非磁性计时器部件和用于获得非磁性计时器部件的热机械处理方法与流程

1.本发明涉及由奥氏体合金、优选不锈钢合金制成的部件。这种合金可以用于制造非磁性部件。这种合金特别适用于制造包括机械轴的非磁性旋转部件。本发明还涉及用于实现由这种合金构成的这种非磁性部件的热机械处理方法。本发明涉及例如精密计时器，特别是但不限于摆轮或摆轴、叉轴或甚至擒纵齿轮。


背景技术：

2.从现有技术中已知，精密计时器尤其是摆轮，应该具有良好的抗冲击性、抗断裂性、抗变形性和耐磨性。摆轮是最重要的精密计时器之一，因为它是调节构件。摆轮通过绕其轴摆动而有规律地来回移动。平衡轴支撑螺旋弹簧，并且在其两端各包括枢轴。
3.在现有技术中，由钢例如20ap和finemac型钢制成的精密计时器、特别是摆轴是已知的。第一个缺点是20ap钢含有铅，这是一种应该被禁止的有毒元素。另一个缺点是，这些钢在经受外部磁场后可能具有剩余磁化强度或剩磁。这种剩余磁化强度干扰了调节构件的部件的运转。
4.在现有技术中，已知用于制造精密计时器的方法，以便使部件成形并提高其抗冲击性、抗断裂性和耐磨性。特别地，由20ap和finemac型钢制造精密计时器的方法是已知的。这些方法的一个缺点是需要执行淬火步骤，随后回火以减少淬火过程中材料中产生的机械应力。
5.另一个缺点在于，在现有技术的一些不锈钢上使用机械硬化处理导致在制造的部件中出现剩余磁化强度。
6.另一个缺点是现有技术的热机械硬化方法使制造的部件更脆，因此在使用过程中更容易断裂。
7.本发明的目的之一尤其是：
[0008]-提供方法、合金和由这种合金组成的非磁性部件，使得能够至少部分地克服现有技术的缺点，和/或
[0009]-提供用于获得至少一个表面的中心线平均粗糙度小于0.05μm的部件的方法，和/或
[0010]-提供用于获得表面的至少一部分的硬度大于700hv的部件的方法，和/或
[0011]-提供用于获得非磁性部件的的方法，和/或
[0012]-提供非磁性部件,
[0013]-提供具有改进的抗冲击性、抗断裂性、抗变形性和耐磨性的非磁性部件，和/或
[0014]-提供具有良好抗断裂性，例如断裂伸长率大于1.5％的非磁性部件，和/或
[0015]-提供不包括用于调节硬度和松弛构成制造部件的材料中的机械应力的回火步骤的方法，和/或
[0016]-提供用于获得其至少一部分具有大于2200mpa的最大强度的部件的方法。


技术实现要素：

[0017]
出于这种目的，提供了奥氏体合金，其包含50重量％至85重量％的铁、重量百分比或重量百分比之和为8重量％至38重量％的一种或多于一种γ生成元素(gammagenic element)和小于2重量％的氮；
[0018]
所述奥氏体合金具有晶体结构，其包括多数立方晶体结构，优选面心立方晶体结构，以及存在六方晶体结构，优选密排六方晶体结构，和/或存在氮原子，氮原子毗邻或围绕或包裹合金的位错或位于合金的位错周围，优选合金的位错周围。
[0019]
氮原子具有阻挡所述位错在合金中的运动并因此增加合金硬度的作用。
[0020]
术语“晶体结构”可以理解为“具有晶体结构的晶粒”。
[0021]
优选地，奥氏体合金不包含镍。
[0022]
优选地，合金包含小于1.9重量％、还更优选1.8重量％、还更优选1.7重量％、还更优选1.6重量％、还更优选1.5重量％、尤其优选1.4重量％、最优选1.3重量％的氮。
[0023]
优选地，合金包括具有六方、优选密排六方晶体结构的沉淀物或晶体沉淀物。
[0024]
优选地，存在六方、优选密排六方晶体结构，其包括在沉淀物中，优选地由沉淀物组成。
[0025]
优选地，沉淀物的费雷特直径为5nm至80nm。
[0026]
奥氏体合金可以包含大于0.1重量％、优选大于0.3重量％的氮。
[0027]
γ生成元素可以包含8重量％至30重量％的锰和/或0重量％至10重量％、优选0重量％至5重量％的钴，和/或0.1重量％至0.3重量％的碳。
[0028]
合金可以包含一种或多于一种非γ生成元素，非γ生成元素的重量百分比或重量百分比之和为8重量％至35重量％或10重量％至35重量％、优选13重量％至35重量％、甚至更优选15重量％至35重量％、更优选17重量％至33重量％、甚至更优选19重量％至31重量％和最优选20重量％至30重量％。
[0029]
优选地，非γ生成元素的重量百分比或重量百分比之和小于30重量％。
[0030]
优选地，非γ生成元素的重量百分比或重量百分比之和大于8重量％、优选15重量％。优选地，γ生成元素的重量百分比或重量百分比之和为15重量％至38重量％。
[0031]
非γ生成元素可以包含0重量％至35重量％的铬和/或0重量％至8重量％的钼和/或0重量％至2重量％的硅和/或0重量％至1重量％的钛和/或0重量％至1重量％的铌和/或0重量％至1重量％的钨和/或0重量％至1.5重量％的硫。
[0032]
优选地，非γ生成元素可以包含8重量％至35重量％、更优选10重量％至35重量％、还更优选12重量％至35重量％、还更优选15重量％至35重量％、还更优选17重量％至33重量％、特别有利地19重量％至31重量％、和最优选20重量％至30重量％的铬。
[0033]
优选地，奥氏体合金包含大于8重量％的铬。
[0034]
优选地，奥氏体合金可以包含8重量％至35重量％、优选10重量％至35重量％、更优选12重量％至35重量％、还更优选15重量％至35重量％、还更优选17重量％至33重量％、特别有利地19重量％至31重量％、和最优选20重量％至30重量％的铬。
[0035]
优选地，合金包含经冷加工的奥氏体相，记为γ
经冷加工的
，其晶格参数优选为0.3635nm，以及非冷加工的奥氏体相，记为γ
非冷加工的
，其晶格参数优选为0.360nm。
[0036]
优选地，根据本发明的合金不包含马氏体。优选地，根据本发明的合金不包含铁素
体。
[0037]
根据本发明的合金可以包括重新形成的或未变形的晶格参数优选为0.360nm的奥氏体相，和变形的晶格参数优选为0.3632nm的奥氏体相。
[0038]
优选地，合金包含重新形成的或未变形的奥氏体相。优选地，冷加工的合金不包含变形的奥氏体相。
