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DE2536590A1 - Halbharte magnetische legierung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Halbharte magnetische legierung und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2536590A1
DE2536590A1 DE19752536590 DE2536590A DE2536590A1 DE 2536590 A1 DE2536590 A1 DE 2536590A1 DE 19752536590 DE19752536590 DE 19752536590 DE 2536590 A DE2536590 A DE 2536590A DE 2536590 A1 DE2536590 A1 DE 2536590A1
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DE
Germany
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alloy
weight
magnetic
magnetic property
copper
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DE19752536590
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DE2536590C2 (de
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Kazuhiro Dipl Ing Kumasaka
Kenichi Dipl Ing Ono
Toshio Dipl Ing Takahashi
Hiroshi Dipl Ing Tomishima
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of DE2536590A1 publication Critical patent/DE2536590A1/de
Application granted granted Critical
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • C22C38/105—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt containing Co and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description

NIPPON TEUCGRAPH AND TELEPHONE PUBLIC CORPORATION, Tokio, Japan
Halbharte magnetische Legierung und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine halbharte magnetische Legierung mit einer zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft und auf ein Verfahren zur Herstellung der Legierung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine halbharte magnetische Legierung, bei der es sich trotz der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft um eine magnetische Einzellegierung handelt, und befaßt sich mit einem Verfahren zum
Herstellen einer solchen halbharten magnetischen Einzellegierung.
Übliche halbharte magnetische Werkstoffe oder harte magnetische Werkstoffe, die in der gleichen Weise -wie halbharte magnetische Werkstoffe verwendet v/erden können, haben
einfache Hysteresisschleifen entsprechend den Darstellungen
nach den Figuren 1 und 2. Die Kanalschalter eines elektronischen Wählsystems werden beispielsweise im allgemeinen elek-
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tromagnetisch angetrieben und können grob in einen Kreuzschienenschalter und eine Schaltmatrix unterteilt v/erden. Das vom Anmelder entwickelte elektronische Wählsystem DSX-10 verwendet einen kleinen Kreuzschienenschalter. Es wurde auch bereits die Verwendung eines magnetischen selbsthaltenden Schutzgasrelais in Verbindung mit der Schaltmatrix untersucht, und man hat dafür einen halbharten magnetischen Werkstoff verwendet.
Die magnetischen selbsthaltenden Schalter werden in einen Ferreed-Typ mit einem erregenden magnetischen Kern aus einem halbharten magnetischen Werkstoff und einem Schalter mit einer Zunge aus dem halbharten magnetischen Werkstoff klassifiziert. Solche Schalter verwenden Hysteresisschleifen, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind. Sie x^erden daher in einem hohen Maße durch eine Änderung im Antriebsstrom beeinträchtigt, und zwar beim Öffnen und Schließen, besonders aber beim Schließen. Dadurch wird die Ansteuerung kompliziert, und man benötigt eine genaue Steuerung des Antriebsstromes.
Wenn man andererseits eine Hysteresisschleife entsprechend der Darstellung nach der Fig. 3 benutzt, in der eine noch zu beschreibende zusammengesetzte magnetische Eigenschaft dargestellt ist, existiert ein stabiler Zustand bei nicht vorhandener Magnetflußdichte, so daß für die Stromänderung ein ausreichender Spielraum vorgesehen werden kann. In diesem Fall beruhen die Öffnungs- und Schließoperationen des Schalters auf der in der Fig. 3 durch eine dickere Linie dargestellten kleineren Schleife. Es hat sich herausgestellt, daß die Vervrendung einer solchen zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft für die Operation des Schalters mit verschiedenartigen Vorteilen verbunden ist. Eine solche zusammengesetzte magnetische Eigenschaft kann man jedoch mit irgendeiner üblichen Einzellegierung nicht erhalten. Zum Bereitstellen einer in der Fig. 3 dargestellten zusarnmenge-
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setzten magnetischen Eigenschaft ist es notwendig, zwei Legierungen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften durch Plattieren mechanisch miteinander zu verbinden. Man muß also zwei Legierungen mechanisch miteinander verbinden, die beispielsweise die in den Figuren 1 und 2 dargestellten magnetischen Eigenschaften zeigen. Für die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft eines neuen Kanalschalters des elektronischen Wahlsystems ist es erforderlich, daß die kleinere Koerzitivkraft H (a) mehr als einige zehn Oerstedt beträgt und daß die größere Koerzitivkraft H (b) mehr als 200 0erstedt hat. Bis heute ist allerdings kein aus einer einzigen Legierung hergestellter magnetischer Werkstoff bekannt, der eine Hysteresisschleife entsprechend der Darstellung nach der Fig. 3 aufweist. Die Studien nach mechanischen Plattierverfahren von zwei Legierungen mit unterschiedlichen Koerzitivkräften wurden daher fortgeführt. Als Ergebnis dieser Studien hat man gefunden, daß die beiden Legierungen bezüglich der Wärnebehandlung und der Arbeitsbedingungen miteinander übereinstimmen sollten, daß das Plattieren von Legierungen von unterschiedlichen Grundzusammensetzungen besonders schwierig ist und daß die Anzahl der üblichen halbharten magnetischen Werkstoffe, die zum Plattieren geeignet sind, sehr klein ist. Aufgrund der Studien hat die Anmelderin das System der Fe-Co-Ni-Cr-Cu-Legierung, im folgenden kurz FCNC-Systemlegierung genannt, entwickelt, die eine Koerzitivkraft von 40 bis 350 Oerstedt hat und kalt verformt werden kann. Durch die Verwendung dieser Legierung kann man einen plattierten zusammengesetzten magnetischen Kern erhalten, dessen Hysteresisschleife entsprechend der Darstellung nach der Fig. 3 verläuft.
Das magnetische Material mit der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft kann man durch mechanisches Plattieren erhalten. Entsprechende Plattierverfahren sind in der japanischen Patentschrift 554 846 (japanische Patentveröffentlichung Nr. 7836/69)und in US-Patentschriften beschrieben.
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Ein solches plattiertes magnetisches Material ist jedoch zur preisgünstigen Massenherstellung nicht geeignet und ist daher im Vergleich zu einer Einzellegierung mit einer zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft mit hohen Herstellungskosten verbunden.
