Способ улучшения железо-никель-хром-марганцевого сплава для часовых применений

Авторы патента:

G04B17/06 - с волосками, например балансы

C22C38/44 - с молибденом или вольфрамом

Владельцы патента RU 2724737:

НИВАРОКС-ФАР С.А. (CH)

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу получения предназначенного для изготовления часов железо-никель-хром-марганцевого сплава. Способ получения предназначенного для изготовления часов железо-никель-хром-марганцевого сплава, содержащего, мас.%: никель - от 4,0 до 13,0, хром - от 4,0 до 12,0, марганец - от 21,0 до 25,0, молибден - от 0 до 5,0 и/или медь - от 0 до 5,0 и железо - остальное, причем способ включает обеспечение предварительных сплавов, представляющих собой азотированный низкоуглеродистый феррохром, содержащий 65% хрома, 3% азота, остальное – железо, высокоуглеродистый ферромарганец, содержащий 75% марганца, 7% углерода, остальное – железо, и низкоуглеродистый ферромарганец, содержащий 95% марганца, остальное – железо, плавление железа, никеля и хрома в вакуумно-индукционной печи при парциальном давлении азота, добавление в расплав указанного низкоуглеродистого ферромарганца и указанного высокоуглеродистого ферромарганца, регулирование и поддержание температуры сплава на по меньшей мере 20°С выше температуры ликвидуса, добавление указанного азотированного низкоуглеродистого феррохрома, регулирование и поддержание температуры сплава на по меньшей мере 20°С выше температуры ликвидуса, осуществление отливки сплава. При этом низкоуглеродистый ферромарганец, высокоуглеродистый ферромарганец и азотированный низкоуглеродистый феррохром добавляют в таких количествах, что указанный сплав содержит от 0,10 до 1,20 мас.% углерода и/или от 0,10 до 1,20 мас.% азота. Сплав характеризуется высокой прочностью. 3 н. и 7 з.п. ф-лы.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу улучшения железо-никель-хром-марганцевого сплава для часовых применений.

Изобретение относится также к применению такого сплава для изготовления пружины баланса.

Уровень техники

Сплавы термокомпенсаторов, используемые для пружин баланса часов представляют собой по большей части продукт работы Charles-Edouard Guillaume и основаны на Fe-Ni-Cr сплаве Elinvar (Элинвар). С тех пор были добавлены упрочняющие элементы: W + C или Ti + Al или Be, или Nb, которые, в частности, привели к возникновению сплавов "Elinvar", "Ni-Span", "Nivarox", "Isoval".

Все эти сплавы, которые подходят для применения за счет своих механических свойств, являются, тем не менее, ферромагнитными и, следовательно, чувствительными к воздействию магнитных полей, что пагубно отражается на функционировании часов.

В период с 1970-1990 были опубликованы работы по антиферромагнитным сплавам, но они не привели к промышленному развитию. Эти сплавы являются практически нечувствительными к воздействию магнитного поля, но имеют некоторые промышленные проблемы и приход кризиса в производстве часов в 1980-ы годы прекратил разработки.

Документ EP2924514 на имя NIVAROX SA описывает часовую пружину или ювелирное изделие, полученные из сплава нержавеющей стали, содержащего основу, образованную из железа и хрома, расположенные в соответствии с аустенитной гранецентрированной кубической структурой и содержащего марганец и азот, при этом состав этой пружины по массе составляет:

- хром: минимальное значение 15%, максимальное значение 25%;

- марганец: минимальное значение 5%, максимальное значение 25%;

- азот: минимальное значение 0,10%, максимальное значение 0,90%;

- углерод: минимальное значение 0,10%, максимальное значение 1,00%;

- с общей величиной (C + N) по массе углерода и азота в виде доли от общей суммы от 0,40% до 1,50%;

- с отношением содержания (C/N) по массе углерода в виде доли от общего по отношению к количеству азота от 0,125 до 0,550;

- примеси и другие металлы, кроме железа; минимальное значение 0%, максимальное значение 12,0%;

- железо: остальное до 100%.

Раскрытие изобретения

Известно, в частности, из работы Dr. Ing. Manfred Müller, семейство антиферромагнитных сплавов, представляющих особый интерес, типа Fe-Mn-Ni-Cr.

Можно упрочнить такие сплавы путем добавления Ве или путем добавления Ti + Al.

Ве является не желательным из-за своей токсичности. А добавление Ti + Al является затруднительным, так как Ti + Al реагирует с Ni присутствующим в сплаве, и за счет изменения состава на местном уровне, затрудняет, таким образом, возможность контролирования теплового коэффициента сплава; кроме того, структурное упрочнение путем осаждения Ni₃Al и Ti₃Al имеет тенденцию уменьшить пластичность сплава.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы найти альтернативу, которая позволит обеспечить удовлетворительное упрочнение.