[0039]
优选地，重新形成的奥氏体相位于位错上或滑移带上。
[0040]
优选地，重新形成的奥氏体相位于晶界处。
[0041]
优选地，合金包括氮化物沉淀物。优选地，氮化物沉淀物有助于固定位错。优选地，氮化物沉淀物有助于增加合金的硬度。
[0042]
优选地，氮化物沉淀物是位于晶粒中和/或晶界中的颗粒内和/或颗粒间沉淀物。优选地，并且特别地，氮化物沉淀物位于位错处，优选位于滑移带处。
[0043]
优选地，氮化物沉淀物均匀地分布在合金内。
[0044]
优选地，氮化物沉淀物的尺寸小于300nm、优选小于250nm、还优选小于200nm、更优选小于150nm、且仍更优选小于100nm。优选地，合金中氮化物沉淀物的尺寸和/或合金中氮化物沉淀的均匀分布具有增加合金硬度的作用。
[0045]
优选地，氮化物沉淀物包含氮化铬，进一步优选氮化二铬cr2n。
[0046]
优选地，合金包含氮浓度小于0.6％或等于0.6％、优选0.5％、还优选0.4％、更优选0.3％的奥氏体相。
[0047]
优选地，合金包含氮浓度大于0.7％或等于0.7％、优选0.8％、还更优选0.9％、更优选1％且最优选1.1％的奥氏体相。
[0048]
优选地，氮浓度小于0.6％或等于0.6％、优选为0.5％、还优选0.4％、更优选0.3％的奥氏体相为重新形成的奥氏体相。
[0049]
优选地，氮浓度大于0.7％或等于0.7％、优选0.8％、还更优选0.9％、更优选1％且最优选1.1％的奥氏体相为变形的奥氏体相。
[0050]
优选地，重新形成的奥氏体相包含超结构。术语“超结构”可以被认为是指通过温度，优选通过加热对无序结构的影响而获得的有序晶体结构。
[0051]
优选地，重新形成的奥氏体相包含无序相，记为γ’，和包含超结构的相，记为γ”。优选地，相γ’不包含超结构。优选地，相γ’为重新形成的奥氏体相中的少数相。优选地，相γ”为重新形成的奥氏体相中的多数相。
[0052]
优选地，超结构有助于固定位错。优选地，超结构有助于增加合金的硬度。
[0053]
优选地，变形的奥氏体相和重新形成的奥氏体相之间的比例大于25％、优选35％、还优选45％且更优选50％。
[0054]
优选地，变形的奥氏体相与重新形成的奥氏体相的比例大于60％、优选70％、还优选80％且更优选90％。
[0055]
优选地，合金的晶粒尺寸小于5μm、还优选小于1μm。
[0056]
还优选地，合金的晶粒尺寸小于900nm、还优选小于800nm、更优选小于700nm、还更优选小于600nm、且最优选小于500nm。“合金晶粒尺寸”可以理解为构成合金的每个晶粒的尺寸。根据本发明的合金的这种晶粒尺寸具有提高合金硬度的作用。
[0057]
还提供了非磁性部件，非磁性部件包含根据本发明的奥氏体合金，优选由根据本
发明的奥氏体合金制成或由根据本发明的奥氏体合金组成。
[0058]
优选地，非磁性部件是机械部件。
[0059]
非磁性部件可以是旋转部件。
[0060]
非磁性部件的形状可以是椭圆形、圆锥形、截头圆锥形或圆柱形。
[0061]
非磁性部件的表面的至少一部分可以具有大于700hv或等于700hv的硬度，其中hv是维氏硬度。
[0062]
非磁性部件的表面可以是磁性部件的外表面。
[0063]
优选地，对应于冷加工和平滑的机械部件表面的至少一部分的非磁性部件的表面的至少一部分的中心线平均粗糙度小于0.4μm、还优选小于0.3μm、更优选小于0.2μm、还更优选小于0.1μm、特别有利地小于0.05μm、最优选小于0.025μm。
[0064]
非磁性部件可以包括表面层。
[0065]
非磁性部件可以包括表面层，该表面层从非磁性部件表面的至少一部分向非磁性部件内部径向延伸一段距离，延伸的距离称为表面层厚度，其小于30μm。
[0066]
向非磁性部件内部可以被认为是指朝向机械部件的中心、对称中心或对称轴。
[0067]
表面层厚度可以定义为表面层在从非磁性部件表面的至少一部分向非磁性部件内部径向延伸的方向上的尺寸或大小。
[0068]
优选地，表面层的厚度小于25μm、还优选小于20μm、优选小于15μm、仍优选小于10μm、更优选小于8μm、仍更优选小于7μm、特别有利地小于6μm且最优选小于5μm。
[0069]
非磁性部件可以包括从表面层向非磁性部件内部延伸的中心部分，中心部分具有小于600hv或等于600hv的硬度和/或小于85％的冷加工率。
[0070]
优选地，中心部分可以从将表面层与非磁性部件的中心部分向内分离的界面或表面延伸。
[0071]
表面层可以包括沿着从非磁性部件的至少一部分的表面向非磁性部件内部径向延伸的方向的硬度梯度和/或冷加工率梯度，硬度梯度值大于100hv或等于100hv，和/或冷加工率梯度值大于14％。
[0072]“硬度梯度值大于100hv或等于100hv”是指非磁性部件的至少一部分的表面和中心部分之间的硬度变化大于100hv或等于100hv，或者非磁性部件的至少一部分的表面的硬度和中心部分的硬度之间的差值大于100hv或等于100hv。类似地，“冷加工率梯度值大于14％”是指非磁性部件的至少一部分的表面与中心部分之间的冷加工率变化大于14％或等于14％或者非磁性部件的至少一部分的表面的冷加工率与中心部分的冷加工率之间的差值大于14％或等于14％。
[0073]
优选地，表面层的硬度梯度大于125hv、还优选大于150hv、优选大于175hv、更优选大于200hv、仍更优选大于225hv且最优选250hv和/或表面层的冷加工率大于18％、还优选21％、优选25％、更优选29％、仍更优选32％，且最优选35％。
[0074]
优选地，表面层的硬度和/或冷加工率沿着从非磁性部件表面向非磁性部件内部延伸的方向减小。
[0075]
优选地，非磁性部件的表面的至少一部分构成非磁性部件的旋转部分。
[0076]
优选地，非磁性部件的表面的至少一部分的表面是旋转表面。
[0077]
优选地，非磁性部件的表面的至少一部分是限定或界定非磁性部件摩擦区的表
面。
[0078]