Ferner wurde bereits ein Verfahren zum Herstellen einer magnetischen Co-V-Mn-Fe-Legierung entwickelt. Die chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften dieser Legierung sind in den deutschen Patentanmeldungen P 2k 57 und P 25 13 235 beschrieben. Die Zusammensetzung der chemischen Komponenten dieser Legierung ist jedoch von derjenigen der erfindungsgemäßen Legierung verschieden. Die zusammengesetzte Hysteresisschleife der erwähnten entwickelten Legierung unterscheidet sich ebenfalls von der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft der erfindungsgemäßen Legierung. Die hier erwähnte zusammengesetzte magnetische Eigenschaft wird später erläutert. An dieser Stelle soll lediglich erwähnt werden, daß es bei der Erfindung notwendig ist, daß eine Treppenstufe, bei der sich die magnetische Eigenschaft ändert, in der Nachbarschaft der H-Achse existiert. Ferner ist es bei der Herstellung der oben genannten Legierung erforderlich, daß für wenigstens 30 Sekunden ein teilweises Glühen oder Tempern ausgeführt wird. Dieser Herstellungsschritt kann nur unter sehr schwierigen Bedingungen durchgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige magnetische Einzellegierung mit einer zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft zu schaffen, wobei die erwähnten Schwierigkeiten und Unzulänglichkeiten nicht auftreten.
Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung der genannten magnetischen Legierung geschaffen werden, die unter Zugrundelegung der Wärmebehandlungs- und Verformungsbedingungen einen Zustand aufweist, als ob Legierungsphasen von
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unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften in einer Legierung vorhanden wären.
Die hier erwähnten Begriffe "zusammengesetzte magnetische Eigenschaft" und "halbharter magnetischer Werkstoff" werden wie folgt definiert:
Die "zusammengesetzte magnetische Eigenschaft" weist eine zusammengesetzte Hysteresiskennlinie entsprechend der Darstellung nach der Fig. 3 auf, bei der eine kleinere Koerzitivkraft H (a) und eine größere Koerzitivkraft H_(b) vorhanden sind und die in der Nachbarschaft der Η-Achse eine Stufe aufweist, bei der nahezu keine Änderung in der magnetischen Flußdichte auftritt. Der "halbharte magnetische Werkstoff" ist ein magnetisches Material, bei dem es sich um ein hartes magnetisches Material handelt, das jedoch in der gleichen Weise wie ein weiches magnetisches Material benutzt wird.
Nach der Erfindung wird die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft mit einer einzigen Legierung erzielt. Der Erfindungsgegenstand überwindet daher nicht nur die Schwierigkeiten bei der Herstellung der Legierung, sondern sorgt auch für eine magnetische Legierung, die zur Massenherstellung geeignet ist, deren Herstellungskosten gering sind und die ausgezeichnete Eigenschaften auf v/eist. Es hat sich überraschend gezeigt, daß die neu geschaffene magnetische Legierrung die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft aufweist, und man die Legierung mit Erfolg praktisch verwendet. Ferner hat man den Bereich der Zusammensetzung der Legierung erstellt. Die Legierung setzt sich grundsätzlich aus Kobalt, Nickel und Chrom zusammen und enthält eine oder mehrere Arten von Komponenten, die aus einer aus Kupfer und Titan bestehenden Gruppe ausgewählt sind, wobei der Rest Eisen ist. Ferner hat man die Herstellungsbedingungen zum Erzielen der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft angegeben.
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Nach der Erfindung ist eine magnetische Legierung dadurch gekennzeichnet, daß sie sich grundlegend aus 15 bis 50 Gew.^ Kobalt, 5 bis 25 Gew.% Nickel und 1 bis 9 Gew.% Chrom zusammensetzt und weniger als 10 Gew.?o (ausschließlich von O Gew.%) von einer oder mehreren Arten von Komponenten enthält, die aus einer aus Kupfer und Titan bestehenden Gruppe von Komponenten ausgewählt sind, und der Rest Eisen ist. Die magnetische Legierung weist eine solche zusammengesetzte magnetische Eigenschaft auf, daß ihre Hysteresiskennlinie eine Kombination aus harten und weichen magnetischen Eigenschaften ist und daß die Gestalt der Hysteresisschleife derart ist, daß die magnetische Flußdichte (B) in der Nachbarschaft der H-Achse eine stufenförmige Änderung aufweist. Bei einem Verfahren zur Herstellung der magnetischen Legierung werden nach der Erfindung die Kaltverformung und das Tempern der oben angegebenen Zusammensetzung mehrmals wiederholt, um die angegebene zusammengesetzte magnetische Eigenschaft zu erreichen.
Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 grafische Darstellungen von Hysteresisschleifen, die die Eigenschaften eines herkömmlichen weichen und harten magnetischen Werkstoffes wiedergeben,
Fig. 3 eine grafische Darstellung einer Hysteresisschleife, die die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft darstellt, die man gemäß dem Stand der Technik durch mechanisches Plattieren von mehreren Legierungen, jedoch gemäß der Erfindung mit einer einzigen Legierung erhält,
Fig. 4 eine grafische Darstellung der magnetischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den Verformungs- und Temperungsschritten zur Erläuterung der Herstellungsbedingungen bei einem Beispiel der erfindungsgemäßen Legierung, wobei die Quadranten II und III der Hysteresisschleife gezeigt sind,
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ORIGINAL INSPECTED
Pig. 5 eine Reihe von grafischen Darstellungen zum Erläutern der Änderungen in der Eigenschaft einer erfindungsgemäßen Legierung aus 20 Gew.% Kobalt, 10 Gew.54 Nickel, 9 Gew.% Chrom, 4 Gew.% Kupfer und Rest Eisen, wobei die Legierung in Übereinstimmung mit einem anderen Beispiel der Erfindung wiederholt kaltgeformt und getempert wird,
Fig. 6a bis 6g grafische Darstellungen der Eigenschaft einer Legierung aus 20 Gew.% Kobalt, 12 Gew.% Nickel, 8 Gew.^i Chrom, 3 Gew.$o Kupfer und Rest Eisen in Abhängigkeit von entsprechenden Herstellungsschritten in Übereinstimmung mit einem weiteren Beispiel der Erfindung und
Fig. 7 eine grafische Darstellung der Hysteresiskennlinie einer Legierung aus 20 Gew.% Kobalt, 10 Gew.$> Nickel, 9 Gew.% Chrom, 3 Gew.% Kupfer und Rest Eisen in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
¥ie bereits erwähnt, ist es Aufgabe der Erfindung, eine magnetische Legierung zu schaffen, bei der es sich um eine Einzellegierung handelt, die jedoch die in der Fig. 3 dargestellte zusammengesetzte magnetische Eigenschaft aufweist. Ferner soll ein Verfahren zum Herstellen einer solchen magnetischen Legierung geschaffen werden. Die in den folgenden Punkten ausgeführten Angaben werden als verantwortlich dafür betrachtet, daß man die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft mit einer einzigen Legierung erhält.
1. Die Struktur der Legierung setzt sich aus wenigstens drei Phasen zusammen. Zwei der drei Phasen sind ferromagnetische Phasen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften, und die verbleibende Phase ist eine nichtmagnetische Phase, in der die beiden ferromagnetisehen Phasen fein dispergiert sind.
