NO127318B

NO127318B -

Info

Publication number: NO127318B
Application number: NO01126/71A
Authority: NO
Inventors: Donald Beggs
Original assignee: Midland Ross Corp
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1973-06-04
Also published as: NL161867B; DE2116988B2; US3814174A; CA927817A; DE2116988C3; GB1306906A; DE2116988A1; FR2092420A5; NL7102782A; BE763481A; ES168024Y; NL161867C; SE374599B; ES168024U

Description

Nikkel-jern-legering. Nickel-iron alloy.

Det er kjent at visse magnetiske nikkel- jern-legeringer er særlig nyttige for fremstilling av indikeringsinstrumenter som f. eks. magnetiske fartsmålere, som er nesten fullstendig uavhengig av variasjoner i temperaturen over usedvanlig vide temperaturområder. Disse legeringer inneholder ca. 29 til ca. 31 % nikkel og vanligvis meget mindre mengder av krom. De inneholder også alltid små mengder av kullstoff og silicium. Legeringene er i besittelse av en negativ temperaturkoeffisient for magnetisk permeabilitet som er i alt vesentlig konstant over et temperaturom-råde lavere enn Curie punktet, og dette område er vanligvis av størrelsesordenen 100° C. Den martensitiske omdannelsestemperatur, dvs. den ved hvilken der fin-ner sted en faseforandring fra gamma til alfa kan være innenfor eller under dette område. I praksis krever spesifikasjonene for slike legeringer en bestemt Curie temperatur og en lav martensitisk omdannelsestemperatur. It is known that certain magnetic nickel-iron alloys are particularly useful for the manufacture of indicating instruments such as e.g. magnetic speedometers, which are almost completely independent of variations in temperature over exceptionally wide temperature ranges. These alloys contain approx. 29 to approx. 31% nickel and usually much smaller amounts of chromium. They also always contain small amounts of carbon and silicon. The alloys possess a negative temperature coefficient for magnetic permeability which is essentially constant over a temperature range lower than the Curie point, and this range is usually of the order of 100° C. The martensitic transformation temperature, i.e. the one at which fin- where a phase change from gamma to alpha may be within or below this range. In practice, the specifications for such alloys require a specific Curie temperature and a low martensitic transformation temperature.

Ved fremstillingen av disse legeringer støter man på betydelige vanskeligheter når der skal fremstilles legeringer som alltid oppviser de ønskede egenskaper, dvs. Curie-punktet varierer i betraktelig grad fra en smelte til en annen, slik at en legering som etter fremstillingen skulle tilfredsstille de krevde spesifikasjoner dog ikke gjør dette. In the production of these alloys, considerable difficulties are encountered when alloys are to be produced which always exhibit the desired properties, i.e. the Curie point varies considerably from one melt to another, so that an alloy which after production should satisfy the required specifications however, do not do this.

Oppfinneren har oppdaget at uregel-messigheter i legeringens egenskaper for en stor del forårsakes av variasjoner i kullstoff- og silicium-innholdet og særlig i det førstnevnte. Kullstoff har i alminnelighet vært betraktet som et element som nød-vendigvis er tilstede og som er harmløst i mengder opp til f. eks. 0,25 %. Kullstoffinnholdet i legeringene som vanligvis anvendes er da også ca. 0,2 %, skjønt det kan variere fra dette prosenttall ved mengder som man har betraktet som ubetydelige, men som er av stor viktighet. Silicium-innholdet i legeringene har i alminnelighet også vært omkring 0,2 %. The inventor has discovered that irregularities in the alloy's properties are to a large extent caused by variations in the carbon and silicon content and particularly in the former. Carbon has generally been regarded as an element which is necessarily present and which is harmless in amounts up to, e.g. 0.25%. The carbon content in the alloys that are usually used is then also approx. 0.2%, although it may vary from this percentage for amounts that have been considered insignificant, but which are of great importance. The silicon content in the alloys has generally also been around 0.2%.

Da oppfinneren har oppdaget betyd-ningen av mindre variasjoner i kullstoffinnholdet, har han søkt å nedsette disse variasjoner til et minimum. I praksis er kullstoffinnholdet imidlertid vanskelig å kontrollere innenfor snevre grenser, særlig hvis legeringen fremstilles ved smeltning. Hvis man bare reduserer kullstoff-innholdet, økes den martensitiske omdannelsestemperatur slik at legeringen reversibelt taper sin høye permeabilitet ved lave tem-peraturer som den ofte vil bli utsatt for under bruken. Hvis på den annen side jern-mengden reduseres i øyemed å nedsette omdannelsestemperaturen, så økes auto-matisk mengden av nikkel og hermed økes Curie punktet med det resultat at man igjen ikke er istand til å tilfredsstille spesi-fikasjonskravene. When the inventor discovered the importance of minor variations in the carbon content, he sought to reduce these variations to a minimum. In practice, however, the carbon content is difficult to control within narrow limits, particularly if the alloy is produced by melting. If one simply reduces the carbon content, the martensitic transformation temperature is increased so that the alloy reversibly loses its high permeability at low temperatures to which it will often be exposed during use. If, on the other hand, the amount of iron is reduced with a view to lowering the transformation temperature, then the amount of nickel is automatically increased and thus the Curie point is increased with the result that one is again unable to satisfy the specification requirements.