优选地，非磁性部件的表面的至少一部分包括或者构成非磁性部件的端、峰、顶点或优选的枢轴或枢轴区。
[0079]
非磁性可以理解为相对磁导率小于10、优选7、还优选5、优选4、仍更优选3、更优选2、仍更优选1.1、特别有利地1.05且最优选1.01的材料。
[0080]
优选地，与经冷加工和加热的机械部件的至少一部分相对应的非磁性部件表面的至少一部分的硬度大于700hv或等于700hv、优选750hv、仍更优选800hv、优选850hv、更优选900hv、仍更优选950hv、且最优选1000hv，其中hv是维氏硬度和/或冷加工率分别大于100％、优选107％、仍优选114％、优选121％、更优选128％、仍更优选135％且最优选142％。
[0081]
优选地，非磁性部件的最大强度大于2200mpa，仍更优选大于2500mpa。
[0082]
优选地，非磁性部件的断裂伸长率大于1.5％，优选大于2.5％。
[0083]
优选地，与经冷加工和加热的机械部件的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分可以包括非磁性部件的摩擦区或非磁性部件的机械轴的一部分。
[0084]
优选地，与经冷加工和加热的机械部件的至少一部分的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分可以包括非磁性部件的机械轴的摩擦区。
[0085]
优选地，与经冷加工和加热的机械部件的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分可以包括非磁性部件的机械轴的枢轴。
[0086]
与经冷加工和加热的机械部件的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分可以是限定或界定整个机械轴和/或机械轴的端部的外表面，和/或可以包括限定或界定机械轴的枢轴的外表面。
[0087]
包括与经冷加工和加热的机械部件的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分的机械部件部分的直径，例如最大直径或平均直径，可以小于2mm，优选小于1mm。
[0088]
优选地，包括与经冷加工和加热的机械部件的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分的部分的直径小于0.9mm、仍优选小于0.8mm、仍更优选小于0.7mm、仍优选小于0.6mm，且最优选小于0.5mm。
[0089]
仍优选地，包括与经冷加工和加热的机械部件的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分的非磁性部件部分的直径小于0.4mm，更优选小于0.3mm、仍更优选小于0.2mm且最优选小于0.1mm。
[0090]
机械轴枢轴的直径可以小于0.1mm、更优选小于0.08mm、更优选小于0.06mm、更优选小于0.04mm且最优选小于0.03mm。
[0091]
优选地，非磁性部件是精密计时器。
[0092]
优选地，精密计时器是摆轮或摆轴、叉轴或擒纵齿轮。
[0093]
根据本发明，还提供了根据本发明的非磁性部件由于其非磁性和/或硬度特性和/或摩擦学特性和/或抗断裂性和/或回弹性的用途。
[0094]
根据本发明，还提供了非磁性部件作为机械部件或作为精密计时器的用途。
[0095]
根据本发明，还提供了用于制造非磁性部件的方法，所述方法包括、或组成为：
[0096]-获得机械部件的步骤，机械部件表面的至少一部分具有大于350hv的硬度，和/或大于50％的冷加工率，其中hv为维氏硬度，然后
[0097]-表面冷加工以形成从机械部件表面的至少一部分向机械部件内部径向延伸的表面层的步骤，然后
[0098]-将包括部件表面的至少一部分或经冷加工的机械部件表面的至少一部分的机械部件或机械部件的一部分加热至350℃至700℃的温度以硬化机械部件的经冷加工的部分的步骤。
[0099]
优选地，经硬化的部分包括机械部件表面的至少一部分。
[0100]
在实施该方法之前，机械部件的经硬化的、即经冷加工和加热的一部分或多部分可以包括一个或多于一个经冷加工的部分。
[0101]
优选地，方法不包括在加热步骤之后实施的步骤。
[0102]
所谓“经冷加工的机械部件”，是指在实施表面冷加工步骤后获得的机械部件。
[0103]
优选地，表面冷加工步骤通过对机械部件表面的至少一部分进行机械加工来实现。
[0104]
表面冷加工也可以通过辊弯进行。优选地，机械加工步骤可以在辊弯步骤之前进行。
[0105]
优选地，表面冷加工步骤以及因此用于实施表面冷加工的机械加工不旨在从机械部件的表面的至少一部分除去或从机械部件中取出材料。
[0106]
优选地，表面冷加工步骤以及因此用于实施表面冷加工的机械加工不从机械部件的表面的至少一部分除去或从机械部件中取出材料。
[0107]
机械加工可以为车削。
[0108]
机械加工可以为棒材车削。
[0109]
根据本发明，车削可以理解为包括在车床上机械加工部件的方法。
[0110]
优选地，方法不包括淬火机械部件。
[0111]
优选地，方法不包括用于松弛机械应力的应力消除退火。
[0112]
本领域技术人员将理解应力消除退火意味着至低于350℃的温度的加热步骤。本领域技术人员知道，应力消除退火的目的是消除在制造部件时积累的残余应力。
[0113]
优选地，加热步骤在整个机械部件上实施。
[0114]
获得步骤可以包括提供机械部件。
[0115]
优选地，机械部件的表面是机械部件的外表面。
[0116]
机械部件可以是旋转部件。
[0117]
机械部件的形状可以是椭圆形、圆锥形、截头圆锥形或圆柱形。
[0118]
机械部件的表面的至少一部分构成机械部件的旋转部分。
[0119]
机械部件的表面的至少一部分的表面是旋转表面。
[0120]
根据本发明，可以认为冷加工率是指物体在塑性变形区中的长度和/或横截面的相对变化。根据本发明，相对变化可以相对于物体的初始状态来定义，这里物体是机械部件，在该机械部件中不进行冷加工。
