, loses its power, under the original conditions set and as a result, the watch will no longer keep the precise time. Under in such circumstances it is impossible to precisely adjust the work in the factory and normalize it, and it may eventually become impossible to adjust the clock so that she keeps the time exactly. This peculiarity of the clock spring is a consequence of the material the too low values of such properties as the proportional limit and the yield strength.

Dias Problem der Schaffung hochelastischer Eigenschaften-und gleichzeitig angemessener Bruchfestigkeit ist eines der schwierigsten und hat die Industrie viele Jahre beschäftigt. Es ist noch ernsthafter geworden, seitdem die Nachfrage nach kleineren Uhren gestiegen ist. Wenn eine Uhrfeder einem magnetischen Feld ausgesetzt wird, wird der Stahl magnetisiert, und die Uhr geht nicht mehr genau, oder sie läuft überhaupt nicht mehr.The problem of creating highly elastic properties-and at the same time Adequate breaking strength is one of the most difficult and the industry has many Years busy. It's gotten more serious since then the demand for smaller clocks has risen. When a clock spring is exposed to a magnetic field the steel will be magnetized and the watch will no longer work accurately or it will run never again.

Es gibt eine beschränkte Zahl von Speziallegierungen, die für Uhrfedern gebraucht worden sind. Eine solche Legierung ist auf Nickel-Eisen-Chrom-Basis aufgebaut und enthält kleinere Mengen von Molybdän, Mangan und Beryllium. Die typische Zusammensetzung ist: 6o'0/a Nickel, 15'0/9 Chrom, 15 % Eisen, 7 °/a Molybdän, 2 % Mangan und etwa o,6"/@ Beryllium. Eine solche Legierung hat auf Grund des Chromgehaltes eine verbesserte Korrosionsfestigkeit im Vergleich zum Kohlenstoffstahl; aber ein höherer Chromgehalt in einer Legierung, z. B 2o')/o, und mehr, ergibt eine noch bessere Korrosionsfestigkeit. Versuche mit einer Legierung dieser Art und mit handelsüblichen Uhrfedern aus einer solchen Legierung haben gezeigt, daß die elastischen Eigenschaften, wie de P-roportionalitätsgrenze und die Streckfestigkeit für Uhrfedern nicht genügend sind; tatsächlich wurde gefunden, daß die elastischen Eigenschaften denen von Stahluhrfedern der handelsüblichen Herstellung unterlegen sind. Ebenso haben Versuche gezeigt, daß der Berylliumgehalt kritisch ist und innerhalb enger Grenzen gehalten werden muß, da sich sonst Schwierigkeiten beim Schweißen und bei anderweitiger Behandlung der Legierung ergeben.There are a limited number of special alloys that can be used in watch springs have been used. Such an alloy is based on nickel-iron-chromium and contains minor amounts of molybdenum, manganese and beryllium. The typical composition is: 6o'0 / a nickel, 15'0 / 9 chromium, 15% iron, 7 ° / a molybdenum, 2% manganese and about 0.6 "/ @ beryllium. Such an alloy has an improved one due to the chromium content Corrosion resistance compared to carbon steel; but a higher chromium content in an alloy, e.g. B 2o ') / o, and more, gives an even better corrosion resistance. Tests with an alloy of this type and with commercially available watch springs made of a such alloy have shown that the elastic properties, such as de proportionality limit and the yield strength for watch springs is insufficient; actually it was found that the elastic properties are those of steel clock springs of commercial manufacture are inferior. Tests have also shown that the beryllium content is critical and must be kept within narrow limits, otherwise difficulties arise during welding and other treatment of the alloy.

