Text-Bild-Ansicht Band 316

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Nadel anfängt zu ändern, beginnt die magnetische Transformation des Eisens, und ist es dann leicht, die Temperatur zu bestimmen.

Soll ein Eisen stück gehärtet werden, so muss, wie bekannt, diese Temperatur unter allen Umständen überschritten werden.

Zur Erhitzung von Ringen sind Bäder von geschmolzenen Chloriden, die elektrisch durch eine Nickeldrahtspule geheizt werden, besser auszuführen, da sonst keine gleichmässige Erhitzung eintreten würde. Die Temperatur ist am besten mittels Thermoelements und Galvanometers zu messen. Zur Aichung kann man bekannte Schmelzpunkte von Metallen und Metalloiden verwenden.

Nimmt man an, dass die Ablenkung der Galvanometernadel proportional der Temperatur ist, so wird wohl kein sehr genaues Resultat erzielt werden, da die Kurve der thermoelektromotorischen Kraft innerhalb eines grossen Temperaturintervalls von einer Geraden abweicht, jedoch dürfte das Resultat als sehr angenähert zu betrachten sein und im allgemeinen der praktischen Anforderung genügen.

Im allgemeinen genügt zur Bestimmung der Hysteresisschleife die Kenntnis dreier Punkte derselben, und zwar der Maximalintensität des induzierten Magnetismus, die Intensität des remanenten Magnetismus und das Koercitivfeld.

Bei Ringen ist es jedoch jedenfalls besser, die Schleife der Hysteresis vollständig aufzunehmen.

Nun möge zur Besprechung der magnetischen Eigenschaften des Stahls übergegangen werden.

Die Intensität des induzierten Magnetismus eines Stabes ist bei gleichen magnetischen Feldern kleiner als die eines aus dem Stabe gebogenen Ringes, und zwar um so mehr, je geringer die Länge des Stabes im Verhältnis zu seinem Querschnitte ist.

Diese Erscheinung wird hervorgerufen durch, das von dem freien Stabende herrührende entmagnetisierende Feld.

Verschwindet der Magnetismus des Stabes, so erreicht im gleichen Augenblicke das entmagnetisierende Feld den Nullwert.

Es besteht demnach kein Unterschied des Koercitivfeld es zwischen dem im Stabe und Ring gemessenen Werte.

Natürlich davon abgesehen, dass nicht in allen Querschnitten des Stabes gleichzeitig der Magnetismus verschwindet, die Stabenden vielmehr schon in umgekehrter Richtung leicht magnetisch sind, wenn die Stabmitte unmagnetisch wird. Der hierdurch bewirkte Unterschied der beiden Koerzitivfelder beträgt etwa 1 bis 1,5 % maximal.

Einen grossen Einfluss übt diese Ungleichförmigkeit auf die Magnetisierungsintensität.

Drückt man das totale magnetische Moment durch das Stabvolumen mal der Intensität der Magnetisierung aus, so erhält man einen Mittelwert, der aber kleiner als der Wert der Magnetisierungsintensität in der Mitte des Stabes ist, und zwar schwankt die Differenz zwischen 18 und 22 %, also im Mittel etwa 20 %.

Der Quotient der beiden Werte gibt das Verhältnis des Polabstandes zur Stablänge.

Für permanente Magnete muss die Konstanz der Magnetisierung sehr gross sein, demnach auch das Koercitivfeld.

Nun ist aber die Intensität der remanenten Magnetisierung im geschlossenen magnetischen Kreise für eine grosse Anzahl Stahlsorten und weiches Eisen fast vollständig gleich, obwohl das Koercitivfeld für sehr weichen Stahl einen Wert unter 1, für andere Stahlsorten dagegen oft den Wert 80 überschreitet, so dass Stahlsorten mit einem schwachen Koercitivfeld für permanente Magnete nicht verwendbar sind. Die Magnetisierung im offenen Stromkreise darf dann nur geringe Intensität der Magnetisierung besitzen, da notwendigerweise das entsprechende entmagnetisierende Feld schwächer als das Koercitivfeld bleiben muss.

Durch Stösse und Erschütterungen wird die Konstanz der Magnete herabgesetzt. Die Einwirkung der Stösse ist zum Anfang am grössten und wird allmählich immer kleiner. Die remanente Magnetisierungsintensität strebt dann asymptotisch einem Endwert zu, der schwächer ist als der ursprüngliche Wert.

Es finden sich jedoch auch Einzelwerte, die den regelmässigen Lauf der Magnetisierungskurve nicht einhaltenund den Anschein erwecken, als ob mit einemmal eine neue Molekülgruppe in Mitleidenschaft gezogen wird.