[0121]
优选地，在加热步骤中，将经冷加工的机械部件表面的至少一部分或机械部件整体加热至350℃至700℃、还优选400℃至680℃、更优选450℃至650℃且仍更优选500℃至600℃的温度。
[0122]
优选地，在加热步骤中，将经冷加工的机械部件表面的至少一部分或机械部件整
体加热至约350℃、还优选400℃、更优选450℃、且仍更优选500℃的温度，和低于700℃、仍优选680℃、仍优选650℃且仍更优选600℃的温度。
[0123]
优选地，机械部件由奥氏体合金组成，奥氏体合金包含50重量％至85重量％的铁、重量百分比或重量百分比之和为8重量％至38重量％的一种或多于一种γ生成元素和小于2重量％、优选小于1重量％的氮。
[0124]
更优选地，该机械部件的化学元素组成与本发明的奥氏体合金的化学元素组成相同。
[0125]
优选地，奥氏体合金不包含镍。
[0126]
优选地，表面冷加工步骤引起包括机械部件表面的至少一部分的机械部件的部分的表面冷加工。
[0127]
优选地，通过实施表面冷加工步骤而获得的与经冷加工的机械部件的表面的至少一部分相对应的非磁性部件表面的至少一部分的冷加工率大于100％、优选107％、还优选114％、优选121％、更优选128％、仍更优选135％且最优选142％。
[0128]
在加热之后，表面层可以沿着从非磁性部件的至少一个部分的表面向非磁性部件内部径向延伸的方向具有硬度梯度，硬度梯度值大于100hv或等于100hv。
[0129]
与经冷加工和加热的机械部件的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分可以具有大于700hv或等于700hv的硬度。
[0130]
优选地，表面层具有沿着从经冷加工的机械部件的至少一部分的表面向经冷加工的机械部件内部径向延伸的方向的大于14％或18％、还优选21％、优选25％、更优选29％、仍更优选32％且最优选35％的冷加工率梯度。
[0131]
通过实施表面冷加工步骤获得的相对于经冷加工的机械部件的表面的至少一部分的冷加工深度可以小于25μm、还优选小于20μm、优选小于15μm、仍优选小于10μm、更优选小于8μm、仍更优选小于7μm、特别有利地小于6μm且最优选小于5μm。
[0132]
优选地，冷加工深度对应于或等于非磁性部件的表面层厚度。
[0133]
在阅读本技术时，直接且明确地表明，加热机械部件的至少一部分的表面的步骤优选在机械部件的表面冷加工步骤之后直接进行。
[0134]
在阅读本技术时，直接而明确地表明，优选地，该方法不包括加热，优选地不包括将在表面冷加工步骤期间形成的非磁性部件的表面层加热至温度大于700℃、优选680℃、还优选650℃、更优选600℃的步骤。
[0135]
加热步骤：
[0136]-可以进行10分钟至400小时、优选20分钟至4小时、还优选30分钟至2小时、更优选1小时的持续时间，和/或
[0137]-可以包括4℃/分钟至400℃/分钟、优选50℃/分钟的温度梯度，和/或
[0138]-可在环境条件下或可控气氛下进行。
[0139]
优选地，在温度上升期间和/或在温度下降期间实现温度梯度。
[0140]
优选地，可控气氛可以是中性气氛。中性气氛可以是不含反应性物质，例如不含氧化性或腐蚀性物质的气氛。可控气氛可以是氮气或稀有气体，例如氩气。
[0141]
根据第一替代方案，获得机械部件的步骤可以包括对车削棒材的至少一部分进行棒材车削以形成机械部件的步骤，机械部件的表面的至少一部分具有大于350hv的硬度和/
或大于50％的冷加工率，其中hv是维氏硬度。
[0142]
根据第二替代方案，获得机械部件的步骤可以包括冷加工原始棒材的至少一部分以形成机械部件的步骤，机械部件的表面的至少一个部分具有大于350hv的硬度和/或大于50％的冷加工率，其中hv是维氏硬度。
[0143]
根据第二替代方案，原始棒材可以为：
[0144]-非冷加工棒材，换言之经退火的棒材，或
[0145]-经冷加工的棒材，或
[0146]-根据第一替代方案或不根据第一替代方案的经车削的棒材。
[0147]
根据第三替代方案，获得机械部件的步骤可以包括对车削棒材的至少一部分进行棒材车削的步骤，和随后对车削棒材的至少一个经车削的部分或车削棒材整体进行冷加工的步骤，以形成包括具有大于350hv的硬度和/或大于50％的冷加工率的机械部件的表面的至少一部分的机械部件，其中hv是维氏硬度。
[0148]
根据第四替代方案，获得机械部件的步骤可以包括冷加工原始棒材的至少一部分或原始棒材整体，和随后棒材车削经冷加工的原始棒材以形成机械部件的步骤，机械部件的表面的至少一个部分具有大于350hv的硬度和/或大于50％的冷加工率，其中hv是维氏硬度。
[0149]
根据第四替代方案，原始棒材可以为:
[0150]-非冷加工棒材，换言之经退火的棒材，或
[0151]-经冷加工的棒材。
[0152]
根据第二替代方案和/或第四替代方案，在冷加工之前，原始棒材的至少一部分包括优选具有大于250hv或等于250hv、优选280hv的硬度和/或大于0％或等于0％、还优选等于0％的冷加工率的表面。根据第二替代方案和/或第四替代方案，在冷加工之前，原始棒材的至少一部分包括优选具有250hv至300hv的硬度和/或等于0％的冷加工率的表面。
[0153]
根据第二替代方案和/或第四替代方案，获得步骤可以包括提供原始棒材的步骤，原始棒材的至少一部分具有大于250hv或等于250hv、优选280hv的硬度和/或大于0％或等于0、还优选等于0％的冷加工率的表面。根据第二替代方案和/或第四替代方案，获得步骤可以包括提供原始棒材的步骤，原始棒材的至少一部分包括具有250hv至300hv的硬度和/或等于0％的冷加工率的表面。
[0154]
根据第二替代方案和/或第三替代方案和/或第四替代方案，在冷加工之前，原始棒材的至少一部分可以包括优选具有大于350hv或等于350hv、优选400hv的硬度和/或大于20％或等于20％、仍更优选大于30％的冷加工率的表面。根据第二替代方案和/或第三替代方案和/或第四替代方案，在冷加工之前，原始棒材的至少一部分可以包括优选具有350hv至400hv的硬度和/或20％至30％的冷加工率的表面。
