Magnetismus und Rostfreier Edelstahl

Transkript

1 Magnetismus und Rostfreier Edelstahl

2 bietet Ihnen ein umfassendes Know-how sowie ein vielfältiges Sortiment von nichtrostenden Stählen für Verwendungszwecke in der Elektrotechnik an: Austenitische Werkstoffe für nichtmagnetische Teile Ferritische Werkstoffe für weiche, resistive Kerne Martensitische Werkstoffe für mechanische Beanspruchungen Duplexstähle für hohe Korrosionsanforderungen Ein komplettes Angebot: Rund- oder Sechskantstahl Spezielle Profile und Durchmesser auf Anfrage Metallurgischer Zustand und Ausführungen: gezogen gezogen, geschliffen gezogen, magnetisch weichgeglüht, geschliffen (ferritische Werkstoffe) Zur Qualifizierung von ferromagnetischen Werkstoffen setzt verschiedene genormte Instrumente für magnetische Messungen ein: Permeameter (IEN / ASTM A341/A341M), Koerzimeter (IEN ), Gaussmeter, Sigmameter. Maximale relative Permeabilität / koerzitive Feldstärke in Abhängigkeit vom Grenzwert µmax Hc (A/m) Ferritische Werkstoffe 1500 Martensitische Werkstoffe Martensitische Werkstoffe Duplexstähle Ferritische Werkstoffe Duplexstähle RP 0,2 (MPa) RP 0.2 (MPa) 02

3 Für nichtmagnetische Anwendungen: Austenitische Stähle von Viele Verwendungszwecke setzen stabile nichtmagnetische Eigenschaften voraus. Hier bieten sich austenitische Werkstoffe aufgrund folgender Merkmale an: Korrosionsbeständigkeit, mechanische Eigenschaften, sehr niedrige Permeabilitätswerte. Vorsichtsmaßnahmen bei der Werkstoffauswahl und Verarbeitung Manche austenitische Werkstoffe können bei der Kaltumformung eine martensitische Phase mit ferromagnetischen Eigenschaften bilden. Die Auswahl des geeigneten Werkstoffs ist deshalb wichtig. bietet für diese Verwendungszwecke verhältnismäßig transparente Werkstoffe an: UGI (1.4303) oder UGI 202N. Beispiele für die Veränderung der relativen Permeabilität bei Draht je nach Werkstoff und Kaltverfestigungsstufe. 4 Relative Permeabilität Kaltverfestigungsgrad (ua) Ima L + Cu Ima Kaltverfestigungsstufe Güten L + Cu Ima Ima

4 Für magnetische Anwendungen: Ferritische Stähle von bietet eine spezifische Werkstoffauswahl für magnetische Anwendungen an. + Magnetismus + Höhere Korrosionsbeständigkeit UGIPERM 12FM 4105Si 4016L IMRE Mechanische Eigenschaften + Höhere Korrosionsbeständigkeit - Zerspanbarkeit + Schweißbarkeit + Höhere Korrosionsbeständigkeit + Magnetismus - Zerspanbarkeit Ugiperm 12FM: Nichtrostender ferritischer Stahl mit 12 % Chrom, mit oder ohne Schwefelgehalt Die Werkstoffreferenz mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften : sehr gute Permeabilität und niedrige Koerzitivfeldstärke Ausreichende Korrosionsbeständigkeit für die Automobilindustrie (Kraftstoffe) Hohe Sättigungsinduktion und hoher spezifischer Widerstand Der Werkstoff ist besonders für anspruchsvolle Anwendungen mit kurzen Reaktionszeiten geeignet: Elektroeinspritzung, Magnetventile, Magnetsensoren, Magnetbremsen. UGI 4105Si: Aufgeschwefelter nichtrostender Stahl mit 17 % Chrom und 1,5 % Silicium entsprechend der Legierung 2 der Norm ASTM A838/838M Kompromiss zwischen Korrosionsbeständigkeit und magnetischen Eigenschaften 2 magnetische Stufen bei geglühten Stäben je nach Bedarf des Kunden Der am häufigsten eingesetzte Werkstoff in Einspritzsystemen von Kraftfahrzeugen, z.b. für Magnetventile. IMRE: Aufgeschwefelter nichtrostender Stahl mit 18 % Chrom, 1,5 % Silicium und 1,5 % Molybdän Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in wässerigen, insbesondere chloridhaltigen Medien Magnetismus ähnlich wie UGI4105Si Wird häufig zur Herstellung von Magnetventilen verwendet. UGI 4016L: Nichtrostender Stahl mit 17 % Chrom und niedrigem Schwefelgehalt Magnetische Eigenschaften ähnlich wie UGI 4105Si, geringerer spezifischer Widerstand, jedoch höhere mechanische Eigenschaften Werkstoff für Anwendungen in der Automobilindustrie UGI 4511: Niobstabilisierter nichtrostender Stahl mit niedrigem Schwefelgehalt Ein Chromgehalt von 17 % ermöglicht den Einsatz in aggressiveren Medien Magnetische Eigenschaften ähnlich wie bei Ugiperm 12FM Optimaler Kompromiss von Korrosionsbeständigkeit und magnetischen Eigenschaften Werkstoff für Anwendungen in der Automobilindustrie Herstellung von Magnetventilen 04

