NO130412B

NO130412B -

Info

Publication number: NO130412B
Application number: NO146073A
Authority: NO
Inventors: A Braaten
Original assignee: Standard Tel Kabelfab As
Priority date: 1973-04-10
Filing date: 1973-04-10
Publication date: 1974-08-26

Description

Nikkel-jernlegeringer. Nickel-iron alloys.

Det er kjent at visse magnetiske nikkel-jernlegeringer når de foreligger i fullstendig austenitisk tilstand er i besit-telse av en negativ temperatur-koeffisient for magnetisk permeabilitet, som er i alt vesentlig konstant over et temperaturom-råde lavere enn Curie-punktet, og dette området er vanligvis av størrelsesorden 100° C. Legeringene er derfor særlig nyt-tige ved fremstilling av måleinstrumenter, som f. eks. magnetiske speedometere, som er nesten fullstendig uavhengige av variasjoner i temperaturen over et bredt tem-peraturområde. Da legeringene skal fore-ligge i fullstendig austenitisk tilstand når de anvendes må den martensitiske omvandlingstemperatur, dvs. den ved hvilken der finner sted en faseforandring fra gamma til alfa, være innenfor eller lavere enn det området det her dreier seg om. I praksis krever spesifikasjonen for slike legeringer en bestemt Curie-temperatur, og en lav martensitisk omvandlingstemperatur. It is known that certain magnetic nickel-iron alloys when they exist in a completely austenitic state possess a negative temperature coefficient of magnetic permeability, which is essentially constant over a temperature range lower than the Curie point, and this the range is usually of the order of 100° C. The alloys are therefore particularly useful in the manufacture of measuring instruments, such as e.g. magnetic speedometers, which are almost completely independent of variations in temperature over a wide temperature range. As the alloys must be in a completely austenitic state when they are used, the martensitic transformation temperature, i.e. the one at which a phase change from gamma to alpha takes place, must be within or lower than the range in question here. In practice, the specification for such alloys requires a specific Curie temperature, and a low martensitic transformation temperature.

Legeringene som det her dreier seg om inneholder ca. 29 til 31 pst. nikkel og vanligvis meget mindre mengder av krom. De inneholder også alltid små mengder av kullstoff og silisium. The alloys in question here contain approx. 29 to 31 percent nickel and usually much smaller amounts of chromium. They also always contain small amounts of carbon and silicon.

Ved fremstillingen av disse legeringer støter man på en betydelig vanskelighet med hensyn til å fremstille legeringer av vedholdende eller konsistente egenskaper, dvs. Curiepunktet varierer betraktelig fra en smelte til en annen, slik at en legering som skal tilfredsstille den krevede spesifikasjon ofte ikke gjør dette. In the production of these alloys, one encounters a considerable difficulty with regard to producing alloys of persistent or consistent properties, i.e. the Curie point varies considerably from one melt to another, so that an alloy that is supposed to satisfy the required specification often does not do so.

Vi har oppdaget at uregelmessigheter i egenskapene av legeringene for en stor We have discovered that irregularities in the properties of the alloys for a large

del forårsakes av variasjoner i kullstoff og silisiuminnholdet, særlig i førstnevnte. Kullstoff har i alminnelighet vært betraktet som et element som nødvendigvis er tilstede og som er harmløst i mengder opptil f. eks. 0,25 pst. Kullstoffinnholdet i legeringene er således vanligvis ca. 0,2 pst., skjønt det kan variere fra denne verdi med mengder som er blitt betraktet som ubetydelige, men som i virkeligheten har vist seg å være av stor betydning. Silisium-innholdet i legeringene har også i alminnelighet vært ca. 0,2 pst. part is caused by variations in carbon and the silicon content, 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 per cent. The carbon content in the alloys is thus usually approx. 0.2 per cent, although it may vary from this value with quantities that have been considered insignificant, but which in reality have been shown to be of great importance. The silicon content in the alloys has also generally been approx. 0.2 percent

Idet oppfinnerne har oppdaget betyd-ningen av mindre variasjoner i kullstoffinnholdet, har de forsøkt å nedsette disse variasjoner. I praksis er imidlertid kullstoffinnholdet vanskelig å regulere innenfor snevre grenser, særlig hvis legeringen fremstilles ved smeltning. Hvis man bare reduserer kullstoffinnholdet så økes den martensitiske omvandlingstemperatur, slik at legeringen taper sin høye permeabilitet ved lave temperaturer som den ofte vil bli utsatt for under bruken. Hvis man på den annen side reduserer mengden av jern, i øyemed ytterligere å senke omvandlingstemperaturen, så økes automatisk mengden av nikkel, og herved økes Curie-punktet med det resultat at man atter igjen ikke er istand til å tilfredsstille mange spesifikasjoner. As the inventors have discovered the importance of minor variations in the carbon content, they have tried to reduce these variations. In practice, however, the carbon content is difficult to regulate within narrow limits, particularly if the alloy is produced by melting. If you only reduce the carbon content, the martensitic transformation temperature is increased, so that the alloy loses its high permeability at low temperatures to which it will often be exposed during use. If, on the other hand, you reduce the amount of iron, with a view to further lowering the transformation temperature, then the amount of nickel is automatically increased, thereby increasing the Curie point with the result that you are once again unable to satisfy many specifications.

Oppfinnerne har funnet at omvandlingstemperaturen kan holdes ved det øn-skete lave nivå og Curie-punktet i legeringene kan reguleres så at dette kan repro-duseres uten noen vesentlig vanskelighet. For å oppnå dette anvendes et nikkel-innhold fra 23 til 28 pst., og det innføres i legeringen fra 6 til 11 pst. kobber, og legeringen holdes i alt vesentlig fri for kullstoff og silisium. Kobberet tjener til å redusere omvandlingstemperaturen, og variasjoner i mengden av kobber medfører variasjoner i Curie-punktet, som er meget mindre enn de variasjoner som frembrin-ges av kullstoff og silisium. The inventors have found that the transformation temperature can be kept at the desired low level and the Curie point in the alloys can be regulated so that this can be reproduced without any significant difficulty. To achieve this, a nickel content of 23 to 28 per cent is used, and 6 to 11 per cent copper is introduced into the alloy, and the alloy is kept essentially free of carbon and silicon. The copper serves to reduce the transformation temperature, and variations in the amount of copper cause variations in the Curie point, which is much smaller than the variations produced by carbon and silicon.

For legeringer som skal brukes som temperaturkompensatorelement i indikeringsinstrumenter som magnetiske fartsmålere og elektriske strømleveringsmålere eller motormålere, er de foran nevnte egenskaper av avgjørende betydning, idet det for slike kondensatorelementer kreves en negativ temperaturkoefficient av magnetisk permeabilitet, som er i alt vesentlig konstant over et vidt område, og som selv er så stor som mulig. Foruten dette skal legeringene ha en bestemt Curle-temperatur og en lav martensitisk omdannelses-temperatur. En høy motstandsevne kreves ikke, og heller ikke en høy magnetisk permeabilitet. For alloys to be used as a temperature compensator element in indicating instruments such as magnetic speedometers and electric current delivery meters or motor meters, the aforementioned properties are of decisive importance, since for such capacitor elements a negative temperature coefficient of magnetic permeability is required, which is essentially constant over a wide range , and which itself is as large as possible. Besides this, the alloys must have a specific Curle 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 opp-finnelsen ut på at det ved slike kompensa-torelementer brukes en legering som inneholder fra 23 til 28 pst. nikkel, fra 6 til 11 pst. kobber, kullstoff i mengde ikke overskridende 0.03, og silisium i en mengde ikke overskridende 0.03 pst., mens resten (bortsett fra forurensninger) består av jern. In accordance with the foregoing, the invention involves the use of such compensator elements with an alloy containing from 23 to 28 percent nickel, from 6 to 11 percent copper, carbon in an amount not exceeding 0.03, and silicon in an amount not exceeding 0.03 per cent, while the rest (apart from impurities) consists of iron.

Kullstoff- og silisium-innholdet i legeringene skal hver ikke være mere enn 0.03 pst., og fortrinsvis mindre enn 0.02 pst. Resten av legeringen, bortsett fra forurensninger, utgjøres av jern. The carbon and silicon content in the alloys shall each be no more than 0.03 per cent, and preferably less than 0.02 per cent. The rest of the alloy, apart from impurities, is made up of iron.