[0155]
根据第二替代方案和/或第三替代方案和/或第四替代方案，获得步骤可以包括提供原始棒材的步骤，原始棒材的至少一部分包括具有大于350hv或等于350hv、优选400hv的硬度和/或大于20％或等于20％、仍更优选大于30％的冷加工率的表面。根据第二替代方案和/或第三替代方案和/或第四替代方案，获得步骤可以包括提供原始棒材的步骤，原始棒材的至少一部分包括具有350hv至400hv的硬度和/或20％至30％的冷加工率的表面。
[0156]
根据第一替代方案和/或第四替代方案，在棒材车削之前，车削棒材的至少一部分
优选地具有大于325hv或等于325hv、还优选350hv、优选375hv且更优选400hv的硬度，和/或大于15％或等于15％、还优选20％、还优选25％且更优选30％的冷加工率。根据第一替代方案和/或第四替代方案，在棒材车削之前，车削棒材的至少一部分优选地具有350hv至400hv的硬度和/或20％至30％的冷加工率。
[0157]
根据第一替代方案和/或第四替代方案，获得步骤可以包括提供车削棒材的步骤，车削棒材的至少一部分具有大于325hv或等于325hv、优选350hv、还优选375hv且更优选400hv的硬度和/或大于15％或等于15％、还优选20％、更优选25％且更优选30％的冷加工率。根据第一替代方案和/或第四替代方案，获得步骤可以包括提供车削棒材的步骤，车削棒材的至少一部分具有350hv至400hv的硬度和/或20％至30％的冷加工率。
[0158]
根据第一替代方案、第二替代方案、第三替代方案和/或第四替代方案，车削棒材优选为直径校准的棒材。根据第一替代方案、第二替代方案、第三替代方案和/或第四替代方案，车削棒材优选为直径校准的经冷加工的棒材、优选通过拉拔进行冷加工。
[0159]
根据第一替代方案、第二替代方案、第三替代方案和/或第四替代方案：
[0160]-车削棒材和/或经车削的棒材和/或原始棒材和/或经冷加工的原始棒材可以为旋转棒材，和/或
[0161]-车削棒材和/或经车削的棒材和/或原始棒材和/或经冷加工的原始棒材可以为椭圆形；和/或
[0162]-车削棒材和/或经车削的棒材和/或原始棒材和/或经冷加工的原始棒材可以具有圆柱形形状，例如棒或管，和/或
[0163]-车削棒材的至少一部分可以为整个车削棒材和/或原始棒材的至少一部分可以为整个原始棒材，和/或
[0164]-棒材车削步骤可以包括在车削棒材形成旋转表面定义或限定车削棒材的一部分，和/或
[0165]-棒材车削步骤可以包括修饰车削棒材至少一部分的形状，和/或
[0166]-棒材车削步骤可以包括减少车削棒材的至少一部分的直径，和/或
[0167]-减少车削棒材的至少一部分的直径可以包括沿着车削棒材的至少一部分改变直径，和/或
[0168]-在棒材车削前的车削棒材和/或在棒材车削前的原始棒材和/或在棒材车削前的经冷加工的原始棒材优选地具有小于60％、更优选50％的硬度。
[0169]
优选地，棒材车削步骤为机械步骤。优选地，棒材车削步骤的目的是从车削棒材和/或原始棒材和/或经冷加工的原始棒材除去或取出材料。
[0170]
在获得机械部件的步骤期间实施的冷加工步骤和表面冷加工步骤是两个不同的步骤。
[0171]
优选地，根据本发明的冷加工步骤和/或表面冷加工步骤在冷的情况下进行，即在低于50℃、还优选低于30℃的温度，更优选在环境温度或标准温度下进行。
[0172]
优选地，冷加工步骤将棒材和/或经车削的棒材和/或原始棒材的冷加工率增加至少10％、更优选至少15％且最优选至少20％。换言之，在冷加工之前，车削棒材和/或经车削的棒材和/或原始棒材的至少一部分与冷加工之后的经冷加工的车削棒材和/或经冷加工的经车削的棒材和/或经冷加工的原始棒材的至少一部分之间的差优选地大于10％，还优
选地大于15％，并且优选地大于20％。
[0173]
优选地，冷加工原始棒材的至少一部分或车削棒材的至少一部分或车削棒材的至少一个经车削的部分的步骤是拉拔步骤，以减少原始棒材的至少一部分或车削棒材的至少一部分或车削棒材的至少一个经车削的部分的直径。
[0174]
优选地，方法包括平滑步骤以减小机械部件的表面的至少一部分的粗糙度。
[0175]
平滑步骤可以包括修改机械部件的表面的至少一部分的形状。
[0176]
平滑步骤可以为车削步骤。
[0177]
平滑步骤可以在机械部件的全部或部分上实施，例如在机械部件表面的至少一部分上实施。
[0178]
优选地，平滑步骤不旨在明显减小机械部件表面的至少一部分的直径。优选地，平滑步骤不会明显减小机械部件表面的至少一部分的直径。
[0179]
尽管平滑步骤的目的不是除去材料，但是根据本发明平滑步骤被认为是机械加工。
[0180]
优选地，平滑步骤和表面冷加工步骤在相同和/或单个步骤中同时实施。
[0181]
平滑步骤和表面冷加工步骤可以在同一车削步骤期间同时实施。
[0182]
车削步骤可以是辊弯或轧辊抛光步骤。
[0183]
车削步骤可以在整个机械部件上或在机械部件的表面的至少一部分上进行。
[0184]
表面冷加工步骤和平滑步骤可以构成相同的和/或单辊弯或轧辊抛光步骤。
[0185]
优选地，旋转部分和/或精密计时器和/或非磁性部件和/或机械部件和/或与经冷加工和加热的机械部件的表面和/或车削棒材和/或原始棒材的表面的至少一部分相对应的非磁性部件的表面的至少一部分具有与本发明的奥氏体合金相同的化学元素组成。
[0186]
优选地，方法和实施条件有以下效果：
[0187]-产生构成机械部件的合金的晶体结构的转变，导致形成晶体结构，从而导致六方、优选密排六方晶体结构的形成，和/或
[0188]-产生具有六方、优选密排六方晶体结构的沉淀物的外观，和/或
[0189]-导致氮原子，特别是存在于构成机械部件的合金的晶格中的间隙氮原子，在合金的位错的边缘或边缘处迁移，和/或
[0190]-通过溶质原子，特别是氮原子的离析，在经冷加工的合金的面心立方晶体结构中形成堆垛缺陷，产生具有密排六方晶体结构的沉淀物的外观，和/或