Man hat der Verwendung von gewissen rostsicheren Stählen Beachtung geschenkt, wie z. B. einer Legierung mit etwa 18% Chrom, 8°% Nickel in kaltbearbeitetem Zustand. Wenn eine solche Legierung auch beträchtliche Korrosionsfestigkeit besitzt, so hat sie doch niedrige mechanische Eigenschaften und nicht die für Uhrfedern erforderliche hohe Proportionalitätsgrenze und Streckfestigkeit. .Ihr Elastizitätsmodu.l in kaltbearbeitetem Zustand ist ebenfalls niedrig, und eine solche Stahllegierung kann nicht durch die Wärmebehandlungen hinreichend gehärtet werden, die bei giewöhnlichen Kohlen.stoffstahlfedern angewendet werden, sondern es ist notwendig, auf die Kaltbearbeitung zurückzugreifen, um eine hohe Festigkeit zu erzielen.The use of certain rust-proof steels has to be taken into account given, such as B. an alloy with about 18% chromium, 8% nickel in cold worked State. If such an alloy also has considerable corrosion resistance, so it has poor mechanical properties and not those required for watch springs high proportional limit and yield strength. .Your modulus of elasticity in cold-worked Condition is also low, and such a steel alloy cannot get through that Heat treatments are sufficiently hardened, which are common with carbon steel springs applied, but it is necessary to resort to cold working, to achieve high strength.

Es sind weiterhin Federstahllegierungen bekannt, die in den Normen der »Society of Automotive Engineers« mit SAE 615o, SAE 925o und SAE 926o bezeichnet sind. Diese Stahllegierungen sind zwar höchst brauchbar für gewisse größere Maschinenfedern, sie erfordern aber eine hohe Härtungstemperatu:r, welche eine Oberflächenoxydation zur Folge hat. Solche Stähle sind nicht als befriedigend für Uhrfedern befunden worden, die dünne Querschnitte, z. B. o,1 cm in der Dicke und noch dünner, haben. Für andere Verwendungszwecke, bei denen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit, Elastizität und Zugfestigkeit ebenfalls hohe Anforderungen gestellt werden, wurden auch bereits Legierungen genannt, die als mögliche Bestandtleile die enthielten, wie die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung. So wurden z. B. in der französischen Patentschrift 789 986 Chrom- und Kobaltlegnerungen beschrieben, die daneben noch etwas Wolfram, Molybdän und Kohlenstoff enthalten können. Rein beispielsweise ohne einen. besonderen Grund für ihre Zufügung sind dann, noch eine Reihe von unwesentlichen Metallen angegeben, unter denen sich auch Beryllium befindet. Diese Berylliumlegierungen werden als Befestigungsmittel von Zahnprothesen vorgeschlagen. Sie weisen nicht die Vorteile auf, die die erfindungsgemäßen Legierungen insbesondere wegen ihres genau definierten Beryllium- und Chromgehaltes zur Verwendung für Uhrenaufzugsfedern geeignet macht. Dies betrifft vor allem die Kriechfestigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen. Das gleiche gilt auch gegenüber anderen bereits bekannten Chrom-Kobalt-Legierungen, die hauptsächlich infolge ihres höheren Berylliumgehaltes für Uhrenaufzugsfedern in Hinsicht auf die Biegefestigkeit nicht geeignet sind, obwohl sie einerseits zur Be. festigung für Zahnersatzmittel und andererseits für andere technische Federn brauchbar sein mögen. Es ist aber für den speziellen Verwendungszweck, nämlich für Uhrenaufzugsfedern, keine Legierung mit der für die Erfindung typischen Zusammensetzung beschrieben worden, die allein der Legierung die für den gewünschten Zweck die überragenden Eigenschaften verleiht.Spring steel alloys are also known which are designated in the standards of the Society of Automotive Engineers as SAE 615o, SAE 925o and SAE 926o. These steel alloys are highly useful for certain larger machine springs, but they require a high hardening temperature, which results in surface oxidation. Such steels have not been found to be satisfactory for watch springs that have thin cross-sections, e.g. B. o, 1 cm in thickness and even thinner. For other uses in which high requirements are also made with regard to corrosion resistance, elasticity and tensile strength, alloys have also already been mentioned which contain as possible constituents such as the alloy to be used according to the invention. So were z. B. in the French patent 789 986 chromium and cobalt alloys described, which may also contain some tungsten, molybdenum and carbon. For example, without one. A number of insignificant metals, including beryllium, are given as a special reason for their addition. These beryllium alloys are proposed as fasteners for dental prostheses. They do not have the advantages which make the alloys according to the invention suitable for use in watch winding springs, in particular because of their precisely defined beryllium and chromium content. This applies above all to the creep strength of the alloys according to the invention. The same also applies to other already known chromium-cobalt alloys, which are mainly due to their higher beryllium content for watch winding springs in terms of flexural strength, although they are on the one hand for loading. Fortification for dentures and on the other hand for other technical springs may be useful. However, for the special purpose, namely for watch winding springs, no alloy has been described with the composition typical of the invention, which alone gives the alloy the outstanding properties for the desired purpose.

Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber die Verwendung einer verbesserten Legierung für Aufzugsfedern für chronometrische Instrumente, wie z. B. Taschenuhren, folgender Zusammensetzung: 2o bis 50% Kobalt, 15 bis 30% Chrom, 2o bis 3511/o Nickel und Eisen (Ni mindestens 51/o, Fe höchstens 25'%), o,oi bis o,og% Beryllium, bis 0,3% Kohlenstoff und 3 bis io% Molybdän.In contrast, the invention relates to the use of an improved Alloy for mainspring for chronometric instruments such as B. pocket watches, the following composition: 2o to 50% cobalt, 15 to 30% chromium, 2o to 3511 / o nickel and iron (Ni at least 51 / o, Fe at most 25 '%), o, oi to o, og% beryllium, to 0.3% carbon and 3 to 10% molybdenum.

Die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung gemäß der Erfindung zeichnet sich gegenüber bekannten Legierungen durch hohe elastische Eigens.chaften, wie Proportionalitätsgrenze, Streckfestigkeit und Elastiz,itätsmodul, aus. Sie isst außerdem nichtmagnetisch, ist leicht zu Uhrenaufzugsfedern zu verarbeiten und besitzt hohe Ermüdungs- bzw. Kriechfestigkeit.The alloy according to the invention to be used according to the invention is characterized compared to known alloys by high elastic properties, such as proportional limit, Yield strength and elasticity, modulus of elasticity. She also eats nonmagnetically, is easy to process into watch winding springs and has high fatigue and Creep resistance.

Die Legierung vereinigt also in sich in bestmöglicher Weise die wünschenswerten wichtigen Eigenschaften einer Uhrenaufzugsfeder.The alloy thus combines the desirable ones in the best possible way important properties of a watch winding spring.

Ein weiterer Vorteil der Legierung ist der, daß hohe elastische Eigenschaften, wie sie bei Uhrenaufzugsfedern gewünscht werden, zu erreichen sind, ohne daß Hochtemperaturbehandlungen wie bei Stahlfedern notwendig sind.Another advantage of the alloy is that it has high elastic properties, as desired for watch winding springs, can be achieved without high temperature treatments as are necessary with steel springs.

Zusätzlich zu den obenerwähnten Metallen enthält die Legierung vorzugsweise noch o,5 bis 2% Mangan. Die wünschenswerten charakteristischen Merkmale der Legierung sind durch ausgedehnte Versuche mit Uhren bestätigt worden.In addition to the metals mentioned above, the alloy preferably contains still 0.5 to 2% manganese. The desirable characteristics of the alloy have been confirmed by extensive tests with clocks.

Kobalt ist ein wichtiger Bestandteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung; es wirkt zur Erhöhung der Festigkeit der Legierung und zier Verbesserung ihrer Aushärtbarkeit. Es kann in dem Bereich von 2o bis 500/a angewendet werden, der vorzuziehende Anteil liegt bei 30 bis 400/0. Mit Beträgen über 50% neigt die Legierung dazu, zu spröde zu werden und sich schwer kaltwalzen zu lassen; mit 2o0/0 oder weniger Kobalt wird sie eine zu geringe Festigkeit für viele Anwendungen besitzen.Cobalt is an important component of the alloy to be used according to the invention; it acts to increase the strength of the alloy and decoratively improve its hardenability. It can be used in the range from 20 to 500 / a, the preferred proportion is from 30 to 400/0. With amounts over 50%, the alloy tends to become too brittle and difficult to cold-roll; with 20/0 or less cobalt it will have too little strength for many applications.

