DE512727C

DE512727C - Chrom- und aluminiumhaltige Eisenlegierung mit hoher Permeabilitaet zur Verwendung in elektrischen Stromkreisen und Verfahren zur Behandlung

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Publication number: DE512727C
Application number: DES85318D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-04-30
Filing date: 1928-04-29
Publication date: 1930-12-11
Also published as: US1710805A; GB296137A; FR662120A

Description

Zahlreiche Legierungen sind bekannt, die hohe magnetische Permeabilität in schwachen Feldern und zugleich hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Derartige Legierungen enthalten üblicherweise einen großen Prozentsatz an Nickel in Verbindung mit anderen Elementen und sind infolgedessen kostspielig in der Herstellung, und zwar derart, daß man in vielen Fällen auf billigeres Material zurückgreifen muß, ζ. B. auf Flußeisen, schwedisches Holzkohleneisen usw. Ferner sind die Nickellegierungen von hoher Permeabilität für gewisse Verwendungszwecke ungeeignet, weil ihre Permeabilität größer als erforderlich ist, so daß die^ durch die hohe Permeabilität begründeten Vorteile aufgewogen werden durch den vermehrten Widerstand.

Die Erfinder haben durch zahlreiche Versuche festgestellt, daß es möglich ist, in wirtschaftlicher Weise Legierungen herzustellen, deren magnetische Permeabilität diejenige des besten schwedischen Holzkohleneisens weit überragt und deren elektrischer Widerstand etwa fünf- bis achtmal so groß ist. Diese Legierungen bestehen der Hauptsache nach aus Eisen mit geeigneten Zusätzen von Chrom und Aluminium. Sie können in Herdöfen, Bessemerbirnen, nach dem Tiegelverfahren, in elektrischen Lichtbogenöfen oder in Induktionsöfen hergestellt werden.

Zum Erzielen der besten Ergebnisse ist ein sehr niedriger Gehalt an Kohlenstoff, nicht über 0,05⁰O, wesentlich; daher werden dort, wo es darauf ankommt, die höchste magnetische Permeabilität in Feldern zu erhalten, die in der Nähe von Null liegen, vorzugsweise Induktionsöfen verwendet.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung haben die Legierungen einen Chromgehalt von mehr als 4%, aber weniger als 10%, einen Aluminiumgehalt von 1 bis 4%, und der Rest ist Eisen. Vorzugsweise bewegt sich der Aluminiumgehalt im Bereich von 2 bis 3,8 %. Mangan kann vorhanden sein, um zum Erreichen guter Bearbeitbarkeit beizutragen, ist aber für den in Frage kommenden Zweck nicht ausschlaggebend; Silicium kann ebenfalls vorhanden sein, doch soll der Gehalt an jedem der beiden Stoffe ι % nicht übersteigen. Man kann fast gleich gute Ergebnisse erzielen, wenn man das Chrom durch Molybdän ersetzt.

Um mit Sicherheit gute Bearbeitbarkeit, besonders im kalten Zustand, zu erzielen, müssen die Legierungen einen Chromgehalt aufweisen, der den Aluminiumgehalt übersteigt.

Im Gegensatz zu denjenigen binären Eisenchromlegierungen, die reich an Chrom sind, sind die hier beschriebenen Legierungen sehr weich, hämmerbar und ziehbar und können leicht mit den bekannten technischen Verfahren in feinen Draht umgeformt werden.

Zur Erläuterung der Eigenschaften der Legierungen dienen die nachfolgenden Beispiele. Vier Gußstücke der weiter unten

ίο stehenden Zusammensetzung wurden in einem Induktionsofen aus Beschickungen erschmolzen, die aus schwedischem Holzkohleneisen mit 0,04% Kohlenstoff, metallischem Chrom und reinem Aluminium bestanden. Mangan

'5 im Betrage von 0,25 % war als Zuschlag beim Gießen zugefügt. Die erhaltenen Gußstücke wurden geschmiedet, gewalzt und zu Draht gezogen, wobei sie nach Erfordernis ausgeglüht wurden. Schließlich wurden die Drähte bei 900⁰C 3 Minuten lang ausgeglüht; sie wurden alsdann auf ihre Permeabilität in einem Feld von 0,005 Gauß untersucht und ihr elektrischer Widerstand gemessen:

