Pierwszenstwo: 17 marca 1936 (Niemcy! Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu przeprowadzania obróbki cieplnej tworzy¬ wa sluzacego do wytwarzania magnesów stalych. Znane jest wytwarzanie magne¬ sów stalych ze stopów zelaza zawieraja¬ cych 3 — 50% niklu, 1—50% tytanu i ewentualnie 0,01 —50% kobaltu, przy czym »top moze ponadto zawierac jeden lub kilka takich pierwiastków, jak miedz, molibden, wolfram, chrom, aluminium, arsen, wanad lub mangan, w ilosci do 20%.Przy tym stopy zawierajace tytan w ilo¬ sci 8,1—40% sa uznane za najkorzyst¬ niejsza W celu obróbki cieplnej tych stopów zaleca sie chlodzenie w formie odlewni¬ czej metalowej lub podobnej. Podobna metoda odlewnicza zapewnia, jak wiado¬ mo, bardzo szybkie chlodzenie.Badania w tej dziedzinie wykazaly rów¬ niez, ze wzmiankowane powyzej znane sto¬ py o zawartosci 8,1—40% tytanu wymagaja w celu uzyskania zadowalajacych wlasci¬ wosci magnetycznych materialu, niezalez¬ nych od wymiarów wykonanych z nich magnesów, zastosowania mozliwie szybkie¬ go chlodzenia. Stwierdzono nawet, ze trwa¬ losc wlasciwosci magnetycznych tych sto¬ pów jest tym wieksza, im szybciej odbywa sie chlodzenie.W praktyce jednak warunek ten sta¬ nowi wielka niedogodnosc, poniewaz po-dobne dostatecznie szybkie ochlodzenie przy uzyciu dostepnych srodków chlodza¬ cych mozna uzyskiwac tylko przy wyro¬ bie odlewów mniejszych, o ciezarze np. 50 — 500 gramów. Przy wytwarzaniu od¬ lewów wiekszych, np. magnesów stalych o ciezarze okolo 1000 — 2000 gramów, do¬ statecznie szybkiego chlodzenia i tym sa¬ mym pozadanych magnetycznych wlasci¬ wosci nie mozna uzyskac wskutek znacz¬ nego zapasu ciepla w tych odlewach.Stwierdzono równiez, ze gdy uda sie raz uzyskac przy wyrobie mniejszych od¬ lewów wymagane szybkie chlodzenie, to przewaznie magnesy stale nie nadaja sie do uzytku ze wzgledów mechanicznych, gdyz wykazuja szkodliwe rysy lub nawet zupelnie pekaja.W przeciwienstwie do znanych pogla¬ dów, ze tylko stopy o zawartosci 8,1 — 40% tytanu sa najlepsze na magnesy stale, stwierdzono wedlug wynalazku, ze wlasnie stopy o zawartosci mniejszej niz 8°/o tyta¬ nu posiadaja najkorzystniejsze wlasciwosci zarówno magnetyczne, jak i mechaniczne, lecz tylko w razie uczynienia zadosc pew¬ nym warunkom, a mianowicie po pierwsze stop powinien zawsze zawierac aluminium, a po wtóre powinien byc chlodzony stosun¬ kowo powoli. Oprócz tego wynalazek ni¬ niejszy opiera sie na stwierdzeniu, ze za¬ wartosc aluminium nie moze byc dowolna, lecz powinna sie niiescic w okreslonych granicach.Magnes staly, wykonany wedlug wyna¬ lazku, posiada wartosc BH równa co naj¬ mniej 1500000 i jest utworzony ze stopu zelaza, który obok zanieczyszczen zawiera 13—22% niklu, 6—30% kobaltu, 0,5—8% tytanu i 4—11,5% aluminium. Stosownie do sposobu wedlug wynalazku stop ten zo¬ staje ochlodzony badz bezposrednio ze sta¬ nu cieklego, badz tez po ponownym ogrza¬ niu go do wysokiej temperatury (homogeni¬ zujacej), przy czym szybkosc ochladzania od temperatury lezacej w