Chrom ist begründend für die Korrosionsfestigkeit. Es ist als wesentlich gefunden worden, wenigstens 15 % und vorzugsweise über 2o % Chrom zu verwenden, um eine angemessene Korrosionsfestigkeit zu erzielen. Andererseits stellen sieh Schwierigkeiten beim Schmelzen und sonstiger Behandlung der Legierung ein, wenn der Chromgehalt über 30% beträgt. Der vorzugsweise Anteil liegt bei 2o bis 260/0. Eine Steigerung des Chromgehalts über 30% hinaus verbessert die Korrosionsfestigkeit der Legierung nicht mehr merklich.Chromium is the basis for corrosion resistance. It's as essential found to use at least 15% and preferably over 20% chromium, to achieve adequate corrosion resistance. On the other hand, see Difficulties in melting and other treatment of the alloy, if the chromium content is over 30%. The preferred proportion is from 20 to 260/0. An increase in the chromium content above 30% improves the corrosion resistance the alloy is no longer noticeable.

Nickel ist ein wesentlicher Bestandteil, vorzugsweise in einem Anteil von i .q bis 300/0; es wird in Anteilen von 5 bis über 300/a verwendet. Nickel und Eisen ergänzen in gewissem Umfang einander; die am meisten befriedigenden Erfolge werden mit Legierungen erzielt, welche mehr Nickel als Eisen enthalten. Es ist gefunden worden, daß die Summe der Gehalte an Nickel und Eisen 20, bis 35%, beträgt und vorzugsweise bei 25 bis 350/0 liegt. Der Betrag an Eisen liegt unter 25%. Legierungen.mit höherem Gehalt an Eisen, z. B. über 25 0/0, sind als unbefriedigend befunden worden, weil dabei dei Widerstand gegen Abblättern und die Eignung zum Kaltwalzen herabgesetzt werden.Nickel is an essential component, preferably in a proportion of i .q to 300/0; it is used in proportions from 5 to over 300 / a. Nickel and iron complement each other to some extent; the most satisfactory results are obtained with alloys which contain more nickel than iron. It has been found that the sum of the contents of nickel and iron is 20 to 35%, and is preferably 25 to 350/0 . The amount of iron is below 25%. Alloys with a higher iron content, e.g. B. over 25 0/0, have been found to be unsatisfactory because it reduces the resistance to peeling and the suitability for cold rolling.

Beryllium ist ein wesentlicher Bestandteil der Legierung und wird als zum größten Teil verantwortlich für die Verbesserung der Festigkeitseigenschaften gehalten, wenn die Legierung nach einem Abkühlungsvorgang, besonders aber nach einem Abschrecken und Kaltwalzen nachbehandelt wird. Es wurde gefunden, daß in einer Legierung dieserArt verhältnismäßig kleineBeträge von Beryllium ausreichend sind, um der Legierung wichtige Eigenschaften zu erteilen, und schon Werte von o,oi%, sind als ausreichend befunden worden, die Festigkeit der Legierung merklich zu erhöhen und besonders seine Empfänglichkeit für die Härtung und Festigung durch eine Nachbehandlung nach dem Abkühlen und dem Kaltwalzen zu steigern. Sehr befriedigende Erfolge wurden mit Berylliumgehalten von 0,o2 bis 0,o5 0/a erzielt. Jedoch ist es bei niedrigen Kohlenstoffgehalten vorteilhaft, mehr Beryllium, bis etwa o,o9%, zu verwenden. Es ist eines der charakteristischen Merkmale der Erfindung, daß der erforderliche Beryllium@gehalt in der Legierung niedriger ist, als er in anderen Legierungen, die für Uhrfedern gebraucht worden sind, für notwendig befunden wurde. In einer früher verwendeten Legierung z. B. lag der Beryl,liumgehalt in der Größenordnung von o,5 bis 0,6% und konnte sogar bei i,o% liegen. In der vorliegenden Legierung indessen ist ein Berylliumanteil von 0,o2 bis 0,o5 % im allgemeinen ausreichend, und es ist vorzuziehen, Gehalte unter o,o9% zu verwenden, weil keine Verbesserung in den endgültigen mechanischen Eigenschaften als Folge der Anwendung höherer Berylliumgehalte gefunden worden ist. Außerdem erhöht ein höherer Berylhumgehalt die Kosten der Legierung und erzeugt Probleme beim Heiß- und Kaltwalzen und in einer hinreichenden Auflösung des Überschusses des Beryl.liumanteiles bei dem Wärmebehand'lungsvorgang.Beryllium is and will be an integral part of the alloy as largely responsible for improving strength properties held when the alloy after a cooling process, but especially after a Quenching and cold rolling is aftertreated. It has been found that in an alloy of this type, relatively small amounts of beryllium are sufficient to make the alloy to give important properties, and already values of o, oi%, are sufficient has been found to markedly increase the strength of the alloy and especially its susceptibility to hardening and consolidation by post-treatment to increase cooling and cold rolling. Very satisfactory results have been achieved with Beryllium contents of 0.02 to 0.05 0 / a achieved. However, it is at low carbon levels advantageous to use more beryllium, up to about 0.09%. It is one of the most characteristic Features of the invention that the required beryllium @ content in the alloy is lower than in other alloys that have been used for watch springs has been found necessary. In a previously used alloy e.g. B. the beryllium content was in the order of magnitude of 0.5 to 0.6% and could even be be at i, o%. In the present alloy, however, there is a beryllium component from 0.02 to 0.05% is generally sufficient, and it is preferable to use levels below o, o9% to use because no improvement in the final mechanical Properties as a result of the application of higher beryllium contents has been found. In addition, a higher beryllium content increases the cost of the alloy and creates Problems in hot and cold rolling and in a sufficient dissolution of the excess of the beryllium content in the heat treatment process.

