Марганцовистая немагнитная сталь

 

Класс 18Ь, 2О

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО -НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ марганцовистой немагнитной стали.

К авторскому свидетельству В. С. Меськина, Б. Б. Семина и

Ю. М.Маеголина, заявленному 2 ноября 1932 года (спр. о перв. № 118083).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 декабря 1933 года.

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 сма, константан—

49 микроомов на см, нихром — 110 микроомов на см, манганин — 43 микроома на см".

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

41, 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 электросопрдтивление, 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 40 к /мм2; относительное удлинение не ниже 10 — 15%; хорошее волочение в проволоку.

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

3+5% хрома,. 3 — 5% марганца, остальное железо; сталь с 5% Ni, 7% Мп и

1 % С и т. п. ,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 дорогих составляющих.

Химический состав этого материала следующий: углерода — 0,3 — 1%, марганца — 15 — 22%, кремнля — 0,5 — 4,%, меди —.

1 — 4%, остальное — железо.

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

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

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

Из соображений получения достаточно устойчивого аустенита должны соблюдаться и пределы содержания марганца. ,Кремний сильно повышает удельное электросопротивление материала и понижает его температурный коэфициент.

Поэтому содержание кремния варьирует в зависимости от точного назначения материала.

Медь понижает температурный коэфициент и несколько улучшает 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 выдержк при температуре закалки зависит от диаметра проволоки.

По исследованиям изобретателей, магнитная проницаемость этого материала равна 1,3, удельное электросопротивление — 92 микроома на см", температурный коэфициент — (Π— 100 ) — 0,0006, сопротивление разрыву — 86 xa/мм ., относительное удлинение — 48%.

Материал очень хорошо протягивается в проволоку 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 черезвычайно пластичен.

Материал может выплавляться как иэ 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 .

Экбномический эффект от применения этого нового материала, по мнению изобретателей, черезвычайно велик..

По дальнейшим исследованиям изобретателей предлагаемая сталь пригодна и для изготовления нагревательных элементов в электрических нагревательных приборах, а также для бандажной проволоки (для связывания обмоток в электромашинах). Для последней цели применяется специальная бронзовая 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 его, до

120 кг/мм и выше, не понижая удлинения.

Дополнительные исследования показали, что медь в количестве от 1 до 4% черезвычайно сильно улучшает вязкость материала, доводя относительное удлинение до 65% и сужение поперечного сечения до 71 N. 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.r

Так как охлаждение в печи и на воздухе не дает значительной разницы, то можно предпочесть охлаждение на воздухе из экономических соображений. По той же

Тин. Искра 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 большин- ства 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

c ï0ñò0ÿHí0é скоростью.

Эксперт М. Г. Евамгулов

Редактор И. Ф. Альтшулер

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

Кроме того, так как собственные 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 — 22Ye Nn и до 1М С, втличающаяся 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, етлячающаяая тем, что в ее состав добавочно введен алюминий.