В связи с этим, настоящее изобретение относится к способу улучшения железо-никель-хром-марганцевого сплава для часовых применений, в соответствии с пунктом 1 формулы.

Таким образом, настоящее изобретение дает возможность упрочнить сплав типа Fe-Mn-Ni-Cr, за счет введения углерода и азота путем внедрения, в соответствии с принципом HIS сталей.

Такое упрочнение за счет C + N делает возможным разработку сплавов, имеющих хорошие механические свойства, которые являются антиферромагнитными и экологическими.

Изобретение относится также к применению такого сплава для изготовления пружины баланса часов.

Осуществление изобретения

Изобретение относится к способу улучшения железо-никель-хром-марганцевого сплава для часовых применений.

В соответствии с настоящим изобретением, основной сплав выбран и произведен, содержащим по массе:

- от 4,0% до 13,0% никеля,

- от 4,0% до 12,0% хрома,

- от 21,0% до 25,0% марганца,

- от 0 до 5,0% молибдена и/или от 0 до 5,0% меди,

- остальное железо,

и упрочнение указанного сплава осуществляется при сохранении его анти-ферромагнитных свойств за счет введения углерода и азота путем внедрения в количестве, выраженном как доля от массы основного сплава:

- от 0,10% до 1,20% углерода, и/или

- от 0,10% до 1,20% азота.

Доля хрома, следовательно, является гораздо меньше, чем доля указанная в документе EP2924514, приведенном ранее.

Более конкретно, такое введение углерода и азота регулируют таким образом, что сумма долей углерода и азота, в расчете на массу основного сплава, составляет от 0,60% до 0,95%.

Более конкретно, такое введение углерода и азота регулируют таким образом, что сумма долей углерода и азота, в расчете на массу основного сплава, составляет от 0,75% до 0,95%.

Более конкретно, такое введение углерода и азота регулируют таким образом, что сумма долей углерода и азота, в расчете на массу основного сплава, составляет от 0,80% до 0,85%.

Более конкретно, такое введение углерода и азота регулируют таким образом, что отношение процентного содержания углерода и азота, в расчете на общую массу, основного сплава, составляет от 0,5 до 2,0.

Более конкретно, такое введение углерода и азота регулируют таким образом, что отношение процентного содержания углерода и азота в расчете на общую массу основного сплава, составляет от 1,0 до 1,5.

Более конкретно, выбирают указанный основной сплав, содержащий по меньшей мере 8,0 масс.% хрома.

Более конкретно, для того, чтобы повысить его устойчивость к коррозии, в основной сплав включают от 0,5% до 5,0% молибдена и/или меди в качестве доли от массы основного сплава.

Более конкретно, выбирают и производят основной сплав, содержащий по массе:

- от 4,0% до 13,0% никеля,

- от 4,0% до 12,0% хрома,

- от 21,0% до 25,0% марганца,

- от 0 до 5,0% молибдена и/или от 0 до 5,0% меди,

- остальное железо.

Более конкретно, феррохром добавляют к азоту, с тем, чтобы придти к правильному химическому составу.

Более конкретно, ферромарганец добавляют к углероду, с тем, чтобы придти к правильному химическому составу.

Более конкретно, феррохром добавляют к азоту и ферромарганец добавляют к углероду с тем, чтобы придти к правильному химическому составу.

Более конкретно, производство этого сплава включает в себя процесс литья, включающий следующие стадии:

- подготовка, в адекватных пропорциях, с одной стороны, чистых металлов, никель, хром, железо и, с другой стороны, предварительных сплавов типа:

низкоуглеродистый феррохром, называемый Азотированным Низкоуглеродистым Феррохромом, с 65% хрома, 3% азота, остальное железо,

высокоуглеродистый ферромарганец, называемый Высокоуглеродистым Ферромарганцем, с 75% марганца, 7% углерода, остальное железо,

низкоуглеродистый ферромарганец, называемый Низкоуглеродистым Ферромарганцем, с 95% марганца, остальное железо,

- плавление железа, никеля и хрома в вакуумно-индукционной печи при парциальном давлении азота,

- добавление низкоуглеродистого ферромарганца и высокоуглеродистого ферромарганца,

- регулирование температуры и поддержание ее на приблизительно 20°С выше температуры ликвидуса сплава или по меньшей мере на 20°С выше температуры ликвидуса сплава,

- добавление феррохрома к низкоуглеродистому азоту, который является основным источником азота,

- осуществление отливки слитка.

Изобретение относится также к применению такого сплава для изготовления пружины баланса часов, в частности, пружины баланса для осциллятора.