Kohlenstoff wird, als wichtig in der für Aufzugsfedern von Uhren zu verwendenden Legierung erachtet, aber er muß innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden, weil, wenn er zu hoch ist, die Legierung leicht zu spröde wird und dem gewöhnlichen Ausmaß der Querschnittsverminderung auf kaltem Wege nicht, ohne übermäßiges Zerbrechen zu zeigen, standhalten wird. Der gebräuchliche Gehalt an Kohlenstoff liegt bei 0,o5 bis 0,30%" aber vorzugsweise bei o,io bis o,200/&, und die besten Erfolge werden mit Legierungen mit 0,r3 bis o,i8°/o erzielt. Der Kohlenstoff bewirkt die Verfestigung der Legierung und unterstützt ihre Aushärtbarkeit.Carbon is becoming as important in the watch springs for clocks the alloy to be used, but it must be within certain limits held because if it is too high, the alloy easily becomes too brittle and ordinary The extent of contraction on the cold path does not occur without excessive breakage to show will withstand. The usual carbon content is 0.05 to 0.30% "but preferably at o, io to o, 200 / &, and the best results will be obtained with alloys with 0.13 to 0.18 per cent. The carbon causes the solidification of the alloy and supports its hardenability.

Molybdän ist ein wichtiges Element der Legierung bei deren Verwendung für Aufzugsfedern für Uhren und wird vorzugsweise in Beträgen von 6 bis 7'/o verwendet. Wenn nur 3 % Molybdän verwendet werden, ist die Legierung etwas schwächer in der Festigkeit als bei Verwendung größeneir Mengen, und die Dehnbarkeit wird nicht wesentlich verbessert; bei Legierungen mit so niedirigem Molybdängehalt ist es ratsam, den Berylliumgehalt zu steigern. Der übliche Bereich für Molybdän liegt bei 3 bis 10o/0.Molybdenum is an important element of the alloy in its use for mainspring for clocks and is preferably used in amounts of 6 to 7%. If only 3% molybdenum is used, the alloy will be a little weaker in that Strength than when larger amounts are used, and ductility does not become essential improved; for alloys with such a low molybdenum content it is advisable to use the Increase beryllium content. The usual range for molybdenum is 3 to 10o / 0.

Mangan kann in Mengen bis zu 30/0- verwendet werden, vorzugsweise von i bis 2 0/0, und kann der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung zugesetzt werden, um deren Bildsamkeit beim Heiß-und Kaltwalzen zu verbessern.Manganese can be used in amounts up to 30/0, preferably from 1 to 2 0/0, and can be added to the alloy to be used according to the invention to improve their ductility in hot and cold rolling.