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2. Die Struktur der Legierung setzt sich aus wenigstens einer ferromagnetisehen Phase und einer nicht magnetischen Phase zusammen und die Richtung oder die Größe der Anisotropie (beispielsweise Anisotropie der Form) der ferromagnetisehen Phase ist verschieden.
3. Man führt alles auf die Struktur des magnetischen Bereiches zurück. Die taillenartig eingeschnürte Hysteresisschleife von Perminver, bei dem es sich um ein Material konstanter Permeabilität handelt, ergibt sich beispielsweise aus dem Unterschied in der Stabilität der magnetischen Bereichswende, die durch die Wärmebehandlung hervorgerufen werden.
Da in der Praxis die Struktur- und Phasenbedingungen der Legierung in einem hohen Maße von der Wärmebehandlung und der Verformung abhängen, ist es sehr schwierig, den Grund für die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft anzugeben. Allerdings ist es möglich, die unter 1. und 2. genannten Zustände durch geeignete Wärmebehandlung und Verformung zu erzeugen.
Nach der Erfindung werden geeignete Bedingungen für die Wärmebehandlung und die Verformung herangezogen, um die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft zu erzeugen, und es wird eine geeignete Zusammensetzung der Legierung verwendet, mit der unter den angegebenen Bedingungen die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft erzielt wird.
Nach dem Stand der Technik wird die magnetische Eigenschaft des halbharten magnetischen Werkstoffs im allgemeinen durch Kaltverformen und Tempern festgelegt. Die eingangs erwähnte FCNC-Systemlegierung vom plattierten Typ mit zusammengesetztem magnetischem Kern verbessert ihre magnetischen Eigenschaften bei Anwendung der folgenden Verfahrensschritte in der genannten Reihenfolge: Kaltverformen,
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Glühen bzw. Tempern, Kaltverformen und Glühen bzw. Tempern. Eine Kaltverformung nach einem Glühvorgang liefert insbesondere eine Hysteresisschleife mit einem ausgezeichneten Rechteckigkeitsverhältnis. Nach der Erfindung hat es sich überraschend herausgestellt, daß bei wiederholten Kaltverformungs- und Temperungsvorgängen die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft in einem bestimmten Zusammensetzungsbereich des magnetischen Werkstoffs auftritt.
Die Erfindung zeichnet sich durch die folgenden Merkmale aus:
1. Eigenschaft: Die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft wird mit einer einzigen Legierung erzielt. Insbesondere ist eine solche magnetische Legierung von hoher Koerzitivkraft, wie sie nach der Erfindung geschaffen wird, beispielslos.
2. Herstellungsverfahren: Die aufgefundenen Wärmebehandlungs- und Verformungsbedingungen rufen in der Einzellegierung einen solchen Zustand hervor, als ob die Legierung aus zwei verschiedenen Legierungen mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften bestehen würde.
3. Bereich der Zusammensetzung der Legierung: Der Zusammensetzungsbereich,in dem man unter Berücksichtigung des Herstellungsverfahrens unter Punkt 2. die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft erreicht, und die Zugabebereiche von additiven Elementen - Kupfer und Titan - wurden festgelegt.
4. Die erfindungsgemäße magnetische Legierung kann zum Herstellen von magnetischen Kernen für Relais, Schalter usw. verwendet werden.
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Die Erfindung ist auf eine Legierung gerichtet, deren Zusammensetzung sich aus den Ansprüchen ergibt. Die Legierung wird ohne mechanische Plattierung hergestellt. Durch auf diese Legierung abgestellte Verxormungs- und Wärmebehandlungsschritte wird die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft erzielt.
Als nächstes wird der Zusammensetzungsbereich der erfindungsgemäi3en Legierung angegeben, d.h. der Bereich der Legierungskomposition, in dem die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft erzielbar ist.
Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von Experimenten, die zur Bestimmung des Bereiches der Legierungszusammensetzung mit verschiedenen Kombinationen des Reduktionsverhältnisses mit dem Temperaturbereich für das Tempern durchgeführt wurden. Die in der Tabelle zusammengestellten experimentellen V/erte sind diejenigen, die man nach dem zweiten Glühen bzw. Tempern erhält. Die in der Tabelle angegebenen Bezeichnungen a und b entsprechen den Koerzitivkräften der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft entsprechend der Darstellung nach der Fig. 3.
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Tabelle 1
Zusammensetzung und magnetische Eigenschciit
Zusatnmensetzung (Gew.%) H (Oe) Br
Nr. Co Ni Cr Cu Ti Fe a b (kG)
R.est nichtmagnetisch
17,0 15,0 7,0 12,0
10,5
12,8 9,0
10,0 Performer
12,0
10,4 9,0 9,0
10.8 7,0 7,5 9,7 0,2 " 52 305 7,2
15,0 8,2
1 10 20 7 3
2 10 30 7 3
3 15 3 7 3
4 15 5 7 3
5 15 25 7 3
6 15 15 8 3
7 20 0 7 3
8 20 10 7 3
9 20 30 7 3
10 20 10 0 0
11 20 10 VJl 12
12 20 10 8 3
13 20 10 7 6
14 20 10 6 9
15 20 10 9 3
16 20 10 7 3
17 20 10 9 4
18 20 12 8 3
19 20 14 7 3
20 20 12 8 3
21 20 15 1 8
22 20 12 7 10
ti 25 nichts 270
t! 30 70 300
ti 10 30 240
t! 30 100 313
Il 23 nichts 300
Il 40 230 233
Il 3,0 nichts 297
Il 20 nichts 280
ti gerissen bei 305
It 60 80
It 65 290
η 65
It 44
ti 50
It 44
ti 48
tt 50
Il 52
It 30
t? 61
K Π 9813/0909
~ 12 Zusammensetzung (Gew. 1^)
(Oe)
Nr. Co Ni Cr Cu Ti Fe a b 100 (kG)
23 25 12 7 1,5 Res t 55 208 60 9,0
24 25 12 7 3 π 50 235 150 12,0
25 25 12 5 3 tt 70 145 gerissen beim 13,5
26 25 14 10 3 tt 75 305 4,8
27 25 14 7 0,5 It 45 246 12,3
28 25 15 3,5 5 tt 42 92 13,0
29 25 20 9 6 ti 15 60 7,1
30 30 12 7 3 ti 56 235 10,5
31 40 0 7 3 It 95 nichts 10,5
32 40 5 5 3 tt 61 128 13,6
33 40 15 9 6 It 12 50 6,3
34 45 5 7 3 tt 20 95 7,5
35 45 10 7 3 II 60 175 11,6
36 45 20 9 6 Il 10 40 6,1
37 50 5 7 4 It 23 65 10,6
38 50 25 9 6 tt 9 30 6,0
39 53 28 7 3 Il 3 nichts 4,8
40 55 10 7 3 Il gerissen beim Verformen
41 30 25 3 0 5 tt 40 . 6,0
42 30 25 3 0 3 ti 30 7,5
43 30 25 3 0 7 ti 60 5,0
44 20 10. 6 9 2 It Verformen
Die magnetischen Eigenschaften stellen verschiedenartige Werte entsprechend der Kombination des Reduktionsverhältnisses mit dem Temperaturbereich für das Tempern dar. Die Tabelle zeigt allerdings nur ein Beispiel der experimentellen Werte nach dem zweiten Temperungsschritt,
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Ferner wurden Experimente für verschiedenartige Zusammensetzungen der Legierung ausgeführt, wie es aus noch zu beschreibenden Ausführungsbeispielen hervorgeht. Daraus hat sich für die Legierung mit der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft und für die Mengen der chemischen Komponenten der Legierung das Folgende ergeben: Die erfindungsgemäße Legierung ist grundlegend aus Eisen, Kobalt, Nickel und Chrom zusammengesetzt und enthält eine oder mehrere Arten von Komponenten, die aus der aus Kupfer und Titan bestehenden Gruppe ausgewählt sind. Die Bereiche der chemischen Komponenten der Legierung, in denen die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft auftritt, umfassen bis 50 Gew.% Kobalt, 5 bis 25 Gew.# Nickel, 1 bis 9 Gew.% Chrom und 0,5 bis 10 Gew.Sa Kupfer. Es hat sich herausgestellt, daß die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft auch erreicht wird, wenn man anstelle von Kupfer Titan verwendet. Ein Bereich von 3 bis 7 Gew.% Titan ist günstig. Kupfer und Titan kann man auch gleichzeitig verwenden. Dabei ist ein Bereich von 0,2 bis 7 Gew.% Titan günstig, und die Gesamtmenge von Kupfer und Titan kann bis zu 10 Gew.%, ausschließlich von 0 Gew.%, betragen.