Oppfinneren har nå funnet at omdannelsestemperaturen kan opprettholdes ved det ønskede lave nivå og Curie-punktet i legeringene kan kontrolleres slik at legeringene kan re-produseres uten noen vesentlig vanskelighet. For å oppnå dette opprettholdes legeringen i alt vesentlig fri for kullstoff og silicium, og der innføres i den visse mengder av kobber, molybden eller mangan, nemlig fra 0,6 til 6 % kobber, fra 1 til 10 % molybden og fra 0,6 til 6 % mangan. Disse elementer tjener til å redu-sere omdannelsestemperaturen og variasjoner i mengden av elementene medfører variasjoner i Curie-punktet, som er meget mindre enn de variasjoner som frembrin-ges av kullstoffet og silicium. The inventor has now found that the transformation temperature can be maintained at the desired low level and the Curie point in the alloys can be controlled so that the alloys can be re-produced without any significant difficulty. To achieve this, the alloy is maintained essentially free of carbon and silicon, and certain amounts of copper, molybdenum or manganese are introduced into it, namely from 0.6 to 6% copper, from 1 to 10% molybdenum and from 0.6 to 6% manganese. These elements serve to reduce the transformation temperature and variations in the amount of the elements cause variations in the Curie point, which is much smaller than the variations produced by the carbon and silicon.

For legeringer som skal brukes som temperaturkompensatorelement i indikeringsinstrumenter som magnetiske fartsmålere og elektriske motormålere, er de foran nevnte egenskaper av avgjørende betydning, idet det for slike kompensator-elementer kreves en negativ temperaturkoeffisient av magnetisk permeabilitet, som er i alt vesentlig konstant over et vidt område, og som selv er så stor som mulig. For-uten dette skal legeringene ha en bestemt Curie-temperatur, og en lav martensitisk omdannelsestemperatur. En høy mot-standsevne kreves ikke, og heller ikke en høy magnetisk permeabilitet. For alloys that are to be used as temperature compensator elements in indicating instruments such as magnetic speedometers and electric motor meters, the aforementioned properties are of decisive importance, since such compensator elements require a negative temperature coefficient of magnetic permeability, which is essentially constant over a wide range , and which itself is as large as possible. Apart from this, the alloys must have a specific Curie temperature and a low martensitic transformation temperature. A high resistivity is not required, nor is a high magnetic permeability.

I henhold til det foran anførte går oppfinnelsen ut på at det for temperatur-kompensaturelementet brukes en legering som inneholder fra 28,4—32,5 % nikkel, en eller flere av elementene kobber, molybden og mangan i slike mengder at 2 Cu % + 1,2 Mo % + 2 Mn % er mellom 1,2 og 12, og hvor kullstoffmengden ikke overskrider 0,03 %, og siliciuminnholdet ikke overskrider 0,03 %, mens resten, bortsett fra forurensninger, består av jern. In accordance with the foregoing, the invention involves using an alloy containing from 28.4-32.5% nickel, one or more of the elements copper, molybdenum and manganese in such quantities that 2 Cu % + 1.2 Mo % + 2 Mn % is between 1.2 and 12, and where the carbon content does not exceed 0.03 %, and the silicon content does not exceed 0.03 %, while the rest, apart from impurities, consists of iron.

Det foretrekkes å anvende enten kobber eller molybden eller begge heller enn mangan i legeringen. Mangan oxyderes så lett at det er vanskelig å regulere den mengde som den ferdige legering skal inneholde, og det reduseres legeringens korrosjonsmotstandsevne. It is preferred to use either copper or molybdenum or both rather than manganese in the alloy. Manganese oxidizes so easily that it is difficult to regulate the amount that the finished alloy must contain, and the alloy's corrosion resistance is reduced.

Med sikte på med sikkerhet å oppnå de ønskede resultater, fremstilles legeringene som inneholder molybden eller kobber eller begge ved hjelp av pulvermetall-urgiske fremgangsmåter. In order to achieve the desired results with certainty, the alloys containing molybdenum or copper or both are prepared by powder metallurgical methods.

Legeringer som inneholder mangan skal fremstilles ved smeltning under en inert atmosfære. Alloys containing manganese must be produced by melting under an inert atmosphere.