zakresie tempe¬ ratur pomiedzy 950° C i punktem topnienia do temperatury okolo 650° powinna wynosic najwyzej 8° C na sekunde, po czym dalsze chlodzenie stopu do temperatury pokojo¬ wej uskutecznia sie w sposób dowolny, np. w powietrzu.Powolne chlodzenie, zastosowane we¬ dlug wynalazku i wynoszace co najwyzej 8° C na sekunde, pozwala równiez na wy¬ konywanie wiekszych magnesów stalych o ciezarze np. 1000 — 2000 gramów przy uzyciu srodków chlodzacych, dostepnych w praktyce. Dzieki powolnemu chlodzeniu unika sie równiez powstawania rysów i pek¬ niec w odlewach. Stosunkowo niewielka za¬ wartosc tytanu pozwala na obnizenie ceny otrzymywanego stopu.Sposób wedlug wynalazku pozwala na wykonywanie magnetycznych stopów sta¬ lowych, które posiadaja równe, a w wielu przypadkach korzystniejsze wlasciwosci magnetyczne anizeli stopy o duzej zawar¬ tosci tytanu. Stopy te po namagnesowaniu wykazuja remanencje okolo 6500—9500 gausów i sile koercyjna okolo 900 — 300 oerstedów, przy czym wykazuja najwiek¬ sza wartosc iloczynu BH okolo 1500000, a nawet powyzej 2000000. Wyrób tych stopów stalowych moze byc uskutecznia¬ ny przez odlewanie lub tez w znany spo¬ sób, polegajacy na tym, ze odpowiednie skladniki, najlepiej w postaci stopów wstep¬ nych lub posrednich, miesza sie ze soba w stanie rozdrobnionym, nastepnie stlacza sie i wreszcie spieka sie.Szczególnie korzystne wlasciwosci sto¬ pu otrzymuje sie w razie dobrania zawar¬ tosci tytanu i aluminium tak, zeby ich suma wynosila okolo 9—15%, a najlepiej oko¬ lo 11%.Zawartosc 0,5 — 8% tytanu mozna uzy¬ skac przez dodanie zelazo-tytanu, który w zaleznosci od swej jakosci zawiera okolo 20 — 40% tytanu. W tym przypadku jed- — 2 —nak trzeba uwzglednic zawarte w zelazo- tytanie domieszki i zanieczyszczenia, np.Al, Si, Cu, Mn. W szczególnosci nalezy uwazac, aby zawartosc krzemu w zelazo- tytanie nie byla zbyt duza, tak aby po wytworzeniu stopu magnetycznego zawar¬ tosc jego byla mniejsza niz l°/o, w prze¬ ciwnym bowiem razie wplywalaby ona nie¬ korzystnie na magnetyczne wlasciwosci stopu. Mangan, znajdujacy sie w stopie, zasadniczo wcale nie zmienia jego wlasci¬ wosci magnetycznych.Podane najwyzsze zawartosci procen¬ towe niklu, kobaltu i tytanu nie moga byc jednoczesnie zawarte w tym samym sto¬ pie, gdyz w tym przypadku najlepsze wla¬ sciwosci magnetyczne nie moglyby byc na ogól osiagniete za pomoca zwyklej obrób¬ ki cieplnej.Zreszta istnieje zupelna swoboda w do¬ borze podanych zawartosci procentowych róznych skladników stopu, dopóki czyni sie zadosc warunkowi co do lacznej zawarto¬ sci w nim tytanu i aluminium, jak równiez co do zawartosci krzemu.Obróbka cieplna moze odbywac sie w rozmaity sposób. Nalezy tu zaznaczyc, ze kazdy stalowy stop magnetyczny z po¬ danego wyzej szeregu stopów wymaga w zaleznosci od swego skladu pewnej okre¬ slonej szybkosci chlodzenia, aby w kazdym przypadku mozna bylo uzyskac najwyzsze osiagalne wartosci remanencji (magnetyz¬ mu szczatkowego) i sily koercyjnej. Naj¬ korzystniejsza w poszczególnym