Als nächstes werden die Veränderungen in der magnetischen Eigenschaft in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung und der Kaltverformung beschrieben. Es wird also das Erscheinungsbild der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft erläutert.
Die in den angegebenen Bereichen aus den chemischen Komponenten zusammengesetzte Legierung muß einer wiederholten Verformung und Temperung unterzogen werden, um die gewünschte zusammengesetzte magnetische Eigenschaft zu erreichen. Um die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft zu erzielen, ist es notwendig, in einer einzigen Legierung einen solchen Zustand herzustellen, der dem Zustand von zwei miteinander verbundenen Legierungen mit unterschied-
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lichen magnetischen Eigenschaften entspricht. Zum Erreichen dieses Zustands wurden Experimente durchgeführt, um für den genannten Zusammensetzungsbereich der Legierung spezifische Bedingungen für die Verformung und die Wärmebehandlung anzugeben. In der Fig. 4 ist dargestellt, wie sich die magnetische Eigenschaft in Abhängigkeit von der Wiederholung der Verformung und Temperung ändert.
Die untersuchte Probe wurde in einem Tammann-Ofen oder einem Vakuumschmelzofen mit einer vorbestimmten Legierungskomposition erschmolzen und dann in einen Stab gegossen. Der Stab wurde einer Heißverformung und einer Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 1000 0C (für etwa eine Stunde) unterworfen und danach in Wasser abgeschreckt. Diese Behandlung wird im folgenden mit Vorbehandlung bezeichnet. Nach dieser Vorbehandlung schließt sich mit mindestens zweimaliger Wiederholung eine Kaltverformung und eine Temperung an, und zwar in der folgenden Reihenfolge: erste Kaltverformung, erste Temperung, zweite Kaltverformung und zweite Temperung.
In der Fig. 4 sind die Quadranten II und III einer Hysteresisschleife dargestellt. Die in die Fig. 4 eingezeichnete Kurve 1 zeigt die magnetische Eigenschaft nach der ersten Kaltverformung an. Die Kurve 2 stellt die magnetische Eigenschaft dar, die nach der ersten Temperung bei einer Temperatur von 450 bis 750 0C erzielt wird. Nach dieser Art der Behandlung tritt die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft noch nicht in Erscheinung. Lediglich die Koerzitivkraft wurde erhöht.
Nach der zweiten Kaltverformung erhält man eine taillenartig eingeschnürte Hysteresisschleife. Diese Einschnürung wird um so markanter, je höher das Reduktionsverhältnis ist. Das erwähnte Reduktionsverhältnis ist durch die folgende Gleichung definiert:
ti 0 9813/0909
ORIGINAl INSPECTED
τ2 - τ2 Reduktionsverhältnis = — — χ 100/5
Dabei sind r^ und r~ die Radien des Stabes vor bzw. nach der Verformung. Nach der zweiten Temperung bei einer Temperatur im Bereich von 450 bis 750 0C nimmt der Stab die in der Kurve 3 dargestellte Eigenschaft an. Durch Kaltverformung des Stabes ändert sich die Eigenschaft von der Kurve 3 in diejenige der Kurve 4. Das Rechteckigkeitsverhältnis und die magnetische Restflußdichte Br werden verstärkt. Als Ergebnis erhält man somit eine bemerkenswerte zusammengesetzte Hysteresisschleife. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Legierung erhält man die Eigenschaft entsprechend der Kurve 3 durch die zweite Kaltverformung, und das Rechteckigkeitsverhältnis und die magnetische Restflußdichte Br werden durch die nachfolgende zweite Temperung verstärkt, um die der Kurve 4 entsprechende zusammengesetzte Hysteresisschleife zu liefern. Durch eine dritte Kaltverformung werden das Rechteckigkeitsverhältnis und die magnetische Restflußdichte Br weiter verstärkt.
Das Aussehen der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur und dein Reduktionsverhältnis jeder Behandlung. In der Tabelle 2 ist dies zusammengestellt.
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Tabelle 2 (I)
Magnetische Eigenschaft in Abhängigkeit von der Kombination aus Verformung und Temperung (H (a) und H (b) in Oe und Br in kG).
Legierung aus 20 Gew.% Kobalt, 12 Gew.% Nickel, 8 Gew.% Chrom, 3 Gew.% Kupfer und Rest Eisen
ί
1.
Verformung		 H
C 		a b Br 1.
Teaparung		 a b Br 63O0C a b Br 2.
Verforaung		 258 6,5 57? H
C 		a b Br * 2.
Tejparung		 297 7,5 42O0C H
C 		a b Br 320 8,0 76O0C
H
C 		a b 1,0 3.
Verfonsung		 12,2 3.