[0191]-产生具有硬度梯度的表面层。
[0192]
优选地，部件中重新形成的或未变形的奥氏体相的量取决于加热步骤的持续时间。
[0193]
优选地，大于30％或等于30％的冷加工率是优选的，以便在加热步骤期间使超结构出现在重新形成的或未变形的奥氏体相中。优选地，40％或大于40％、还优选50％的冷加工率是优选的，以便在加热步骤期间使超结构出现在重新形成的或未变形的奥氏体相中。已经观察到，无论加热步骤的持续时间如何，25％的冷加工率都不可能获得这种超结构。
[0194]
优选地，通过该方法获得的非磁性部件的重新形成的奥氏体相的氮浓度低于机械部件的氮浓度。
[0195]
优选地，变形的奥氏体相的氮浓度高于重新形成的奥氏体相的氮浓度。还优选地，
变形的奥氏体相的氮浓度等于或近似等于机械部件的氮浓度。
[0196]
优选地，该方法导致位于与位错相邻的区域中、优选地并且特别是在滑动带处的机械部件的奥氏体相中的氮耗尽。
[0197]
优选地，方法导致氮化物的沉淀。
[0198]
优选地，在加热步骤期间产生机械部件的奥氏体相的氮化物沉淀物和氮耗尽。
[0199]
优选地根据本发明，通过根据本发明的方法获得或可能获得奥氏体合金。
[0200]
优选地，本发明的合金和/或本发明的非磁性部件通过本发明的方法实现。优选地，根据本发明的方法特别适于、还优选地特别设计，以实现根据本发明的合金和/或根据本发明的非磁性部件。因此，根据本发明的方法的任何特征都可以统一到根据本发明的合金和/或根据本发明的非磁性部件中，反之亦然。
附图说明
[0201]
通过阅读非限制性实施方式和实施方案的详细描述以及以下附图，本发明的其他优点和特征将变得明显：
[0202]-图1示出了摆轴的扫描电子显微镜图像，
[0203]-图2示出了在实施现有技术中用于制造硬化精密计时器的方法实施之前和之后，施加0.5kg的负载，由20ap和finemac钢制成的棒材的硬度的示意图，
[0204]-图3示出了经退火的316l钢部件513、经冷加工的316l钢部件511、经退火的无镍合金a1514和经冷加工的无镍合金a1 512中的感生力矩随施加磁场的变化过程，
[0205]-图4示出了放大的图3的曲线511、512和514，
[0206]-图5a和图5b分别是经棒材车削的部件和经棒材车削和平滑的部件的扫描电子显微镜图像，
[0207]-图6是表示对于施加1kg的负载，且加热时间为1小时，由冷加工至85％的冷加工率的合金a1制成的原始棒材和由冷加工为85％的合金a2制成的原始棒材的硬度612随温度变化的过程，
[0208]-图7示出了对于施加1kg的负载，由a1合金组成的棒材在不同的加热温度下，其硬度随冷加工率的变化过程。
[0209]-图8示出了在575℃的加热温度下，由合金a1冷加工至85％冷加工率的棒材在1kg的施加负载下的硬度随加热时间的变化过程，
[0210]-图9a和图9b分别示出了在冷加工然后加热至525℃的温度的a1合金棒材中以及在通过拉拔冷加工然后通过机械加工表面冷加工然后被加热到525℃的温度的al合金棒材中在表面和不同深度处测得的等效硬度hv1，
[0211]-图10示出了通过根据本发明的方法制造的部件的亮场透射电子显微镜图像和晶体学分析，
[0212]-图11是示出通过根据本发明的方法获得的非磁性部件的硬度随机械部件的冷加工率和加热步骤的持续时间变化的曲线图，从该机械部件获得非磁性部件，
[0213]-图12是根据本发明的非磁性部件的横截面的扫描电子显微镜图像，在该横截面上非磁性部件表面层和中心部分是可见的，
[0214]-图13是根据本发明的非磁性部件的表面部分的横截面的扫描电子显微镜图像，
[0215]-图14是根据本发明的非磁性部件的表面部分的横截面的薄膜背散射电子衍射模式下的扫描电子显微镜图像，在其上可以看到重新形成的奥氏体区、超结构和氮化物沉淀物。
具体实施方式
[0216]
由于以下描述的实施方案不是限制性的，如果这种特征的选择足以赋予技术优势或将本发明与现有技术区分开来，则可以特别考虑仅包括所描述的特征的选择、与所描述的其他特征孤立的本发明的替代方案(即使该选择在包括这些其他特征的句子中孤立)。该选择包括至少一个特征，优选在没有结构细节的情况下是功能性的，或者如果该部分单独足以赋予技术优势或将本发明与现有技术区分开来，则具有结构细节的一部分。
[0217]
所述的实施方案涉及旋转的非磁性部件1的制造。在非限制性图示中，所制造的部件可以是如图1所示的摆轮1或摆轴1。图1阐述了传统摆轮的图像。摆轮1是包括旋转轴2的旋转部件。摆轮1的两个端部112中的每一个形成用于形成摩擦区112的枢轴区112。相对于旋转轴2径向测量的枢轴区112的直径约为60μm。
[0218]
为了制造摆轮1和其他应具有特定机械性能、特别是良好的抗冲击、抗断裂、抗变形和耐磨损性能的精密计时器，在现有技术中已知缩写为din 1.1268+pb的商品名为的钢，其包含1重量％的碳、0.4重量％的锰、0.2重量％的硅、0.05重量％的硫、0.2重量％的铅、小于0.03重量％的磷和余量的铁。商品名为缩写为din 1.1268的钢，是20ap的替代品，其包含1重量％的碳、0.5重量％的锰、0.27重量％的硅、0.1重量％的硫、不含铅、低于0.03重量％的磷和余量的铁。
[0219]
在现有技术中，制造摆轮1和其他精密计时器的通常方法是已知的，包括对由20ap钢或finemac钢制成的原始棒材进行机械加工，然后进行硬化热处理。硬化热处理包括加热至温度高于700℃，通常为约800℃，持续15分钟，然后对部件进行水淬火，然后在低于300℃，通常为175℃的温度下回火30分钟，以调整硬度并松弛淬火过程中产生的应力。这种硬化热处理之后是使制造的部件平滑的最后步骤，例如通过旨在改善部件表面光洁度的辊弯。
[0220]