5 Beispiel : Positionierung nach maximaler Permeabilität / spezifischem elektrischem Widerstand Diagramm Maximale relative Permeabilität einiger ferritischer Werkstoffe in Abhängigkeit vom spezifischen Widerstand Maximale Permeabilität B Ugiperm17 Ugiperm 12FM Si IMRE Spezifischer Widerstand (µω.cm) Allgemeine Eigenschaften der Werkstoffe für magnetische Anwendungen IMRE UGI 4105Si Ugiperm 12FM Ugiperm 17 UGI 4511 Sättigungsfeld (T) Koerzitivfeld stärke* (A/m) 150 bis bis bis bis bis 150 Maximale Permeabilität 1100 bis bis bis bis bis 3000 Remanente Magnetisierung* (T) 0.25 bis bis bis bis bis 1 Spezifischer elektrischer Widerstand (µω.cm) Geeignete Umgebung Kraftstoffe, wässerige Medien mit mittlerem Chloridgehalt Beispiel : Getränkemaschinen Kraftstoffe, wässerige Medien mit mittlerer Aggressivität und geringem Chloridgehalt Kraftstoffe, wässerige Medien mit mittlerer Aggressivität und geringem Chloridgehalt Kraftstoffe, chloridhaltige wässerige Medien mit mittlerer Aggressivität Kraftstoffe, chloridhaltige wässerige Medien mit mittlerer Aggressivität (Beständigkeit in schweißbaren Zonen) Zerspanbarkeit verbessert verbessert verbessert oder Standard Standard Standard * Messung bei Sättigung des Werkstoffs stimmt den metallurgischen Zustand seiner Werkstoffe auf die Anforderungen Ihres Produktes ab.um ein weiches ferromagnetisches Verhalten zu erzielen, müssen entweder die Stäbe oder die bearbeiteten Teile einer magnetischen Glühung unterzogen werden. Die Wärmebehandlung wird auf den betreffenden Werkstoff sowie die erforderlichen magnetischen Eigenschaften abgestimmt, um ein optimiertes metallurgisches Gefüge zu erhalten. Folgendes Mikrogefüge desselben Werkstoffs mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften nach zwei unterschiedlichen Behandlungen. Dieses Beispiel verdeutlicht den Einfluss der Korngröße auf die Koerzitivfeldstärke. A/ B/ Schliffbild des Werkstoffs , mit magnetischer Glühung bzw. unbehandelt. Einfluss auf die Koerzitivfeldstärke. A/ Nicht behandelt - Hc = 350 A/m B/ Behandelt - Hc = 140 A/m 200 µm 200 µm 05

6 Der Kompromiss: Martensitische Stähle Nichtrostende martensitische Stähle zeichnen sich durch gute magnetische Eigenschaften sowie hohe mechanische Werte aus. Die Magnetisierung und Entmagnetisierung dieser Stähle ist jedoch schwieriger als bei ferritischen Werkstoffen. Ihr Einsatz kann bei bestimmten Teilen, z.b. Dauermagneten, sinnvoll sein. Allgemeine Eigenschaften einiger nichtrostender martensitischer Stähle von UGI 4005 UGI 4313 UGI 4418 UGI 4542 Sättigungsfeld (T)* bis bis 1.5 Koerzitivfeldstärke * (A/m) 850 bis bis bis bis 3400 Maximale Permeabilität* 180 bis bis bis bis 200 Remanente Magnetisierung * (T) Spezifischer elektrischer Widerstand (µω.cm) 0.9 bis bis bis bis 80 Mechanische Eigenschaften (MPa)* R p0.2 : R m : R p0.2 : 800 R m : 1000 R p0.2 : 930 R m : 1020 R p0.2 : 800 bis 1200 R m : 800 bis 1300 Die intermediäre Lösung: UGIPLEX * je nach Wärmebehandlung Duplexstähle stellen eine interessante Lösung in aggressiven Umgebungen dar. Eine nichtmagnetische austenitische Phase verringert die Sättigungsinduktion sowie Werte wie µ, Hc im Vergleich zu nichtrostenden ferritischen Stählen. Allgemeine Eigenschaften einiger UGIPLEX Werkstoffe UGI 4362 UGI 4462 UGI 4507 Sättigungsfeld (T) Koerzitivfeldstärke* (A/m) Maximale Permeabilität Remanente Magnetisierung (T) Spezifischer elektrischer Widerstand (µω.cm) Geeignete Umgebung Wie bei UGI 4404 (AISI 316) Duplexstahl mittlerer Güte für die chemische Industrie, Erdölchemie, Papierindustrie sowie Meerwasserentsalzung Hochwertiger Duplexstahl für kritische Bedingungen in folgenden Bereichen: chemische Industrie, erdölverarbeitende Industrie, Papierindustrie; Meerwasserentsalzung, Umweltbelastung *Messung bei Sättigung 06