Teaparung		 330 esetzt gerissen bei* Verformen 330 11,6 45O0C 320 12,4
87? ! 17 600°C 224 3,2 H
C 		220 26 74? 297 5,1 taillenföraig
eingeschnürt		 55O0C 300 5,5 50 79? 500°C 13,0 zusaaaengesetzt
3,0 H
C 		taillenföraig
eingeschnürt		 zusammengesetzt 500°C zusammengesetzt zusasi*enc 62
65? 63 48 zusaiiengesetzt 78. J 340 70
45 72?
zusaioengesetzt
56
F '· J 9 B 1 3 / Π 9 0 9
Tabelle 2 (II)
Legierung aus 20 Gew.^ Kobalt, 10 Gew.$4 Nickel, 9 Gew.?o Chrom, 3 Gew.^o Kupfer und Rest Eisen
253659Π
5,2 52* 1.
Tespsrung 		60 1,0 280 3,2 UO 7,0 40 2,0 2.
Verforaung 		10,3 * 6# 35? 160 9,0 90? 35 12,0 2.
Teaparung 		3,6 5000C 9,0 450°C 10,2 3.
Verforaung 		260 8,2 55? 50 340 11,4 80? 40 220 12,1 3.
Teaparung 		280 9,2
75O0C 600°C 56O0C 800°C zusammengesetzt 6DO0C zusaaa8ng9setzt 70? zusaaasngesstzt zusaaiengesetzt 500°C
35 288 zusaaaangesetzt " tusaaasngesetzt
1.
Verformung 		313 60 40
78? 17 47,2 205 165
{
i
\
l h
17 - P
65%
17
6U9813/0909
ORIGINAL INSPECTED
Tabelle 2 (III)
Legierung aus 20 Gew.tf Kobalt, 10 Gav/.^ Nickel, 9 Gsw.c-3 Chrom und 4 Gew.So Kupfer
1.
Varforaun-] 		Hc (Oe b (kG) 20 2,5 9t 29 4.2 V 78? 20 2,5 78? 20 25 1.
Te it,-, 3 rung		 1.5 625°C 2,6 635°C 1,8 2.
Verformung 		210 7,5 9t 200 J9,0 6250C 2,5 56OUC 7,0 42O0C 1,8 235 6,5 81? 190 111,5 42 *,5 91? 42 4,5 2.
To.jperuag		 190 10,6 53O0C 190 pl0f5 233 7,0 530°C 220 6.6 130 12,o 600°C 2,0 8OQ0C 1,9 3.
Vorformling		 325 9,7 6S? 327 9,3 86% 200 7,8 861 5,4 3.
Teuerung		 310 setzt 54OcC 190 9,5 76O0C 2,3
3$ a 10 2,5 Γ 6280C 8O* taillenfömig
eingeschnürt 		75? 25 5,0 taillenförmig
eingeschnürt 		gerissen bein
Verformen 		533°C zusammengesetzt 5000C zusaaaengssetzt 53O°C zusaanengesetzt taillenföraig
eingeschnürt 		10,2 zusammengesetzt
170 190 taillenföraig
eingeschnürt 		32 taillenföraig
eingeschnürt 		133 120 850°C 1,8 9t zusa3!:iengesetzt 69 zusammengesetzt 68 zusaiaaengasetzt 180 42 672 129 25 36 4500C 50 45
200 25 20 40 200 I8.8 63 44 81 170 8.8 zusammengesetzt zusaanenge
8500C 81? 530°C 86 96
40 taillenförfflig
eingeschnürt 		zusammengesetzt
35 60
609813/0909
Aus der Tabelle 2 (I, II, III) geht hervor, daß bei einer Temperungstemperatur von weniger als 45O°C die Verformung schwierig ist und Risse auftreten. Andererseits erhält man bei einer Temperungstemperatur von mehr als 750 C selbst bei wiederholter Verformung und Temperung keine zusammengesetzte magnetische Eigenschaft.
Wenn einer Temperung bei einer Temperatur von mehr als 750 0C eine Verformung und eine Temperung bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 750 und 450 0C folgen, tritt die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft auf.
Folglich ist es erforderlich, die Temperung und Verformung bei einer Temperatur in einem Bereich von 450 bis 750 0C zu wiederholen.
Die Kombination der chemischen Komponenten mit der Verformung und Temperung stellt einen wichtigen Faktor dar und wird daher an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Beispiel 1
Eine Probe aus 20 Gew.% Kobalt, 10 Gew.?6 Nickel, 9 Gew.?o Chrom, 4 Gew.% Kupfer und Rest Eisen wurde der erwähnten Vorbehandlung unterzogen und dann wiederholt kaltverformt und getempert. In der Fig. 5 sind die Veränderungen in der magnetischen Eigenschaft dieser Probe zusammengestellt.
In der Fig. 5 bezieht sich die Angabe 1. Reduktion auf das Reduktionsverhältnis der ersten Kaltverformung und die Angabe 2. Reduktion auf das Reduktionsverhältnis der zweiten Kaltverformung. Die Glüh- oder Temperungstemperatur wird derart gewählt, daß die Temperatur für die 2. Temperung geringer als für die 1. Temperung ist.
6 09813/0909
Die in der Fig. 5 zusammengestellten Eigenschaften und die Einflußnahme jeder Behandlung auf die Eigenschaft wird im folgenden qualitativ beschrieben.
a. Erste Kaltverformung
Eine Überprüfung der mit jeder Behandlung erzielten Eigenschaften mit dem ersten Reduktionsverhältnis als Parameter ergibt nach der Darstellung in der Fig. 5, daß eine Zunahme des ersten Reduktionsverhältnisses mit einer Zunahme in der Phase verbunden ist, die die größere Koerzitivkraft H_(b) aufweist. Die Stufe der Hysteresisschleife wird also zur Plusseite verschoben. Die Lage der Stufe kann somit durch das Reduktionsverhältnis der ersten Kaltverformung gesteuert werden. Diese Kaltverformung wandelt eine nichtmagnetische Phase γ in eine ferromagnetische Phase α1 um.
b. Erste Temperung
Bei einer Zunahme der Temperatur wird die ferromagnetische Phase α' in die nichtmagnetische Phase γ umgewandelt. Der Temperaturbereich, in dem die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft auftritt, ist nach der Erfindung eindeutig definiert.
c. Zweite Kaltverformung
Die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft tritt auf, wenn das Reduktionsverhältnis mehr als 50% beträgt. Die Hysteresisschleife ist taillenförmig eingeschnürt, wie es aus der Fig. 5 hervorgeht, und die Koerzitivkraft H_ und die magnetische Restflußdichte Br nehmen beide zu.
d. Zweite Temperung
Das Rechteckigkeitsverhältnis und die magnetische Restflußdichte Br werden verstärkt, und man erhält eine auffallende zusammengesetzte magnetische Eigenschaft. Die ma-
6 Ü9813/0909
- 21 . 2536^90
gnetische Eigenschaft verschwindet jedoch, wenn die Temperungstemperatur einen gewissen Wert übersteigt.
e. Dritte Kaltverformung
Diese Behandlung führt zu einer weiteren Erhöhung des Rechteckigkeitsverhältnisses und der magnetischen Restflußdichte Br.