图2示出了在施加0.5kg负载的情况下，在441、442之前和443、444之后，在20ap和finemac钢制成的直径为2mm的棒材上测量的维氏硬度(hv)。棒材441和442分别示出了在实施现有技术的硬化热处理之前20ap钢的原始棒材的硬度，以及在实施硬化热处理之后finemac钢的原始棒材的硬度。这些测量已经从数据(时间-温度)中获得。图2中的棒材443和444分别说明了通过实施现有技术的硬化热处理获得的20ap钢摆轮的硬度和通过实施现有工艺的硬化热治疗获得的finemac钢摆轮的硬度。原始棒材的硬度值为300hv
0.5
的数量级，并且摆轮的硬度小于700hv
0.5
或等于700hv
0.5
。
[0221]
现有技术的合金已经被排除在外，这是由于在对这些合金进行冷加工后出现的过度剩余磁化强度。特别地，现行标准规定，当手表暴露在60高斯的磁场中时，其精密时计的质量不应降低。然而，近几十年来，电磁污染稳步增加，我们的设备和手表现在不断暴露在强磁场中，例如，智能手机现在平均发射80高斯。因此，需要找到替代现有技术的合金的方法。
[0222]
在该研究过程中，发明人观察到，当在根据本发明的方法的条件下使用时，一些奥
氏体合金可以以反直觉的方式用于制造需要大量机械加工和/或硬化的部件。事实上，众所周知，奥氏体合金很难加工，因此当需要大量的机械加工和/或几个机械加工步骤时不被使用。根据本发明，被选择来制造精密计时器的奥氏体合金包括50重量％至85重量％的铁，重量百分比或重量百分比之和为8重量％至38重量％的一种或多于一种γ生成元素。
[0223]
已经评估了冷加工对商品名为的奥氏体合金的剩余磁化强度的影响。这种影响如图3和图4所示。图3和图4示出了奥氏体合金的磁化率，即以emu/g为单位的感应磁矩作为以特斯拉为单位的施加场的函数的过程，以及这些奥氏体合金的剩余磁化率。316l合金包括16重量％至19重量％的铬、9重量％至13重量％的镍、1.5重量％至3重量％的钼、小于2重量％的钼、少于0.01重量％的锰、小于0.03重量％的碳、小于0.005重量％的硫、小于0.003重量％的氮、小于0.002重量％的氧和余量的铁。图3和图4示出了316l在1050℃的温度下退火511 30分钟后和在60％的冷加工率下拉拔316l 513后的感应磁场的过程。316l在以60％的冷加工率下拉拔513后的相对磁导率(记为μr)为8.8，316l在1050℃的温度下退火511 30分钟后的相对磁导率为1.08。值得注意的是，对于经冷加工的316l 513，剩余磁化强度的值大于10emu/g。这些剩余磁化强度值与制表领域的应用不兼容，并且不允许将这种类型的合金用作非磁性部件，特别是用作精密计时器。
[0224]
根据本发明，当在该方法的条件下实施时，与直觉相反且令人惊讶地使用奥氏体合金来制造具有良好机械性能、特别是具有良好的抗冲击性、抗断裂性、抗变形性和耐磨损性的部件。事实上，众所周知，上述现有技术的硬化热处理(加热至750℃以上的温度，然后进行淬火和回火)对奥氏体合金无效。
[0225]
在现有技术中已知，铁基合金的机械性能、特别是良好的抗冲击性、抗断裂性、抗变形性和耐磨损性，是由合金中镍的存在赋予的。根据本发明，发明人惊奇地和反直觉地观察到，当不包括镍的奥氏体合金包含大于0.1重量％和小于2重量％的氮时，以及当它们在根据本发明的方法的条件下使用时，它们可以用于制备需要具有良好机械性能的部件。
[0226]
根据所述的非限制性实施方案，已经选择了两种特定的合金来研究该方法的效果并研究通过根据本发明的方法制造的合金和部件：称为a1的奥氏体合金，其包含0.15重量％至0.25重量％的碳、9.5重量％至12.5重量％的锰、16.5％的铬、0.45重量％至0.55重量％的氮、2.7重量％的钼和余量的铁，以及称为a2的奥氏体合金，其包含21重量％至24重量％的锰、19重量％至23重量％的铬、0.5重量％至1.5重量％的钼、0.9重量％的氮、小于0.08重量％的碳和余量的铁。根据本发明的方法不会导致构成用于实施该方法的机械部件或原始棒材的合金的成分发生任何明显变化。因此，通过实施根据本发明的方法获得的精密计时器包括与构成所使用的机械部件或原始棒材的合金的成分相同的成分(根据所述的非限制性实施例的a1和a2)。
[0227]
冷加工对a1和316l合金的剩余磁化强度的影响如图3和图4所示。曲线512和曲线514分别表示在1050℃的温度下退火30分钟并以72％的冷加工率拉拔后，在合金a1中感应的磁矩的过程。合金a1在以72％的冷加工率拉拔后的相对磁导率μr为1.006，合金a1在1050℃的温度下退火30分钟后的相对磁导率μr为1.002。在图4中注意到，经退火的a1 512合金和经冷加工的a1 514合金的剩余磁化强度值小于1.10-2
emu/g。这些剩余磁化强度值，μr等于1.006和1.002，比316l合金获得的μr等于8.8和1.08的剩余磁化强度值好，并且使根据本发明的奥氏体合金很好地用作非磁性部件、特别是用作精密计时器。
[0228]
根据本发明的优选但非限制性实施方案，该方法包括获得机械部件的步骤，该机械部件的表面的至少一部分具有大于350hv的硬度。机械部件是旋转部件，尤其是实心杆。获得步骤之后是表面冷加工步骤，旨在形成从机械部件的表面朝向机械部件的旋转轴(和对称轴)径向延伸的表面层。表面层厚度通常小于30μm。表面层沿着从冷加工机械部件的表面向冷加工机械部件内部径向延伸的方向呈现冷加工率梯度。冷加工率沿着表面层厚度的变化大于18％。换言之，机械部件的表面的冷加工率与机械部件的中心部分的冷加工率之间的差大于18％。此外，通过实施表面冷加工步骤获得的经冷加工的机械部件的表面的冷加工率大于100％。表面冷加工步骤之后是将经冷加工的机械部件加热至350℃至700℃的温度以硬化机械部件的经冷加工的部件的步骤。
[0229]
根据所述的非限制性实施方案，表面冷加工步骤是车削步骤，该车削步骤除了对机械部件进行表面冷加工之外，还具有降低机械部件表面粗糙度的效果。图5b是经车削的原始棒材的一个端部的图像，然后被表面冷加工并且同时通过辊弯被平滑，辊弯是特定的车削方法。获得的经冷加工和平滑的机械部件的中心线平均粗糙度约为0.05μm。
[0230]