przypad¬ ku szybkosc chlodzenia moze byc ustalona za pomoca prostej próby.Na ogól obróbke cieplna prowadzi sie w ten sposób, ze odlew ogrzewa sie do mozliwie wysokiej temperatury, najlepiej powyzej 1150° C, po czym ochladza sie go z ustalona na innych próbkach szybkoscia, która jednak powinna byc przecietnie mniejsza niz 8° C/sek, az do temperatury, w której hartowanie nie wywiera juz ko¬ rzystnego wplywu na pozadane wlasciwo¬ sci magnetyczne, to znaczy do okolo 650° C, a dalej ochladza sie juz w sposób dowol¬ ny, np. w powietrzu.Srodki chlodzace, które w niniejszym przypadku moga byc stosowane z korzy¬ scia, sa to np. ciecze, które pozwalaja na powolne hartowanie, jak np. woda glinia¬ sta, która stosuje sie najlepiej do chlodze¬ nia przedmiotów wiekszych rozmiarów, na¬ stepnie powietrze sprezone, wilgotny pia¬ sek, powietrze nieruchome, suchy piasek lub piece ogrzane do odpowiedniej tem¬ peratury.W szczególnych przypadkach, np. przy chlodzeniu odlewów srednich rozmiarów i korzystnego ich ksztaltu, mozna nawet odlew ochlodzic przez prosie odlanie go do odpowiedniej formy z suchego lub wil¬ gotnego piasku formierskiego. W tym przy¬ padku odlew sam ochladza sie z odpowie¬ dnia szybkoscia, tak iz specjalna obróbka cieplna staje sie zbedna.Dalsze ulepszenie wlasciwosci magne¬ tycznych, a w szczególnosci zwiekszenie wartosci 5//max, daje sie osiagnac naj¬ czesciej w ten sposób, ze stop po wspom¬ nianej obróbce cieplnej poddaje sie od¬ puszczaniu w znany sposób do temperatury 600 —700° C, np. w ciagu kilku godzin, potem chlodzi sie go w sposób dowolny.W celu lepszego uwypuklenia zalet wyna¬ lazku niniejszego w nastepujacej tabeli po¬ dano tytulem przykladu pewne wartosci uzyskane doswiadczalnie.Wychodzi sie z próbek o wymiarach 10 X 32 X 100 mm podzielonych pózniej przed przystapieniem do odpuszczania na kawalki o wymiarach 10 X 32 X 30 mm. — 3 —1 ""t rc M ^1 i n r^ ET^S co ^ £ ^ ^ i__. ^ i—* •—» vO On ' » O O II ^^ p 2-- ?*. Sf to <= N Ul "p O o o Co ytanu (X O Ul o ?U ^1 ON ^3 00 o o On U) to vO 3 N fc- ™%s< 2P cr <=co!*r oo <^& g o *" o h- tr adza- sek. 344 00 en Ul O Ul to t*.ON 00 Ul o. 00 00 •* o o p-^ ON ^ 1 "t o co N p co «¦+¦ o ^ c ^ l__l h—1 H^ ON' ' ^ INJ I-* -°-ui II ^ v j © o c 00 p w O ytanu VsO ON o o h^ o o 00 Ul Ul o Ul On o nO 3 N ^ £*"< 2 p cr O co SC oo °S: 3 o 33 o ^ er ¦-*<¦» adza- sck. 324 v£ to O o ?* ^ N Ul Ul O o OJ to 00 ON Ul o H^ •¦^ to 1 t-t rc i-¦ S tJ H^ B. *j ^ ui on p o ©.^© o o o o o co c ^ ^ 00 On o O »* ^ o 00 <= <= o Ul vO to vO 3 N ^o £*^ 2* ^* 0cj?r oo °g: Sg h- 3- adza- sek. 356 vO O o o Ul ON 00 ON Ul Ul o 00 .v£: H^ Ul o '-k U) On 5° 3 &3 o o to •-i 3 * o 3 o Ca •-t n 3 &3 n o ta •-j 3 133 rt r &a 1-1 (Ti 3 "i to n 3 &3 ** o Ti 'i C/3 £ P*" C1* co C N S <" _*. ~ 3.N ?0 chlad rmie pbkos a sek C O N N D- ^ g* 2. ^ l_k ui ro" o p- T3 C N 'TO O O N TO 2.C ogrz ochl trzu N 2 h *d a w g- 2. o P ^ ^ ^ n-. » ^ 2. o. o a o ^ ^. ^ D. E' to D \ ^ o a 0° i ° o? - o u- *d T3 O Po nown uszcz TO «- c ^ C p ^- °. tO N