Eine Speziallegierung mit 40% Kobalt, 20% Chrom, 15,5% Nickel, 15°/o Eisen, 0,03% Beryllium, 7'/o Molybdän, 2 % Mangan und etwa o,15 0/0 Kohlenstoff ist als besonders geeignet für die Erfordernisse von Uhrenaufzugsfedern gefunden worden und reagiert ausgezeichnet auf die mechanischen und Wärmebehandlungen.A special alloy with 40% cobalt, 20% chromium, 15.5% nickel, 15% Iron, 0.03% beryllium, 7% molybdenum, 2% manganese and about 0.15% carbon has been found to be particularly suitable for the requirements of watch winding springs and reacts excellently to mechanical and heat treatments.

Eis ist bekannt, daß es zur Herstellung der Uhrenaufzugsfedern nicht notwendig ist, die endgültige Feder durch Abschrecken zu härten, wie es der Fall bei Stahlfedern ist, sondern die Legierung wird nach der Abschreckhärtung kaltbearbeitet, um verhältnismäßig hohe Festigkeitswerte zu erzielen, und dann bei 26o bis 538° C angelassen, was weiter die Festigkeitswerte erhöht, besonders die Proportionalitätsgrenze und die Streckfestigkeit, z. B. kann ein Anlassen von 5 Stunden bei .4.82° C die Proportionalitätsgrenze um 50% erhöhen, wobei ein etwa gleiches Anwachsen der Streckfestigkeit erzielt wird. Dies sind die Eigenschaften, welche für eine Uhrenaufzugsfeder als wesentlich erachtet werden, welche über eine lange Zeitdauer standhalten soll, ohne daß sie sich absetzt oder ein »Kriechen« zeigt. Diese Eigenschaften einer Uhrfeder machen es möglich, die Uhr in der Fabrik einzuregulieren, so daß sie die Zeit genau einhält und dann in dem einregulierten Zustand für eine unbegrenzte Betriebsperiode bleibt.Ice is known not to be used in the manufacture of watch winding springs what is necessary is quench hardening of the final spring, as is the case in the case of steel springs, but the alloy is cold worked after quench hardening, to achieve relatively high strength values, and then at 26o to 538 ° Tempered C, which further increases the strength values, especially the proportional limit and the yield strength, e.g. B. tempering for 5 hours at .4.82 ° C the Increase the proportionality limit by 50%, with an approximately equal increase in the yield strength is achieved. These are the properties that a watch winding spring is considered to be be considered essential, which should withstand over a long period of time without that it settles or shows a "creeping". These characteristics of a clock spring make it possible to adjust the clock at the factory so that it keeps the time accurate complies with and then in the regulated state for an unlimited period of operation remain.

Die Korrosionsfestigkeit der Legierung nach der Erfindung ist dadurch nachgewiesen worden, daß Uhrwerke mit Federn aus dieser Legierung in eine Trockenschale mit Wasser eingelegt wurden, so daß die Federn einer mit Feuchtigkeit gesättigten Atmosphäre ausgesetzt waren. Für Vergleichszwecke wurden Uhrwerke mit Stahlfedern der Art, wie sie allgemein in Uhren gebraucht werden, demselben Versuch unterworfen. Alle Stahlfedern fielen infolge von Korrosionsangriffen innerhalb 24 Stunden aus. Dagegen wurden Uhrfedern aus der Legierung gemäß der Erfindung 3 bis 6 Monate lang diesen Versuchen unterworfen; keine der Federn fiel aus, und es waren keine Anzeichen. von Korrosion vorhanden.The corrosion resistance of the alloy according to the invention is thereby It has been proven that clockworks with springs made from this alloy are placed in a dry bowl with water so that the feathers are saturated with moisture Atmosphere. For comparison purposes, clockworks with steel springs were used the way they are generally used in clocks, subjected to the same experiment. All steel springs failed within 24 hours as a result of corrosion attacks. On the other hand, watch springs made of the alloy according to the invention were given 3 to 6 months subjected to these attempts; none of the feathers fell out and there were no signs. of corrosion present.