Nr. ι Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4

5 7oCr 5 7oCr 7 %Cr 9 °/₀Cr i,75°/oAl 3,8⁰Z₀Al 3.8% Al 2,9% Al Magnetische Permeabilität bei H = 0,005 435 380 380 380

Elektrischer Widerstand pro cm³ 60 86 100 89

Bei ihrem hohen elektrischen Widerstand und ihrer hohen Permeabilität haben die Legierungen eine Hysteresis, die niedriger ist als die von Holzkohleneisen.

Um die Verwendung dieser Legierungen für belastete Telephonleiter zu erläutern, wurde ein Draht aus der Legierung Nr. 1 auf einen Kupfer leiter gewickelt und einer Wärmebehandlung unterzogen, indem man ihn durch einen rohrförmigen Ofen bei 900⁰ C hindurchzog und in einer inerten Atmosphäre abkühlte. Die beobachtete Induktanz des belasteten Leiters entsprach alsdann einer Permeabilität von 385 in einem Magnetfeld von o,ooic.g. s. Einheiten. Die magnetische Permeabilität dieser Legierungen wird durch die Wärmebehandlung beeinflußt; so hat z. B. die Legierung Nr. 1 nach Erwärmung auf 1020 ° C und Abkühlung eine Anfangspermeabilität von 590, und die Legierung Nr. 2 hatte nach derselben Behandlung eine Anfangspermeabilität von 460.

Eine Legierung mit 4,8 % Chrom und 3,8 %

Aluminium gab nach dem Glühen bei 950⁰ C eine Anfangspermeabilität von 420, nach dem Glühen bei 1020⁰ eine Anfangspermeabilität von 460. ·

Eine andere Legierung mit 5 % Chrom und 1,75% Aluminium gab nach dem Glühen bei 95o° eine Anfangspermeabilität von 500 und nach dem Glühen bei 1020⁰ eine Anfangspermeabilität von 590.

Hieraus ist zu ersehen, daß Legierungen nach der vorliegenden Erfindung in die Gestalt von Drähten, Bändern usw. oder in eine andere zum Belasten von Telephonleitern geeignete Form gebracht werden können, die alsdann einer Wärmebehandlung unterzogen werden, so daß das Belastungsmaterial eine Anfangspermeabilität von der Größenordnung 250 bis 400 entwickelt. Die Legierungen können auch in irgendeine andere Gestalt, z.B. in die von Streifen, Blechen, Stäben, Gußstücken oder Schmiedestücken gebracht und einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um die gewünschte Permeabilität zu entwickeln.

Die vorstehend beschriebenen Legierungen haben auch eine hohe magnetische Induktion und sind daher von Wert für gewisse elektrische Apparate. Die Zeichnung enthält die J5-ii-Kurve (gemessen in Gauß) eines Drahtes aus der Legierung Nr. 2, der einer Wärmebehandlung bei 1020⁰ C unterworfen und alsdann gekühlt worden war; man kann erkennen, daß bei H = 90, B = 18 000 ist.

Claims

90 Patentansprüche:

1. Chrom- und alutniniumhaltige Eisenlegierung mit hoher Permeabilität zur Verwendung in elektrischen Stromkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromgehalt 4 bis 10% und der Aluminiumgehalt ι bis 4% beträgt, bei einem niedrigen zweckmäßig 0,05 % nicht übersteigenden Kohlenstoffgehalt.

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch ioo gekennzeichnet, daß der Aluminiumgelhalt zwischen 2 bis 3,8 % beträgt.

3. Legierung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihnen nicht mehr als 1 % Mangan oder Silicium bzw. Mangan und Silicium zugesetzt ist.

4. Legierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Chrom ganz oder zum Teil durch Molybdän ersetzt ist.

5. Verfahren zur Behandlung der Legierungen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen oder die aus ihnen hergestellten Gegenstände bei 900 bis 1020 ° C geglüht werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen