DE970048C

DE970048C - Objects with a temperature coefficient of the elasticity module prescribed within narrow limits (e.g. tuning forks)

Info

Publication number: DE970048C
Application number: DEK2732D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Hermann Fahlenbrach; Dr Phil Fritz Staeblein
Original assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Current assignee: Aktiengesellschaft fuer Unternehmungen der Eisen und Stahlindustrie
Priority date: 1939-11-30
Filing date: 1939-11-30
Publication date: 1958-08-14

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. AUGUST 1958ISSUED AUGUST 14, 1958

K 2732 VIj 18 dK 2732 VIj 18 d

Esseneat

Bei der überwiegenden Mehrzahl aller Metalle und Legierungen nimmt der Elastizitätsmodul bzw. der Torsionsmodul mit steigender Temperatur ab, bei Stahllegierungen um etwa 2 bis 3 % für ioo° C Temperaturanstieg. Es ist bekannt, daß im Gegensatz dazu ein 36%iger Nickelstahl eine etwa ebenso große Zunahme des Moduls aufweist. Es ist ferner bekannt, daß der positive Temperaturkoeffizient der genannten Legierung mit steigenden Zusätzen anderer Legierungselemente, z. B. von Chrom, sich wieder dem gewöhnlichen negativen Wert nähert derart, daß der Wert Null bei ungefähr 10% Cr durchschritten wird. Man hat sich nun bisher bei der Herstellung von Gegenständen mit in engen Grenzen vorgeschriebenem Temperaturkoeffizienten des EIastizitätsmoduls bemüht, einen gewünschten Wert (meist den Wert Null) des Temperaturkoeffizienten durch sorgfältigste Einhaltung einer als geeignet gefundenen Legierungszusammensetzung reproduzierbar hervorzubringen, was einerseits wegen der Verwerfung von an sich nur geringfügig in der Zusammensetzung von der Sollanalyse abweichenden Fehlschmelzen hohe Kosten verursacht und was andererseits trotz weitgehend gleicher Zusammensetzung nur unbefriedigende Übereinstimmung der Temperaturkoeffizienten ergab. Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen. Dieser Zweck wird nach der Erfindung durch Gegenstände der angege-In the overwhelming majority of all metals and alloys, the modulus of elasticity or the torsional modulus decreases with increasing temperature, in the case of steel alloys by about 2 to 3% for 100 ° C Temperature rise. In contrast, a 36% nickel steel is known to be about the same has a large increase in modulus. It is also known that the positive temperature coefficient of named alloy with increasing additions of other alloying elements, e.g. B. of chrome, yourself again approaches the ordinary negative value such that the value becomes zero at about 10% Cr is traversed. One has now so far in the production of objects with within narrow limits The prescribed temperature coefficient of the modulus of elasticity strives to achieve a desired value (usually the value zero) of the temperature coefficient by carefully observing one that is found to be suitable Bringing alloy composition reproducible, which on the one hand because of the warping of faulty melts that only differ slightly in composition from the target analysis causes high costs and what, on the other hand, despite largely the same composition only unsatisfactory agreement of the temperature coefficients resulted. The invention aims to eliminate these disadvantages. This purpose is achieved according to the invention by subjects of the specified

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benen Art erreicht, die aus einer Legierung bestehen, die weniger als ι % Kohlenstoff, weniger als ι % Silizium, weniger als ι % Mangan und 35 bis 38% Nickel, 10 bis 11% Chrom, Rest Eisen mit etwaigen Verunreinigungen enthält und deren Temperaturkoeffizient im geglühten Zustand etwas höher und im abgeschreckten Zustand etwas niedriger als der angestrebte Wert ist und die abgeschreckt und dann so angelassen worden ist, daß der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls gerade den gewünschten Wert erreicht hat.Achieved benen type, which consist of an alloy that contains less than ι% carbon, less than ι% silicon, less than ι% manganese and 35 bis 38% nickel, 10 to 11% chromium, the rest iron with Contains any impurities and their temperature coefficient in the annealed state is slightly higher and in the quenched state is slightly lower than the target value and the quenched and has then been tempered so that the temperature coefficient of the modulus of elasticity is just the desired Has reached value.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Temperaturkoeffizient .des Elastizitätsmoduls seinen kleinsten, und zwar negativen Wert beim Abschrecken annimmt und beim Anlassen mit steigender Anlaßtemperatur stetig zunimmt. Bei den erfindungsgemäß verwendeten Legierungen nimmt er so zu, daß er durch Anlassen auf etwa 750⁰ C um etwa 0,5 · IO"⁴ von negativen zu positiven Werten verschoben wird. Unter Ausnutzung dieser Erscheinung gelingt es sogar bei geringeren Ansprüchen an die Genauigkeit der Zusammensetzung der Legierung, den gewünschten Temperaturkoeffizienten wesentlich genauer zu erreichen, als dies vorher durch die Vorschrift einer praktisch doch nicht fehlerfrei zu treffenden Sollanalyse erreicht wurde.It has been shown that the temperature coefficient of the modulus of elasticity assumes its smallest, specifically negative, value during quenching and steadily increases during tempering with increasing tempering temperature. In the case of the alloys used according to the invention, it increases so that it is shifted from negative to positive values by about 0.5 · 10 " ⁴ ^{by tempering to about 750 °} C. Using this phenomenon, it is even possible to achieve lower demands on the accuracy of the Composition of the alloy to achieve the desired temperature coefficient much more precisely than was previously achieved by the specification of a target analysis that is practically but not error-free.