1. Способ получения предназначенного для изготовления часов железо-никель-хром-марганцевого сплава, содержащего, мас.%:

никель - от 4,0 до 13,0,

хром - от 4,0 до 12,0,

марганец - от 21,0 до 25,0,

молибден - от 0 до 5,0 и/или медь - от 0 до 5,0, и

железо - остальное,

причем указанный способ включает:

- обеспечение предварительных сплавов, в которых азот добавлен к феррохрому и углерод добавлен к ферромарганцу, при этом указанные предварительные сплавы представляют собой:

азотированный низкоуглеродистый феррохром, содержащий 65% хрома, 3% азота, остальное – железо,

высокоуглеродистый ферромарганец, содержащий 75% марганца, 7% углерода, остальное – железо, и

низкоуглеродистый ферромарганец, содержащий 95% марганца, остальное – железо,

- плавление железа, никеля и хрома в вакуумно-индукционной печи при парциальном давлении азота,

- добавление в расплав указанного низкоуглеродистого ферромарганца и указанного высокоуглеродистого ферромарганца,

- регулирование и поддержание температуры сплава на по меньшей мере 20°С выше температуры ликвидуса,

- добавление указанного азотированного низкоуглеродистого феррохрома,

- регулирование и поддержание температуры сплава на по меньшей мере 20°С выше температуры ликвидуса,

- осуществление отливки сплава,

причем низкоуглеродистый ферромарганец, высокоуглеродистый ферромарганец и азотированный низкоуглеродистый феррохром добавляют в таких количествах, что указанный сплав содержит от 0,10 до 1,20 мас.% углерода и/или от 0,10 до 1,20 мас.% азота.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суммарное содержание углерода и азота составляет от 0,60 до 0,95 мас.%.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что суммарное содержание углерода и азота составляет от 0,75 до 0,95 мас.%.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что суммарное содержание углерода и азота составляет от 0,80 до 0,85 мас.%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение процентного содержания углерода и азота составляет от 0,5 до 2,0.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что отношение процентного содержания углерода и азота составляет от 1,0 до 1,5.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сплав содержит хром в количестве по меньшей мере 8,0 мас.%.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что сплав содержит молибден и/или медь в количестве от 0,5 до 5,0 мас.%.

9. Железо-никель-хром-марганцевый сплав, предназначенный для изготовления часов, характеризующийся тем, что он получен способом по любому из пп.1-8.

10. Применение сплава по п.9 в качестве материала для изготовления пружины баланса часов.

Способ изготовления антиферромагнитной и термокомпенсированной пружины баланса часового изделия, включающий в себя следующие этапы: выбор немагнитного железо-хром-никель-марганец-бериллиевого компенсирующего сплава, содержащего в весовых процентах, включая конечные значения: марганца - от 21,0% до 25,0%, никеля - от 9,0% до 13,0%, хрома - от 6,0% до 15,0%, бериллия - от 0,2% до 2,0%, в остатке - железо, общее содержание никеля и марганца больше или равно 33,0%, обработку сплава для получения заготовки, формование заготовки путем литья, и/или ковки, и/или волочения, и/или проката, и/или вытягивания для получения заготовки пружинной проволоки; наматывание проволоки на моталку для получения спиральной пружины, осуществление по меньшей мере термостабилизационной обработки спиральной пружины путем отжига при температуре от 540°C до 650°C, в течение от 30 до 200 минут, для получения пружины баланса.

Часовой резонансный механизм // 2718360

Часовой резонансный механизм (1) с поворотным грузиком (2), поворачивающимся вокруг виртуальной оси (А) поворота, содержит изгибаемый шарнирный механизм (10), первую (11) и вторую (12) неподвижные опоры, к которым соответственно при помощи первого упругого узла (21) и второго упругого узла (22), которые совместно определяют указанную виртуальную ось поворота, прикреплена поворотная опора (3), к которой прикреплен поворотный грузик (2), при этом указанный изгибаемый шарнирный механизм (10) является планарным, причем первый упругий узел (21) включает в себя, с обеих сторон от виртуальной оси (А) поворота, первую наружную гибкую пластину (31) и первую внутреннюю гибкую пластину (41), соединенные между собой при помощи первой промежуточной пластины (51), которая жестче каждой из вышеуказанных пластин, и совместно определяющие первое направление (D1), проходящее через виртуальную ось (А) поворота, а второй упругий узел (22) включает в себя вторую гибкую пластину (62), определяющую второе направление (D2), проходящее через виртуальную ось (А) поворота.