Auf der Grundlage der obigen Erläuterung wird in Verbindung mit dein Bereich der Zusammensetzung des magnetischen Werkstoffs das Auftreten der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft beschrieben.
Die Fe-Co-Nickellegierung ist eine Martensitumv/andlungslegierung, in der die ferromagnetische Phase ex » und die nichtraagnetische Phase vorkommen. Diese nichtmagnetische Phase γ wird durch Kaltverformung in die ferromagnetische Phase ex» umgewandelt, wie es oben beschrieben ist. Wenn die Temperatur ansteigt, wird die ferromagnetische Phase in die nichtinagnetische Phase umgewandelt. Die Wiederholung von Kaltverformung und Temperung ist folglich die Wiederholung der Umwandlung der ferromagnetisehen Phase α1 in die nichtmagnetische Phase γ und umgekehrt. Gleichzeitig wird das Volumenverhältnis der Phase CX» zur Phase Y gesteuert, und die Phase α« stellt feine Teilchen gut entwickelter Anisotropie dar. Diese Phasenbedingung und Phasenveränderung werden in hohem Maße durch die Mengen an Kobalt und Nickel sowie das oder die additiven Elemente beeinträchtigt. Die Zugabe von Chrom beeinträchtigt nicht nur die Phasenbedingung, sondern trägt auch zu einer hohen Koerzitivkraft bei, die ein Merkmal der Erfindung darstellt.
609 813/0909
Beispiel 2
5 kg einer Legierung aus 20 Gew.% Kobalt, 12 Gew.% Nickel, 8 Gew.Jo Chrom, 3 Gew.$o Kupfer und Rest Eisen wurden erschmolzen und in einen Stab mit einem Durchmesser von 30 mm gegossen. Nach einer Maßstabsänderung um 1 mm wurde der Stab auf 1150 0C erhitzt und im heißen Zustand auf einen Durchmesser von 18 mm geschmiedet. Dann wurde er in Wasser abgeschreckt.
In einer Gesenkschmiedemaschine wurde der Stab durch Kaltverformung auf einen Durchmesser von 6,5 mm gebracht. Das Reduktionsverhältnis der 1. Kaltverformung betrug somit 87/i. Der Stab wurde dann in einem Vakuumofen für eine Stunde auf 600 0C erhitzt (1. Temperung). Diese Bearbeitungsstufe mit der 1. Verformung und der 1. Temperung wird mit (i) bezeichnet. Nach der beschriebenen Behandlung wird mit der Gesenkschmiedemaschine eine zweite Kaltverformung durchgeführt, um den Durchmesser des Stabes auf 3,3 mm zu vermindern. Das Redukt ions verhältnis beträgt 74%. Die 2. Temperung wird dann bei 550 0C ausgeführt. Diese Stufe wird mit (ii) identifiziert. Bei den Stufen (i) und (ii) sind die folgenden magnetischen Eigenschaften aufgetreten: (i) H = 224 Oe und Br = 3,2 kG und (ii) Hc(a) (entsprechend a in Fig. 3) = 48 Oe, Hc(b) (entsprechend b in Fig. 3) = 297 Oe und Br = 7,5 kG. Der nächste Vorgang umfaßt die 3. Kaltverformung und die 3. Temperung. Nach der 2. Temperung wurde der Durchmesser des Stabes durch die 3. Kaltverformung auf 1,5 mm vermindert. Das Reduktionsverhältnis entspricht demzufolge 79?ί. Anschließend wurde der Stab der 3. Temperung unterzogen. Als Ergebnis dieser Stufe wurde die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft weiter verbessert: H (a) = 67 Oe, H (b) = 325 Oe und Br = 13 kG.
60981 3/0909
Beisniel 3
Eine Legierung aus 25 Gevr.?5 Kobalt, 12 Gew.So Nickel,
7 Gew.So Chrom, 3 Gew.So Kupfer und Rest Eisen wurde in einem Tammann-Ofen erschmolzen und in einen Stab gegossen. Der Stab wurde auf 1100 0C erhitzt, ohne geschmiedet zu werden, und dann in Wasser abgeschreckt. Der Stab wurde auf einen Durchmesser von 13 mm gebracht und dann in einer Gesenkschmiedemaschine auf einen Durchmesser von 7 mm kaltverformt (1. Kaltverformung). Danach fand eine Wärmebehandlung bei 600 0C für eine Stunde statt,(1. Temperung) (i). Anschließend wurde der Stab mit der Gesenkschmiedemaschine auf einen Durchmesser von 3,2 mm gebracht (2. Kaltverformung ) und dann einer 2. Temperung bei 520 0C unterzogen (ii). Die magnetischen Eigenschaften der Stufe (i) betrugen: H =193 Oe und Br = 10 kG. Die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft war wenig ausgeprägt. Bei der Stufe (ii) war die zusammengesetzte magnetische Stufe bemerkenswert: H (a) = 50 Oe, H (b) = 235 Oe und Br = 12 kG.
c c
Beispiel 4
Eine Legierung aus 20 Gew.Sa Kobalt, 12 Gew.So Nickel,
8 Gevt.% Chrom, 3 Gew.% Kupfer und Rest Eisen wurde in einen Stab gegossen und in ähnlicher Weise vorbehandelt wie in Beispiel 1. Der Stab wurde kaltverformt und getempert bzw. geglüht, und zwar in Übereinstimmung mit der Reihenfolge der in der Tabelle 3 dargestellten Vorgänge. Man erhielt die in der Tabelle angegebenen magnetischen Eigenschaften. Die Hysteresiskennlinien entsprechend den Vorgängen I, II, III, IV, V, VI und VII sind in den Fig. 6A bis 6G dargestellt.
B U y B 1 3 / 0 9 0 9
Tabelle 3
Vorgang
Hc (Oe)
Br (kG)
B56O
Hysteresiskennlinie
Zeichnung
CO O CO
I 65% 1. Kaltverformung
II 630 0C 1♦ Temperung
III 57% 2. Kaltverformung
IV 79% 2. Kaltverformung
V 500 0C 2. Temperung
VI 72% 3. Kaltverformung
VII 450 0C 3. Temperung
220
297
263
320
300
320
3,0 2,6 5,1
7,0
8,0
11,0 12,4
4,2
10,9
11,5 13,8 14,4
Normal
Normal
Normal
taillenförmig
eingeschnürt
zusammengesetzt
zusammengesetzt
zusammengesetzt
Fig. 6A Fig. 6B Fig. 6C
Fig. 6D
Fig. 6E Fig. 6F Fig. 6C
•cn cn
Aus der Tabelle 3 geht hervor, daß für die in diesem Beispiel verwendete Legierung nach der 1. Kaltverformung (Reduktionsverhältnis 65/4), der 1. Temperung (630 0C) und der 2. Kaltverformung (Reduktionsverhältnis bis zu 57/0 übliche Hysteresisschleifen auftreten. Eine Zunahme des zweiten Reduktionsverhältnisses (79/0 ruft jedoch eine taillenfönnig eingeschnürte Hysteresisschleife hervor.