Oppfinneren har funnet at Curie-temperaturen Øc og omdannelsestemperaturen 0A ved hvilke austenitten omdannes ved avkjøling, bestemmes omtrentlig av ligningene: 0(. = A, + 70 Ni — 48 Mn — 22 Mo + 40 Cu og The inventor has found that the Curie temperature Øc and the transformation temperature 0A at which the austenite is transformed on cooling are approximately determined by the equations: 0(. = A, + 70 Ni — 48 Mn — 22 Mo + 40 Cu and

0A = A2 — 54 Ni — 90 Mn — 36 Mo — 36 Cu 0A = A2 — 54 Ni — 90 Mn — 36 Mo — 36 Cu

Verdien av konstantene A, og A2 i disse ligninger beror på mengdene av tilfeldige forurensninger som skriver seg fra råmate-rial-kildene og fra fremstillingsmetoden. Konstantene kan således bestemmes for en spesiell fremgangsmåte som anvendes for fremstillingen og koeffisienten for nikkel og mangan, molybden og kobber vil da gjøre det mulig å fremstille en hvilken som helst legering som tilfredsstiller de krevede spesifikasjoner. The value of the constants A, and A2 in these equations depends on the amounts of random contamination that arise from the raw material sources and from the manufacturing method. The constants can thus be determined for a special method used for the production and the coefficient for nickel and manganese, molybdenum and copper will then make it possible to produce any alloy that satisfies the required specifications.

Da ligningene for temperaturene inneholder fire variabler i innholdet av elementene, er det klart et legeringsområde som vil være i besittelse av ethvert spesielt sett verdier for Øu og 0A. Andre faktorer som f. eks. korrosjonsmotstandsevne, omkost-ninger og råmaterialenes tilgjengelighet kan på denne måte anvendes når legeringens sluttsammensetning skal fastsettes. Når der ble anvendt en pulvermetallurgisk fremgangsmåte, viste det seg at konstantene A, og A., var — 1900 resp. 1580. Hvis det derfor er ønskelig å fremstille en legering for hvilken Øc og 0A tilsvarer 140° F og — 160° F, kan ligningene omskrives: 140 = —1900 + 70 Ni—48 Mn—22 Mo+40 Cu og —160 = 1580—54 Ni—90 Mn—36 Mo—36 Cu. Antas det at der kreves en rimelig god korrosjonsmotstandsevne er det ønskelig å ha et rimelig høyt molybdeninnhold, f. eks. 3 % og ikke noe mangan. Dette fører til to samtidige ligninger: 70 Ni + 40 Cu = 2106 54 Ni + 36 Cu = 1632 Since the equations for the temperatures contain four variables in the content of the elements, there is clearly an alloy range that will possess any particular set of values for Øu and 0A. Other factors such as corrosion resistance, costs and the availability of the raw materials can in this way be used when the final composition of the alloy is to be determined. When a powder metallurgical method was used, it turned out that the constants A, and A., were — 1900 resp. 1580. If it is therefore desired to produce an alloy for which Øc and 0A correspond to 140° F and — 160° F, the equations can be rewritten: 140 = —1900 + 70 Ni—48 Mn—22 Mo+40 Cu and —160 = 1580—54 Ni—90 Mn—36 Mo—36 Cu. Assuming that reasonably good corrosion resistance is required, it is desirable to have a reasonably high molybdenum content, e.g. 3% and no manganese. This leads to two simultaneous equations: 70 Ni + 40 Cu = 2106 54 Ni + 36 Cu = 1632

og løsningen av disse er 29,3 % nikkel og 1,4 % kobber. Sluttlegeringen skal derfor inneholde 29,3 % Ni, 3,0 % Mo, 1,4 % Cu og resten jern. Der kreves varmebehandling for å gjøre legeringene austenitiske, men forutsatt at avkjølingshastigheten ikke er meget lang, som f. eks. lengere enn seks timer for å avkjøle til 200° C, så er varme-behandlingen ikke av kritisk betydning. and the solution of these is 29.3% nickel and 1.4% copper. The final alloy must therefore contain 29.3% Ni, 3.0% Mo, 1.4% Cu and the rest iron. Heat treatment is required to make the alloys austenitic, but provided that the cooling rate is not very long, such as e.g. longer than six hours to cool to 200° C, then the heat treatment is not of critical importance.

Claims

1. Use of an alloy containing 28.4-32.5% nickel, one or more of the elements copper, molybdenum and manganese in such quantities that 2 Cu % + 1.2 Mo % + 2 Mn % is between 1.2 and 12, and where the carbon content does not exceed 0.03% and the silicon content does not exceed 0.03%, while the rest, apart from impurities, consists of iron as a temperature compensating element in indicating instruments such as magnetic speedometers and electric motor gauges.

2. Alloy according to claim 1, characterized in that it contains both copper and molybdenum, but is free of manganese.

3. Alloy according to claim 1 or 2, produced by powder metallurgical methods.