Die durch das Anlassen erzielte Verschiebung des Temperaturkoeffizienten beträgt ungefähr ein Sechstel des Betrages, um den der Temperaturkoeffizient des unlegierten Stahles von Null abweicht. Sie ist also groß genug, um mit ihrer Hilfe die von Schmelzung zu Schmelzung unvermeidlichen Schwankungen der Zusammensetzung in ihrer Wirkung auf die Temperaturabhängigkeit des Moduls auszugleichen und darüber hinaus auch noch eine gewisse Freiheit in der Wahl des gerade benötigten Wertes für den Koeffizienten zu gestatten, falls für diesen z. B. nicht genau Null, sondern ein Wert in der Nähe von Null angestrebt werden sollte. Gerade diese Möglichkeit ist praktisch besonders wichtig. In der Regel interessiert nämlich der Temperaturkoeffizient des Elastizitätsmoduls nicht an sich, sondern nur sein Einfluß beispielsweise auf die Schwingungsfrequenz einer Stimmgabel, die ja außerdem noch durch die damit verbundene Änderung der Abmessungen von der Wärmeaus dehnung abhängt. Damit also die Frequenz der Stimmgabel von der Temperatur unabhängig wird, muß die von der Wärmeausdehnung hervorgerufene Änderung gerade aufgehoben werden durch die vom Elastizitätsmodul stammende Änderung. Zur Frequenzabhängigkeit Null gehört also je nach der Bauart des Schwingungssystems, von der ja die Wirkung der Wärmeausdehnung abhängt, ein etwas verschiedener Temperaturkoeffizient des Moduls. Die Erfindung erlaubt nun, diese verschiedenen Temperaturkoeffizienten mit derselben Legierung ohne Schwierigkeit einzuhalten und so verschiedene Bauarten von Schwingungssystemen mit elastischem Material der gleichen Zusammensetzung auszurüsten, während bisher für jede Bauart eine besondere Zusammensetzung der elastischen Legierung verwendet wurde.The shift in the temperature coefficient achieved by tempering is approximately one sixth the amount by which the temperature coefficient of the unalloyed steel deviates from zero. she is thus large enough to withstand the inevitable fluctuations from one melt to the next balance the composition in its effect on the temperature dependence of the module and, moreover, a certain freedom in the choice of the value needed for the Allow coefficients if for this z. B. not exactly zero, but a value close to zero should be sought. This possibility is particularly important in practice. Usually interested namely the temperature coefficient of the modulus of elasticity not per se, but only its influence for example on the oscillation frequency of a tuning fork, which is also due to the associated change in the dimensions of the Wärmeaus expansion depends. So with that the frequency the tuning fork becomes independent of the temperature, that of the thermal expansion must The change caused by the modulus of elasticity is canceled by the change from the modulus of elasticity. Depending on the design of the oscillation system, zero belongs to the frequency dependency of the yes the effect of thermal expansion depends on a slightly different temperature coefficient of the module. The invention now allows these different temperature coefficients to be used with the same alloy to adhere to without difficulty and so different types of oscillation systems with elastic To equip material of the same composition, while so far a special one for each type Composition of the elastic alloy was used.

Die angegebenen Legierungen können auch noch z. B. 0,2 bis ι % Molybdän enthalten, wobei der Nickelgehalt vorteilhaft 36 bis 37 % und der Chromgehalt 6 bis 9% beträgt. Der Werkstoff wird vor oder nach der Verarbeitung von 850 bis 1050⁰ C abgelöscht und (zweckmäßig als fertiges Stück) bei einer unter 750⁰ C liegenden Temperatur so angelassen, daß der gewünschte Koeffizient gerade erreicht wird. Für die Wahl der Anlaßtemperatur gilt die Regel, daß sich der Koeffizient mit steigender Temperatur und Anlaßzeit stetig nach höheren Werten verschiebt. Sollte die Anlaßtemperatur einmal irrtümlich zu hoch angesetzt worden sein, so läßt sich duixh erneutes Ablöschen der Ausgangszustand wieder herstellen.The specified alloys can also be used, for. B. 0.2 to ι% molybdenum, the nickel content is advantageously 36 to 37% and the chromium content is 6 to 9%. The material is quenched from 850 to 1050 ^° C. before or after processing and (expediently as a finished piece) ^{is tempered at a temperature below 750 °} C. in such a way that the desired coefficient is just reached. For the selection of the tempering temperature, the rule applies that the coefficient shifts steadily towards higher values with increasing temperature and tempering time. Should the tempering temperature have been set too high by mistake, the initial state can be restored again by extinguishing it again.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Items with prescribed within narrow limits Temperature coefficient of the modulus of elasticity (e.g. tuning forks), characterized in that that they are made of a steel alloy containing less than 1% carbon, less than ι% silicon, less than 1% manganese, 35 to 38% nickel, 10 to 11% chromium, the rest Contains iron with any impurities and their temperature coefficient in the annealed State a little higher and in the deterred state a little lower than the target value and which has been quenched and then tempered so that the temperature coefficient of the Modulus of elasticity has just reached the desired value.

2. Objects according to claim 1, characterized in that that the steel alloy used is less than 1% carbon, less than 1% Silicon, less than i% manganese, 36 to 37% Nickel, 6 to 9% chromium, 0.2 to 1% molybdenum, the remainder iron with possible impurities.

3. Objects according to one of claims ι and 2, characterized in that they have been ^{quenched from a temperature between 850 and 1050 0} C and (expediently after finishing) to a temperature between room temperature and 750 ⁰ C have been tempered.

Considered publications:

German Patent No. 880449; Zeitschrift für Elektrochemie, 1939, p. 31; Zeitschrift für Physik, 1933, pp. 708 to 716; Nickel Handbuch, 1937, p. 60;

E. Houdremont, "Sonderstahlkunde", 1935, pp. 174, 175;

“Ann. Franc. Chronometres ”, 1937, pp. 260, 269, 270, 280 to 282.