T3 ») 2 3 <-n^ TO ^ jf 3 g o a* -i < 45 to 5. oL TO < s< »T o 3- ^ ^ a- *» n ^ O n W O T3 P K ?r c sr- s:* w a- o 2 o LrN J2. to^o On g-^ ' ó T? ** O o co N O o 0 —* N 3 (^ TO l ^ TO d- HT* C to. ^ ^ 3 P ^- P N 9? C CO ^ TO D- CT g zwyklego s *o o o — 4 —Nalezy zaznaczyc, ze równiez w przy¬ kladzie I zostal uzyty zelazo-tytan, z któ¬ rego obliczono podana zawartosc tyta¬ nu. Aluminium zawarty w zelazo-tyta- nie zostal równiez podany w skladzie stopu.Kobaltu dodaje sie najlepiej w postaci - znacznie tanszego zelazo-kobaltu, gdyz przy wytwarzaniu masowym uzyskuje sie "w ten sposób znacznie mniejsze koszty.Aczkolwiek zelazo-kobalt w wielu przy¬ padkach prócz zelaza i kobaltu zawiera miedz, tak iz w ten sposób jeszcze okolo 5% tego skladnika moze znalezc sie w ma¬ gnesie stalym, miedz nie obniza magne¬ tycznych wlasciwosci stopu wedlug wyna¬ lazku, a nawet mozna przez to uzyskac pozadana do wielu celów wieksza sile koer- cyjna przy zawsze mniejszej remanencji.Zasadniczy warunek wytwarzania stopu wedlug wynalazku, mianowicie, ze dla osiagniecia najkorzystniejszego BH max potrzebne jest powolne chlodzenie przy hartowaniu, zostaje zachowany przy doda¬ niu miedzi w wymieniony wyzej sposób.Ponadto tytulem przykladu z dziedzi¬ ny budowy glosników nalezy wspomniec, ze magnes pierscieniowy o wielkosci sto¬ sowanej w nowoczesnych glosnikach elek¬ trodynamicznych i wykonany ze stopu, otrzymanego przez stopienie ze soba okolo 16% Ni, 25% Co, 12,5% zelazo-tytanu (co wynosi okolo 3% tytanu) 6,8% Al, 2,5% Cu i zelaza, posiadal nastepujace wartosci magnetyczne: Z?rem 9000 gausów i ffkoerC470 oerstedów. Wymiary pierscienia wynosily: srednica zewnetrzna 74 mm, srednica we¬ wnetrzna 47 mm, grubosc 37 mm.Pierscien zostal odlany i nastepnie ogrzany ponownie do temperatury 1250° C, po czym byl on ochladzany w piasku o tem¬ peraturze pokojowej w ciagu jednej mi¬ nuty, a nastepnie w powietrzu w ciagu 4,75 minuty do temperatury okolo 650° C.Szybkosc ochlajizania, wynikajaca z po¬ wyzszych danych, wynosila srednio okolo 1,7° C/sek.Inny pierscien o tych samych wymia¬ rach, wykonany ze stopu otrzymanego przez stopienie ze soba okolo 16% Ni, 25% Co, 20% zelazo-tytanu (co odpowiada okolo 4,5% Ti) 5% Al i zelaza, z zanieczyszcze¬ niami, byl ochladzany — po ponownym ogrzaniu do temperatury okolo 1250° C — w powietrzu w ciagu 4 m i 10 sek do temperatury okolo 650° C. W tym przy¬ padku szybkosc ochladzania byla równa okolo 2° C/sek. Po namagnesowaniu pier¬ scien wykazywal wartosci nastepujace: Brem— 8600 gausów i ffkoerc— 500 oerste- dów.Jako przyklad otrzymania wartosci BH max powyzej 2000000 nalezy wymienic ponadto przypadek nastepujacy: sporzadza sie stop zawierajacy 16% Ni, 25% Co, 4,4% Ti, 7,3% Al, 1,5% Cu i zelazo z za¬ nieczyszczeniami. Odlew z tego stopu ochladza sie z szybkoscia okolo 3,5° C/sek od temperatury 1250° C do 600° C w po¬ wietrzu; po namagnesowaniu wykazuje on remanencje 5rem = 7700 gausów i sile koercyjna //koerc = 830 oerstedów czyli Mmax = 2,16 X 106. PL