7 Wie entsteht Magnetismus? Indem die in einem Werkstoff vorhandenen Elektronen auf ein erzeugtes äußeres magnetfeld (Solenoid, Magnet) reagieren, verleihen sie diesem Werkstorf spezifische magnetische Eigenschaften. Messgrößen Diese Reaktion wird durch die Induktion B (Luft + Werkstoff) oder die magnetische Polarisation J des Werkstoffs gemessen. Um den Einfluss des Werkstoffs zum bestimmen, kann man seine Wirkung mit der des Vakuums B 0 vergleichen, wenn beide demselben Feld H ausgesetzt sind : - im Werkstoff: B(H) = µ(h).h - im Vakuum : B 0 = µ 0.H Der Werkstoff ist durch seine relative magnetische Permeabilität µr gekennzeichnet, die µ/µ 0 entspricht. Rostfreier Edelstahl von : Definition von zwei Gruppen Man unterscheidet zwei Gruppen mit unterschiedlicher relativer Permeabilität: Paramagnetische Stähle* (µ r 1), die sich unter dem Einfluss des Felds H kaum verändern. Sie werden für Teile verwendet, die gegenüber einem angewendeten Feld transparent bleiben müssen. Zu dieser Gruppe gehören nichtrostende austenitische Stähle. Damit ein solcher Stahl unabhängig von den Bearbeitungsbedingungen und der Wärmebehandlung paramagnetisch bleibt, muss der Austenit sehr stabil sein. *oder nichtmagnetische Stähle Ferromagnetische Stähle (µ r >> 1). Zu dieser Gruppe gehören nichtrostende ferritische, martensitische und Duplexstähle. Die Polarisation des Metalls neigt dazu, sich an das externe Feld an zu gleichen, es zu kanalisieren und zu verstärken. Diese Werkstoffe können als Feldverstärker (Magnetkerne) und/oder Feldkanalisatoren (magnetische Abschirmung) verwendet werden. Welche Rolle spielt der spezifische elektrische Widerstand? Nichtrostende Stähle bieten aufgrund ihrer zahlreichen Legierungselemente in dieser Hinsicht besonders günstige Voraussetzungen. Wenn ein ferromagnetisches Teil einem variablen Feld ausgesetzt wird, entstehen Wirbelströme. Um eine schnelle Reaktion auf die Anwendung des Felds zu erzielen, reichen die magnetischen Eigenschaften allein manchmal nicht aus. Hier können Werkstoffe mit einem hohen elektrischen Widerstand Abhilfe schaffen. Der spezifische elektrische Widerstand kann in bestimmten Fällen ebenso entscheidend sein wie die herkömmlichen magnetischen Eigenschaften. Typischer elektrischer Widerstand verschiedener Werkstoffe bei 25 C Werkstoff Verhalten Spezifischer Widerstand (µω.cm) Nichtrostender austenitischer Stahl, Typ AISI 304 (1.4301), AISI 316 (1.4401) Nichtmagnetisch 72 bis 74 Elektrostahl 13 Stahl mit 2,5 % Silicium 40 Nichtrostender martensitischer Stahl UGI 4005 Ferromagnetisch 57 Nichtrostender ferritischer Stahl UGI 4016L, UGI Nichtrostender ferritischer Stahl UGI 4105Si, IMRE, Ugiperm 12FM 76 bis 78 07

8 Produktionsstandorte Stabstahl Avenue Paul Girod UGINE Cedex Tel. +33 (0) Fax: +33 (0) Italia Via G. Di Vittorio, 34/ PESCHIERA BORROMEO (MI) ITALIEN Tel Fax: Walzdraht Avenue Paul Girod UGINE Cedex Tel. +33 (0) Fax: +33 (0) Gezogener Draht BP IMPHY Tel. +33 (0) Fax: +33 (0) Petite Rue Volais BP BRIONNE Tel. +33 (0) Fax: +33 (0) , Chemin de Majornas BP BOURG-EN-BRESSE Tel. +33 (0) Fax: +33 (0) SPRINT METAL Edelstahlziehereien GmbH Eckenhagener Strasse REICHSHOF - Pochwerk DEUTSCHLAND Tel. +49 (0) Fax: +49 (0) SPRINT METAL Edelstahlziehereien GmbH Gewerbegebiet West BRUMBY DEUTSCHLAND Tel. +49 (0) Fax: +49 (0) Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die weltweit für Sie tätig sind Imprimeurs : Dumas & Titoulet Crédit photos : Ugitech - Iconos - Unverbindliches Dokument - 01/ D D_Dépliant format A4 photo sur la couverture uniquement 16