Регулирующий часовой механизм с магнитно-синхронизированными поворотными рычагами // 2703096

Регулирующий часовой механизм (200), содержащий спусковой колесный узел (10), на который действует вращающий крутящий момент, и по меньшей мере один резонатор (100), содержащий жесткую структуру (110), прикрепленную к платине (1) упругим возвращающим средством (120), на котором установлен по меньшей мере один инерционный рычаг (130), взаимодействующий с данным спусковым колесным узлом (10) с помощью магнитных и/или электрически заряженных дорожек, расположенных как на данном инерционном рычаге (130), так и на данном спусковом колесном узле (10), с целью формирования синхронизирующего устройства между спусковым колесным узлом (10) и резонатором (100); причем синхронизирующее устройство защищено от нарушения синхронизации в случае случайного возрастания крутящего момента механическим антидесинхронизационным механизмом, содержащим механические инерционные рычажные упоры (132), установленные на спусковом колесном узле (10), и по меньшей мере один механический инерционный рычажный упор (132), установленный на инерционном рычаге (130), которые в случае возрастания крутящего момента упираются друг в друга и останавливаются.

Механизм для настройки частоты генератора колебаний часов // 2698187

Микросистема (10) для настройки частоты генератора колебаний часов, содержащая колесно-инерционный блок (20), включающий в себя эксцентричный дисбаланс (22) и зубчатый венец (21) и установленный с возможностью поворота относительно подложки (60) микросистемы (10), которая включает в себя привод, приводящий в действие первую активную собачку (38), предназначенную для привода зубчатого венца (21), и средство фиксации зубчатого венца (21) в положении, причем указанный привод представляет собой термомеханический привод (30), осуществляющий преобразование потока световой энергии в перемещение дальнего конца (380) термомеханического привода (30), на котором установлена первая активная собачка (38), или который непосредственно управляет движением первой активной собачки (38), причем микросистема (10) может быть встроена в часы (1), содержащие кристалл (2), который может пропускать излучение с заранее заданным диапазоном длины волны и пропускает световой луч (3) для настройки микросистемы (10).

Волосок для часового механизма и способ его изготовления // 2697060

Изобретение относится к волоску, предназначенному для установки в балансе часового механизма, и к способу изготовления такого волоска. Способ изготовления такого волоска включает в себя: этап создания заготовки из ниобиево-титанового сплава, содержащего: - ниобий: остаток до 100 вес.%; - титан: от 40 до 60 вес.%; - следы элементов из группы, включающей в себя O, H, C, Fe, Ta, N, Ni, Si, Cu, Al, каждый из которых составляет от 0 до 1600 млн-1 по весу и которые вместе составляют от 0 до 0,3 вес.%; этап β-закаливания указанной заготовки заданного диаметра, так чтобы титан указанного сплава находился в основном в форме твердого раствора с β-фазным ниобием, а содержание α-фазного титана было меньше или равно 5% по объему; по меньшей мере один этап деформации указанного сплава, чередующийся с по меньшей мере одним этапом термообработки, так чтобы полученный ниобиево-титановый сплав имел предел упругости, больший или равный 600 МПа, и модуль упругости, меньший или равный 100 ГПа.

Волосок для часового механизма и способ его изготовления // 2697060

Спиральная пружина для механизма часов, в частности наручных, и способ ее изготовления // 2696327

Изобретение относится к спиральной пружине для баланса, изготовленной из сплава ниобия и титана с по существу однофазной структурой, и способу ее изготовления. Способ включает в себя этап, на котором изготавливают заготовку из сплава на основе ниобия, состоящего из ниобия – остаток до 100 мас.

Спиральная пружина для механизма часов, в частности наручных, и способ ее изготовления // 2696327

Баланс с регулировкой инерции для часовых изделий, часовой механизм и часовое изделие // 2693519

Использование: для часовых изделий. Сущность изобретения заключается в том, что баланс с регулировкой инерции для часовых изделий содержит втулку, определяющую ось качания баланса, обод, переборку, проходящую между нижней плоскостью и верхней плоскостью с обеих сторон от срединной плоскости, причем переборка содержит, по меньшей мере, одну перекладину, соединяющую обод с втулкой, при этом, по меньшей мере, одна перекладина содержит обойму, выполненную с возможностью помещения в нее и удержания по месту, по меньшей мере, одного инерционного груза, при этом, по меньшей мере, один инерционный груз имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность и встроен в перекладину баланса, причем передняя и задняя поверхности в основном находятся в верхней и нижней плоскости, при этом, по меньшей мере, один инерционный груз содержит верхнее и нижнее крылья для опирания с каждой стороны от перекладины, соответственно в нижней плоскости и в верхней плоскости, для удержания, по меньшей мере, одного инерционного груза аксиально по месту.

Способ изготовления составной компенсационной балансирной пружины // 2683118

Группа изобретений относится к области машиностроения. Берут первую пластину (1), выполненную из первого материала.

Высокопрочный лист нержавеющей стали, обладающий превосходными усталостными характеристиками, а также способ его производства // 2723307

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа нержавеющей стали толщиной от 20 до 500 мкм, используемого в качестве тонкого листового пружинного материала.