Die Kriechfestigkeit der Legierungen gemäß der Erfindung wurde in der Weise festgestellt, daß Federn in Uhren eingesetzt, darin über ausgedehnte Zeitperioden in Gang gehalten wurden, dann wurde die Feder entfernt und festgestellt, ob sie in ihre ursprüngliche freie Windungslage zurückging. Handelsübliche Stahlfedern wurden unter gleichen Bedingungen geprüft. Es ist eine Erfahrung in der Uhrenindustrie, daß bei solchen Versuchen Stahlfedern immer ein gewisses Kriechen zeigen, selbst wenn die Gangdauer nur wenige Tage beträgt. Tatsächlich müssen auch in Uhren mit Stahlfedern diese häufig ersetzt werden, bevor die Uhren die Fabrik verlassen, weil das Kriechen so stark ist, daß die Uhr nicht auf einen genauen Gang einreguliert werden kann. Im Gegensatz zu diesem Verhalten zeigen Uhrfedern aus der Legierung nach der Erfindung kein Kriechen, nachdem sie über Versuchsdauern von 3 bis 6 Monaten in Gang gewesen waren. So wird durch den Gebrauch einer Legierung mit hochelastischen Eigenschaften ein Kriechern. vermieden; wenn die Uhr einmal eingestellt war, hält sie fortgesetzt die Zeit genau ein.The creep strength of the alloys according to the invention was measured in the way it was found that springs were used in clocks, in them over extended periods of time were kept going, then the spring was removed and determined if they were went back to their original free winding position. Commercially available steel springs were tested under the same conditions. It is an experience in the watch industry, that in such attempts steel springs always show a certain creep, even if the running time is only a few days. In fact, it must also be used in watches Steel springs because these are often replaced before the watches leave the factory the creeping is so strong that the watch does not adjust to a precise rate can be. In contrast to this behavior, watch springs made of the alloy show according to the invention no creep after testing for 3 to 6 months had been going. So by using an alloy with highly elastic Features a creep. avoided; once the clock has been set, it lasts she continued the time precisely.

So wird durch die in der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung erzielten Eigenschaften, nämlich hohe mechanische Eigenschaften und Korrosionsfestigkeit, eine überlegene Legierung für Uhrenaufzugsfedern erzeugt.This is the case in the alloy to be used according to the invention achieved properties, namely high mechanical properties and corrosion resistance, produced a superior alloy for watch winding springs.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Using one from 2o to 50% Co, 15 to 30% Cr, 20 to 35% Ni -I-Fe (Ni at least 5%, Fe at most 15%), o, oi to o, ogo / o Be, up to 0.3% C and 3 to 100 / o Mo existing alloy as a material for Watch winding springs.

2. The use of an alloy according to claim i with a Content from 15 to 300/0 nickel for the stated purpose.

3. The use of a Alloy according to Claim 1 or 2 with a greater content of nickel than of iron for the stated purpose.

4. The use of an alloy according to the claims 1 to 3 with a content of 20 to 26% chromium for the stated purpose.

5. The Use of an alloy according to claims i to 4 with a content of 30 to 4o0 / & cobalt for the stated purpose.

6. The use of an alloy according to the claims i to 5 with a content of 0, o2 to 0.05 "/ & beryllium for the stated purpose.

7. The use of an alloy according to claims i to 6 with a content of 6 to 70 / & molybdenum for the stated purpose. B. The use of an alloy according to claims i to 7 with a content of o, 13 to o, i 8% carbon for the stated purpose. 9. The use of an alloy according to claims i to 8 with a content of up to 3%, preferably i to 2%, manganese. Considered publications: German Patent Nos. 475 009, 488 963, 545 174, 657: 244; French Patent No. 789986; Swiss Patent No. 169 11 5; . USA. Patent Nos 1 942 1 50, 2,234,366, 2,245,366; Sachs, Practical Metallurgy, III. Part, 1935, pp. 55, 61, 62; Götze, patent collection "Nickel alloys", i. Teil, 1943, pp. 15, 16, 18, 61, 162; ZeitschriftfürMetallkunde, volume 25, issue io, 1933 pp. 246/247; "Werkstattstechnik und Werksleiter" magazine, 28th year, 1934, pp. 378 to 381; Journal of the Association of German Engineers, Volume 79 (1935) page 22; io annual journal »Heraens Vakuumschmelze 1923 to 1933«, pp.211 and 231; Company bulletin of Heraeus Vakuumschmelze AG> Beryllium, vacuum-melted heat treatable beryllium alloys ", 1938, pp. I and 4.