Bei einer Temperung (500 0C) nach der 2. Verformung und nach einer dritten Kaltverformung wird die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft verstärkt. Durch die 3. Verformung mit einem Reduktionsverhältnis von 72% erhält man EL(a) = 56 Oe, KL(b) = 330 Oe und Br = 11,0 kG. Nach der 3. Temperung bei 450 C ergeben sich für die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft die folgenden Werte: H-(a) = 62 Oe, H (b) = 320 Oe und Br = 5,4 kG. Die magnetisehe Eigenschaft, insbesondere die Koerzitivkraft H , wird in einem hohen Maße durch die erste Temperungstemperatur, das zweite Reduktionsverhältnis und die zweite Temperungstemperatur beeinträchtigt. Diese Bedingungen ändern sicheln wenig in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der benutzten Legierung. Der Bereich, in dem die Koerzitivkraft Hc gesteuert werden kann, liegt für die kleinere Koerzitivkraft EL(a) zwisehen 40 und 140 Oe und für die größere Koerzitivkraft IL,(b) zwischen 200 und 350 Oe.
Beispiel 5
Eine Legierung aus 20 Gew.% Kobalt, 10 Gew.$ Nikkei, 9 Gew.% Chrom, 3 Gew.% Kupfer und Rest Eisen wurde im Beispiel 1 einer Vorbehandlung unterzogen und in einen Stab gegossen. Der Stab wurde in Übereinstimmung mit den folgenden Vorgängen behandelt. In diesem Fall waren die ¥ärmebehandlungsbedingungen die folgenden:
609813/0909
1. Kaltverformung
Reduktionsverhältnis: 52%
2. Kaltverformung
Reduktionsverhältnis: 60%
3. Kaltverformung
1. Temperung 600 0C
■> 2. Temperung 500 0C
Sr 3. Kaltverformung
Redukt ions verhältnis: 30% Re dukt ions verhältnis: 55%
Nach der 2. Temperung betrugen die magnetischen Eigenschaften: H (a) = 44 Oe, HL (b) = 313 Oe und Br = 9,0 kG (Nr. 15, Tabelle 1). Nach der 3. Kaltverformung ergaben sich die folgenden Werte: H (a) = 50 Oe, H fb) = 310 Oe,
c c
Br = 10,5 kG und Rechteckigkeitsverhältnis > 0,9. Nach der 3. Kaltverformung mit dem Reduktionsverhältnis von 55/0 wurden die magnetischen Eigenschaften weiter verstärktj H.(a) = 50 Oe, H (b) = 340 Oe, Br = 11,4 kG und Recht-
C C
eckigkeitsverhältnis > 0,9.
Die Hysteresiskennlinie für dieses Beispiel ist in der Fig. 7 dargestellt.
Beispiel 6
Eine Legierung aus 20 Gew.% Kobalt, 10 Gew.% Nikkei, 9 Gew.% Chrom, 4 Gew.% Kupfer und Rest Eisen v/urde einer ähnlichen Vorbehandlung wie im Beispiel 3 unterzogen (ohne Schmieden wie im Beispiel 1) und in einen Stab gegossen. Der Stab wurde mit einem Reduktionsverhältnis von 78% kaltverformt und dann bei 635 0C getempert bzw. geglüht. Anschließend wurde der Stab kaltverformt, und zwar mit einem Reduktionsverhältnis von 75%, und dann bei 500 0C getempert. Nach dem zweiten Tempern ergaben sich die folgenden magnetischen Eigenschaften: H (a) = 44 Oe, H (b) = 233 Oe und Br = 7,0 kG (Nr. 17). Nach einer 3. Kaltverformung mit einem Reduktionsverhältnis von 67%
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erhielt man die folgenden Werte: H (a) = 86 Oe, H (b) = 325 Oe und Br = 9,7 kG. Die magnetischen Eigenschaften wurden somit verstärkt. Nach einer 3. Kaltverformung bei 450 0C wurden die folgenden Vierte gemessen: H (a) = 90 Oe, H (Td) = 310 Oe und Br = 10,2 kG. Wenn das 2. Tempern bei
530 C vorgenommen wurde, erhielt man die folgenden magnetischen Eigenschaften: H_(a) = 68 Oe, H_(t>) = 220 Oe und Br = 6,6 kG. Wenn der zweiten Temperung eine dritte Kaltverformung mit einem Reduktionsverhältnis von 68% folgte, erhielt man: Hc(a) =129 Oe, Hc(b) = 327 Oe und Br = 9,3 kG.
Im folgenden werden die Gründe angegeben, die für eine Beschränkung der Bereiche der chemischen Komponenten verantwortlich sind.
(1) Nickel
Als Ergebnis von Experimenten, bei denen 7 Gevr.Jo Chrom und 3 Gew.^ Kupfer verwendet wurden, Kobalt in einem Bereich von 10 bis 50 Gew.% lag und die Mengen von Eisen und Nickel geändert wurden, hat man gefunden, daß weniger als 5 Gew.% Nickel keinen Unterschied zwischen der größeren und kleineren Koerzitivkraft H_(b) und H_(a) der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft hervorriefen und daß bei mehr als 25 Gew.% Nickel keine zusammengesetzte magnetische Eigenschaft auftrat und die größere Koerzitivkraft H (b) weniger als 20 Oe und die magnetische Restflußdichte weniger als 10 kG betrug. Mit den oben angegebenen Grenzmengen von Nickel ist es somit schwierig, einen halbharten magnetischen Werkstoff herzustellen, der für die praktische Verwendung geeignet ist. Die Experimente zeigten, daß die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft auftrat, wenn Nickel in dem Bereich von 5 bis 25 Gew.^o lag. In diesem Fall betrug die Differenz zwischen H (b) und H fa) 15 bis 260 Oe und Br hatte einen geeigneten
H π 9 8 1 3 / 0 9 0 9
Wert von etwa 10 kG. Ähnliche Ergebnisse erhielt man bei Verwendung von 1 bis 9 Gew.% Chrom und 0,5 bis 10 Gew.% Kupfer.