For å oppnå de mest konsistente re-sultater, fremstilles legeringene ved hjelp av den pulver-metallurgiske fremgangs-måte. In order to achieve the most consistent results, the alloys are produced using the powder metallurgical process.

Oppfinnerne har funnet at Curie-temperaturen bestemmes av ligningen: Øu = A + 40 Ni + 22 Cu hvor nikkel-kobberinnholdet er uttrykt som vektsprosent. The inventors have found that the Curie temperature is determined by the equation: Øu = A + 40 Ni + 22 Cu where the nickel-copper content is expressed as a percentage by weight.

Verdien av konstanten A i denne lig-ning beror på mengdene av tilfeldige forurensninger, som stammer fra råmateriale-kilden, og fra fremstillingsprosessen. Konstanten kan således fastlegges for en spe-siell produksjonsmåte, og koeffieientene for nikkel og kobber vil da gjøre det mulig at der kan fremstilles en hvilken som helst legering til en bestemt spesifikasjon.. The value of the constant A in this equation depends on the amounts of random contaminants, which originate from the raw material source, and from the manufacturing process. The constant can thus be determined for a special production method, and the coefficients for nickel and copper will then make it possible to produce any alloy to a specific specification.

Hvis legeringen skal forbli austenitisk ved temperaturer ned til —62° C, er det nødvendig at jerninnholdet ikke skal være større enn 68° C. If the alloy is to remain austenitic at temperatures down to -62° C, it is necessary that the iron content should not be greater than 68° C.

Varmebehandling kreves for å gjøre legeringene austenitiske, men forutsatt at avkjølingshastigheten ikke er meget lang-som, f. eks. lengere enn 6 timer for å av-kjøle til 200° C, er varmebehandlingen ikke av kritisk betydning ved legeringer som ikke inneholder mere enn 10 pst. kobber. I legeringer med mere enn 10 pst. kobber foreligger det en tendens til å danne en annen fase, slik at legeringen ikke lenger er fullstendig austenitisk. Denne tendens kan elimineres hvis varmebehandlingen omfatter opphetning ved 800° C eller høy-ere i en tid av i det minste en kvart time med påfølgende hurtig kjøling til rom-temperatur. Heat treatment is required to make the alloys austenitic, but provided that the cooling rate is not very long - as, e.g. longer than 6 hours to cool to 200° C, the heat treatment is not of critical importance for alloys that do not contain more than 10 per cent copper. In alloys with more than 10% copper, there is a tendency to form another phase, so that the alloy is no longer completely austenitic. This tendency can be eliminated if the heat treatment includes heating at 800° C or higher for a period of at least a quarter of an hour followed by rapid cooling to room temperature.

Det skal gjøres oppmerksom på at oppfinneren i et tidligere forslag, norsk patent nr. 98791, gjør bruk av lignende legeringer av en noe annen sammenset-ning for det samme formål. Disse legeringer inneholder nikkel i en mengde av 28.4 til 32.5 pst., og med en eller flere av ele-mentene kobber, molybden og mangan i slike mengder at 2 pst. Cu + 1.2 pst. Mo + 2 pst. Mn er mellom 1.2 og 12. It should be noted that the inventor in an earlier proposal, Norwegian patent no. 98791, makes use of similar alloys of a slightly different composition for the same purpose. These alloys contain nickel in an amount of 28.4 to 32.5 percent, and with one or more of the elements copper, molybdenum and manganese in such amounts that 2 percent Cu + 1.2 percent Mo + 2 percent Mn is between 1.2 and 12.

Claims

1. Use of an alloy containing from 23 to 28 per cent nickel, from 6 to 11 per cent copper, carbon in an amount not exceeding 0.03 per cent and silicon in an amount not exceeding 0.03 per cent, while the remainder (excluding impurities) consists of iron, as a temperature compensator element in indicating instruments such as magnetic speedometers and electric current delivery meters.

2. Alloy according to claim 1, produced by a powder metallurgical method.