Der prozentuale Gesamt Verlust an Magnetisierung durch Erschütterungen wird um so kleiner, je grösser das Koercitivfeld, demnach je kleiner die Magnetisierungsintensität ist.

Durch eine teilweise Entmagnetisierung nach der Sättigung eines angelassenen Stabes, die für harten Stahl etwa 10 % der maximalen Intensität beträgt, werden die Stäbe gegen die Einwirkung der Stösse unempfindlich. Es muss jedoch die direkte Entmagnetisierung stets grösser sein als der Verlust, den der gesättigte Stab durch die Stösse würde erlitten haben.

Die Natur der Stäbe wird durch dies Verfahren nicht verändert, denn das Koercitivfeld bleibt fast konstant.

Es ist natürlich vorzuziehen, die Messung des Koercitivfeldes sehr genau anzustellen, da die kleinsten Veränderungen die Natur der Stäbe verändern kann.

Ueber die Einwirkung der Temperaturschwankung sind folgende Sätze von Wichtigkeit.

Ein gehärteter Stahlstab erleidet durch langdauernde Erwärmung auf 60° keine Veränderung der Magnetisierung mehr, wenn derselbe nach der Härtung bei der gleichen Temperatur angelassen, darauf gesättigt und schliesslich um etwa 1/10 entmagnetisiert wird.

Ein derart behandelter Magnet zeigt auch für eine bestimmte Temperatur immer denselben Wert der Magnetisierung, welcher sich mit Hilfe des Temperaturkoeffizienten vorausberechnen lässt. Dieser Koeffizient ist negativ und hängt auch von der Form des Magneten und von der Magnetisierung ab.

Ist das Koercitivfeld sehr gross, so werden keine bleibenden Störungen fremder Magnetfelder zu verzeichnen sein.

Nach der Entmagnetisierung um 1/10 bringen Felder, welche die gleiche Grösse des zur Entmagnetisierung erforderlichen Feldes haben, fast gar keine Veränderungen hervor.

Die grössten Veränderungen, die beobachtet sind, betragen 0,1 bis 0,3 %. Grössere Felder bringen augenblicklich grosse Veränderungen hervor, und darf auch die Entmagnetisierung nicht zu weit getrieben werden, da sonst der Einfluss benachbarter Felder unter Umständen wieder zunehmen kann.

Einige Eisensorten mit etwa 0,06 % Kohlenstoff haben die Eigenschaft, dass ihr Koercitivfeld und remanente Magnetisierungsintensität mit der Härtetemperatur, die zwischen 800 und 1025° liegt, wächst. Weicher Stahl mit 0,2 % Kohlenstoff ist dem Einfluss der Härtetemperatur nicht unterlegen und zeigt, falls die Temperatur zwischen 785 und 915° bleibt, keine Veränderung des Koercitivfeldes, sowie der remanenten Magnetisierungsintensität.

Stahl mit 0,5 % Kohlenstoffgehalt weist gleichfalls keinen Unterschied der magnetischen Eigenschaften auf, falls die Temperatur der Härtung zwischen 770 und 835° bleibt.

Findet die Härtung aber bei 920° statt, so wird das Koercitivfeld und die remanente Magnetisierungsintensität schwächer, so dass es vorteilhafter ist, die Härtung unter 835° vorzunehmen.

Harter Stahl mit 0,84 bis 1,25 % Kohlenstoff zeigt, dass das Koercitivfeld, sowie die remanente Magnetisierungsintensität mit der Härtungstemperatur abnimmt.

Man soll also von möglichst niedriger Temperatur oberhalb des Transformationspunktes aus härten, und ist die Erhitzung nicht zu lange auszudehnen, da sonst der Stahl verbrennen würde, so dass dieser dann zur Magnetisierung so gut wie unbrauchbar wird.

Obige Resultate sind als Einzelbeobachtungen aufzunehmen und ist eine Verallgemeinerung nicht beabsichtigt.

Kohlenstoffstahl mit 1,1 bis 1,2 % Kohlenstoff ergibt durchschnittlich die maximalen. Werte des Koercitivfeldes mit 62 Einheiten und der remanenten Magnetisierungsintensität mit 460 Einheiten.

Bor, Silicium und Mangan in geringen Mengen üben keinen merklichen Einfluss auf diese Werte aus.

Manganstahl mit 13 % Mangan hat dagegen besondere Eigentümlichkeiten.

Ist er nämlich gehärtet, so ist seine Magnetisierung