(2) Kobalt
Als Ergebnis von Experimenten, bei denen 7 Chrom und 3 Gew.?o Kupfer verwendet wurden, Wickel in einem Bereich von 0 bis 30 Gew.% vorhanden war und die Mengen von Eisen und Kobalt verschiedenartig geändert wurden, hat man gefunden, daß mehr als 15 Gew.% Kobalt die Koerzitivkraft H und die magnetische Restflußdichte Br erhöhen, jedoch für die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft nicht verantwortlich sind. Wenn die Kobaltmenge mehr als 50 Gew.5ό betrug, wurde die Verformung schwierig. Da die erfindungsgemäße Legierung verformt werden muß, sind Legierungen mit mehr als 50 Gew.$ Kobalt praktisch nicht verwendbar. Es wird daher bevorzugt, daß die Menge an Kobalt in der Legierung mit der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft in einem Bereich von 15 bis 50 Gew.?o liegt. Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn Chrom in einem Bereich von 1 bis 9 Gevr.% und Kupfer in einem Bereich von 0,5 bis 10 Gew.% vorhanden waren.
(3) Kupfer und Titan
Diese beiden nichtmagnetischen Metalle werden in die ferromagnetische Legierung diffundiert, die die grundlegende Komponente (aus Eisen, Kobalt, Nickel und Chrom) bildet, um das Rechteckigkeitsverhältnis zu erhöhen und für eine größere Koerzitivkraft zu sorgen. Experimente wurden mit Legierungen aus 20 Gew.% Kobalt, 12 Gew.% Nikkei, 7 Gew.% Chrom und Rest Eisen durchgeführt, wobei Kupfer in einem Bereich von 0 bis 10 Gew.% und Titan in einem Bereich von 0 bis 20 Gew.% vorhanden waren, wenn es an die Stelle von Kupfer trat. Ohne Kupfer erhielt man keine zusammengesetzte magnetische Eigenschaft. Bei 0,5 Gew.?-6 Kup-
609813/0909
fer zeigte die Legierung eine zusammengesetzte magnetische Eigenschaft. Bei einer Erhöhung der Kupfermenge wurde die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft ausgeprägter. Bei 3 Gew.5ό Kupfer erreichte die größere Koerzitivkraft H (b) ihr Maximum. Bei einer weiteren Zunahme der Kupfermenge trat Sprödigkeit auf. Bei mehr als 10 gew.% Kupfer v/urde die Verformung schwierig, und zwar wurde insbesondere die Heißverformung nachteilig beeinträchtigt.
Ohne Titan wurde wie ohne Kupfer keine zusammengesetzte magnetische Eigenschaft festgestellt. Bei einer Titanmenge von 3 bis 7 Gew.% wurde der Unterschied zwischen der größeren und kleineren Koerzitivkraft H (a) und
H_(b) größer (mehr als 50 Oe). Dieser Mengenbereich ist zum Erzielen der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft geeignet. Allerdings wird die Verformbarkeit allgemein verschlechtert. Die Verformbarkeit wurde insbesonders schwierig, wenn die Titanmenge mehr als 7 Gew.% betrug.
Aus den oben genannten Gründen stellt sich eine gute zusammengesetzte magnetische Eigenschaft bei Legierungen mit 0,5 Ms 10 Gew.% Kupfer und mit 3 Ms 7 Gew.% Titan ein. Die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft kann man erzielen, selbst wenn Kupfer und Titan gleichzeitig vorhanden sind. Wenn allerdings die Gesamtmenge von ihnen 10 Gew.% übersteigt, wird die Verformung schwierig. Ähnliche Ergebnisse wurden mit anderen Zusammensetzungen von Eisen, Nickel und Chrom als den oben angegebenen Vierten (20 Gew.So Kobalt, 10 Gew.^o Nickel, 7 Gew.% Chrom und Rest Eisen) erzielt.
(4) Chrom
Mit Legierungen aus 20 Gew.?o Kobalt, 10 Gew.% Nickel, 3 Gew.?£ Kupfer und Rest Eisen und mit Chrom in einem Bereich von 0 bis 10 Gew.% wurden Experimente ausgeführt. Ohne Chrom zeigte sich keine zusammengesetzte ma-
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gnetische Eigenschaft. Bei einer Menge an Chrom von mehr als 1 Qevr.% trat die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft in Erscheinung. Bei mehr als 10 Gew.S^ Chrom wird allerdings die magnetische Restflußdichte kleiner als 6 IcG und die Legierung kann praktisch nicht mehr verwendet werden. Infolgedessen wird eine Chrommenge von 1 bis 10 Gev/.So verwendet. Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit anderen Legierungszusammensetzungen erreicht.
Die Erfindung wird somit in der Schaffung einer magnetischen Legierung gesehen, die eine solche Zusammensetzung aufweist, daß sie durch wiederholtes Kaltverformen und Tempern die zusammengesetzte magnetische Eigenschaft zeigt. Ferner besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung einer solchen magnetischen Legierung. Das Reduktionsverhältnis bei den Kaltverformungsvorgängen und die Temperatur bei den Temper- bzw. Glühvorgängen können unzweideutig in Übereinstimmung mit dem Bereich der Menge jeder chemischen Komponente der Legierung und der gewünschten zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft bestimmt werden. Da es sich bei der magnetischen Legierung mit der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft um eine einzige Legierung handelt, entfallen mechanische Verbundverfahren, wie das Plattieren von zwei Legierungen mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften. Die Herstellung des magnetischen Werkstoffs mit der zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft ist daher einfacher und preiswerter. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Legierung liegt in der Miniaturisierung von Schaltern und im Herabsetzen der Ansteuerleistung.
60981 3/0909
ORIGINAL !MSPECTED

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    dadurch gekennzeichnet, daß sie sich grundlegend aus 15 bis 50 Gew.% Kobalt, 5 bis 25 Gew.?S Nickel und 1 bis 9 Gew.?o Chrom zusammensetzt und weniger als 10 Gew.% (ausschließlich von 0 Gew.^o) von einer oder mehreren Arten von Komponenten enthält, die aus einer aus Kupfer und Titan bestehenden Gruppe ausgewählt sind, und daß der Rest Eisen ist und die Legierung eine zusammengesetzte magnetische Eigenschaft aufweist.
  2. 2. Halbharte magnetische Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß sie 0,5 bis 10 Gew.% Kupfer enthält.
  3. 3. Halbharte magnetische Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß sie 0,2 bis 7 Gew.% Titan enthält.
  4. 4. Halbharte magnetische Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge an Kupfer und Titan weniger als 10 Gew.% (ausschließlich von 0 Gew.%) beträgt.
  5. 5. Verfahren zum Herstellen einer halbharten magnetischen Legierung mit einer zusammengesetzten magnetischen Eigenschaft nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Legierungswerkstoff wiederholt kaltverformt und
    getempert wird.
  6. 6. Verfahren zum Herstellen einer halbharten magnetischen Legierung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Tempern in einem Temperaturbereich von 450 bis
    750 °C ausgeführt
    Li /Gu
    Leerse ite
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