Марганцовистая немагнитная сталь Советский патент 1933 года по МПК C22C38/16 

Применяемые до сих пор материалы для изготовления элементов сопротивлений являются сплавами с никкелевой основой (за исключением некоторых сортов манганина, содержащих 4-41 % Ni), как например, никкелин (20-32% Ni), константан (40-50% Ni), круппин (30% никкеля), нихром (65-80% Ni) и др.

Удельное электросопротивление этих сплавов приблизительно следующее: никкелин 33 микроома на см, константан- 49 микроомов на см, нихром-110 микроомов на см., маиганин-43 микроома на см.

Кроме удельного сопротивления в ограниченных случаях важно бывает иметь низкий температурный коэфициент электросопротивления. Наконец, материал для С01фотивлений должен обладать и определенными механическими свойствами, главным образом, высокой вязкостью и пластичностьк), чтобы легко протягиваться в проволоку, навиваться в спирали и т. д,

,

Все вышеуказанные материалы очень дороги, так как содержат очень большое количество никкеля, медь и часто другие дорогие чистые металлы.

Для кабельной брони требуется материал, который имел бы по-возможности малую магнитную проницаемость, т.-е. был бы практически немагнитным, что делает близкими к нулю потери на гистерезис, по возможности высокое удельное электросопротивление, что уменьшает потери на токи Фуко, определенные механические свойства (см. ниже) и хорошо бы протягивался в проволоку.

По техническим условиям этот материал должен обладать следующими основными свойствами: магнитная проницаемость не выше 8-10; сопротивление разрыву не ниже 40кг1мм.; относительное удлинение не ниже 10-15%; хорошее волочение в проволоку.

В качестве материала для этой цели до сих пор известен целый ряд составо как например: сталь с 9-15% никкеля.

3i--5% хрома, 3-5% марганца, остальное железо; сталь с 5% Ni, 7%- Мп и 1% G и т. п.

у Как виДно из указанных составов, все материалы содержат дорогой никкель.

Предметом настоящего изобретения является материал для, реостатных сопротивлений и для кабельной брони, совершенно не содержащий ни никкеля, ни других jioporHX составляющих.

Химический состав этого материала следующий: углерЬда-0,3-1%, марганца-15-22%, кремния-0,,%, меди 1 -4 %, остальное-железо.

Структура этого материала должна быть аустенитной, чем определяются главным образом и пределы содержания отдельных элемедтов и условия термической обработки.

Углерод выще верхнего предела способствует получению большого количества карбидов, что требует очень высокой температуры закалки для перевода их в раствор.

При содержании же меньще 0,3% С не получается достаточно устойчивого аустенита.

Из сЪображений получения достаточно устойчивого аустенита должны соблюдаться и пределы содержания марганца.

.Кремний сильно повыщаег удельное электросопротивление материала и пон1)жает его температурный коэфициент. Поэтому содержание кремния варьирует в зависимости от точного назначения материала.

Медь понижает температурный коэфициеит и несколько улучщает способность материала к волочению.

Электрические магнитные и механические свойства этого материала зависят не только от химического состава, но и от условий его термической и механической обработки. Последняя представляет собой, вообще говоря, закалку с температурой 800-1050° в воде, причем продолжительность выдержки при температуре закалки зависит от диаметра проволоки.

По исследованиям изобретателей, магнитная проницаемость этого материала равна 1,3, удельное электросопротивле ние-92 микроома на слс, температурный коэфициент--(О- 100°)-0,0006, сопротивление разрыву-86 кг1мм относительное удлинение-:48%.

Материал очень хорошо протягивается в проволо| у холодным способом. Для сравнения можно указать, что волочение его идет так же, как для углеродистой стали с 0,5-0,6% углерода. Материал после термической обработки чрезвычайно пластичен.

Материал может выплавляться как и электропечи, так и из мартеновской печи., Перед протяжкой он может быть про кован или прокатан. Начальная температура его ковки или прокатки 1000-1050°. Конечная температура-около 750-800.

Экономический эффект от применения этого нового материала, по мнению изобретателей, чрезвычайно велик.

По дальнейшим исследованиям изобретателей предлагаемая сталь пригодна и для изготовления нагревательных элементов в электрических нагревательных приборах, а т-акже для бандажной проволоки (для связывания обмоток в электромашинах). Для последней цели применяется специальная бронзова: проволока. Испытания же на нагревательных приборах показали полную пригодность предлагаемого материала для большинства этих приборов. Возможно также применение его для автосвечей взамен никкелина.

Кремний, помимо указанного влияния его, сильно повышает временное сопротивление материала, доводя erq, до 120 KiJMM и выше, не понижая удлинения.

Дополнительные исследования показали, что медь в количестве от 1 до 4% чрезвычайно сильно улучшает вязкость материала, доводя относительное удлинение до 65% и сужение поперечного сечения до 71%. Подробные исследования влияния скорости охлаждения при термической обработке на свойства показали, что не только нет необходимости вести охлаждение в воде, но даже желательно охлаждать медленно, так как при охлаждении в воде, под влиянием термических напряжений, ухудшаются свойства, в первую очередь-магнитные./ Так как охлаждение в печи и на воздухе не дает значительной разницы, то можно предпочесть охлаждение на воздухе из экономических соображений. По той же

причине необходимо рекомендовать и более низкую температуру термической обработки (до 700°).

Изобретателями производились исследования с присадкой к предлагаемой стали алюминия, которые показали, что в количествах от 0,5 до 2% алюминий улучшает первичную, кристаллизацию, значительно повышает удельное электросопротивление и понижает температурный коэфициент. Поэтому алюминий в указанных количествах для большинства областей применения материала должен вводиться.

Предлагаемая марганцовистая немагнитная сталь обладает устойчивостью против окисления до температуры 550°.

Работа проволоки и подобных изделий при более высоких температурах невыгодна, так как проволока быстро перегорает. Поэтому изобретателями было предпринято исследование с целью изыскания поверхностного покрытия, дающего надежные окислы, предохраняющие от дальнейшего окисления при высоких температурах.

Наиболее подходящим для этой цели оказалось гальваностегическое покрытие хромом.

Для этой цели изделия сложной формы хромируются обычным способом, изделия же большой длины и постоянного сечения протягиваются через электролит спостоянной скоростью.

После нанесения слоя xpolla изделие подвергается отжигу между 700-1000°, причем на поверхности покрытия образуется жароупорный слой окиси хрома, а внутренние слои хрома диффундируют в сплав, благодаря чему покрытие получается достаточно прочным, способным выдерживать пластические деформации.

Кроме того, так каксобственные окислы предлагаемой стали не обладают достаточными диэлектрическими свойствами, необходимыми для производства реостатов типа Рустрата без специального изоляционного покрытия, и так как окисел хрома обладает достаточным электрическим сопротивлением для вышеназванной цели, то обработанная указанным выше способом проволока из предлагаемой стали оказывается пригодной для производства реостатов типа Рустрата, только необходимый слой хрома может быть значительно тоньше.

Предмет изобретения.

1.Марганцовистая немагнитная сталь, содержащая 15-22% Мп и до % С, отличающаяся тем, что в ее состав наряду с известной в отношении немагнитных сортов стали добавкой от 0,5 до 4% Si введена медь в количестве от 1 до 4%.

2.Сталь по п. 1, отличающаяся тёк, что в ее состав добавочно введен алюминий.