根据所述的非限制性实施方案，该方法的获得步骤包括由合金a1或a2制成的原始棒材制造机械部件。所述获得步骤包括冷加工原始棒材的至少一部分的步骤，和随后棒材车削经冷加工的原始棒材的至少一部分的步骤。该冷加工步骤的目的是增加冷加工原始棒材中的位错密度，从而增加机械部件中的位错密度。经冷加工的原始棒材被称为车削棒材，而经车削的棒材，即经冷加工后再车削的原始棒材，对应于机械部件。在图5a中示出了原始棒材的经棒材车削的端。原始棒材具有直径为2mm至4mm、通常为3mm的线材(或管或棒)的形式，并且具有大约280hv的硬度。值得注意的是，原始棒材或经冷加工的原始棒材不应具有太高的冷加工率，通常低于50％，以便正确地进行棒材车削。
[0231]
根据所述的非限制性实施方案，冷加工原始棒材。冷加工步骤是旨在提高原始棒材硬度的拉拔步骤。冷加工步骤的效果，在该情况下是拉拔，是将原棒材冷加工使冷加工率大于30％。
[0232]
根据所述的非限制性实施方案，以获得如图1所示的摆轴1的特定形状的方式执行棒材车削步骤。特别地，棒材车削步骤旨在在端部112处获得直径为20μm至60μm的经车削的棒材，端部112对应于摆轮1的枢轴区112，并且对于经冷加工和车削并且具有最大直径的原始棒材的部件113，其直径为1.4mm。棒材车削步骤进一步对车削棒材(在拉拔步骤之后获得的棒材)进行冷加工，并基本上改变车削棒材的横截面。因此，机械部件(经冷加工和经车削的棒材)具有沿着其旋转轴2变化的横截面。
[0233]
根据所述的非限制性实施方案，加热步骤在低于700℃的温度下实施一小时，在环境条件下具有50℃/分钟的升温斜坡。根据本发明的方法可以获得与通过现有技术的硬化热处理获得的机械性能相似甚至更好的机械性能，同时消除了在现有技术的淬火热处理中所需的淬火步骤。根据本发明的该加热步骤在低温下进行，特别是与现有技术的硬化热处理的温度相比，这意味着在根据本发明加热步骤之后的部件中不存在应力集中。因此，根据本发明的方法在加热步骤之后不需要回火。
[0234]
参照图6，示出了加热对以85％的比率通过拉拔冷加工的合金a1和a2原始棒材的硬化的影响。图6示出了以85％的冷加工率冷加工的a1合金原始棒材的硬度611和以85％的冷加工率冷加工的a2合金原始棒材的硬度612随加热温度变化的图。加热时间为一小时。加
热对520℃以上的合金a2和650℃以上的合金a1的硬度611和612的影响有所下降。还注意到，优选温度为450℃至640℃，最佳温度为500℃至600℃。
[0235]
参照图7，示出了冷加工率对加热后获得的硬度的影响。图7示出了由a2合金制成的直径为3mm的棒材在不同加热温度下的硬度随冷加工率的变化过程。加热时间为一小时。冷加工是通过拉拔a1合金的原始(未进行冷加工的)棒材来进行的。值得注意的是，加热前棒材的冷加工水平越高，冷加工棒材的硬化程度就越大。因此，为了在机械部件中获得尽可能高的硬度，在实施加热步骤之前尽可能多地对部件进行冷加工是合适的，即加热具有尽可能高冷加工率的部件。此外，这也意味着加热步骤应该优选地作为该方法的最后一个步骤来实施。
[0236]
参考图8，在施加1kg负载的情况下，合金a1复合棒的硬度hv1随加热时间的变化过程如图8所示，其冷加工率为85％。将棒材加热至57℃的温度。值得注意的是，硬度在100小时至300小时的时间内最高。加热45小时后硬度大于800hv，加热3小时后硬度大于700hv。所获得的硬度是加热前棒材的冷加工率和加热前棒材硬度的函数。对于给定的温度和加热时间，加热前棒材的冷加工越高，加热后棒材的硬度就越高。同样，对于给定的温度和加热时间，加热前的棒材硬度越高，加热后获得的棒材硬度也越高。
[0237]
图9a和9b显示了a2合金棒的硬度随硬度测量深度的变化过程。测量深度对应于从棒材的外表面朝向棒材旋转轴(或中心)径向测量的距离。所示硬度为等效hv1硬度，即1kg的负载，通过压痕尺寸为1.5μm的超非压痕硬度测量计算得出。
[0238]
图9a示出了合金a2原始棒材通过拉拔以30％的速率冷加工，然后加热至525℃的温度持续1小时的硬度变化过程。值得注意的是，棒材的硬度在整个勘探深度上是恒定和均匀的。棒材的硬度约为600hv1。
[0239]
图9b列出了对合金a1材棒进行的一系列测量，该合金a1棒通过拉拔以30％的速率冷加工，然后通过机械加工进行表面冷加工，然后加热至525℃的温度持续1小时。在加热棒材之后，注意到冷加工和加热的部件包括具有硬度梯度的表面层，该硬度梯度沿着从部件的外表面向部件的中心部分径向延伸的方向减小。根据所述的非限制性实施例，表面层厚度小于20μm，冷加工和加热部件的表面硬度大于700hv1，中心部分硬度小于400hv1或等于400hv1，表面层硬度梯度大于200hv1。这表明，当接着根据本发明进行加热时，表面冷加工使得可以获得具有硬度梯度的表面层。它还表明，表面冷加工在表面层中产生大于18％的平均冷加工率梯度。中心部分的平均冷加工率与未经表面冷加工(通过机械加工)的棒材的平均冷加工率相同，即小于85％或等于85％，根据本发明的实施方案为30％。平均表面冷加工率大于85％。加工参数不是最优的，可以实现更有效的表面冷加工。
[0240]
根据该方法制造的部件具有这样的硬度梯度的事实意味着该部件的表面硬度远高于该部件的中心部分的硬度。因此，该方法可以获得其中心部分保持一定延展性的部件，因此与整个部件具有均匀和恒定硬度的部件相比，该部件具有更好的抗冲击性、抗断裂性和抗变形性。此外，根据本发明的方法可以根据应用通过调节由获得步骤产生的机械部件的冷加工率来调节制造部件的中心部分的硬度。因此，通过具有比部件表面更具延展性的中心部分，可以使部件具有更好地抗冲击性、抗断裂性和抗变形性。
[0241]
此外，可以提供获得机械部件的步骤，以包括整个部件的冷加工，例如通过以高冷加工率例如大于85％或等于85％拉拔，以进一步增加经制造的部件的硬度。
[0242]
该方法还可以获得具有非常好的表面硬度并因此具有更好的抗冲击性和耐磨性的部件。
[0243]
此外，当使用车削操作进行表面冷加工步骤以对部件进行平滑和表面冷加工时，特别是辊弯或轧辊抛光，这节省了相当多的时间和能量。此外，使用车削来进行表面冷加工步骤也使得可以利用通过平滑产生的部件的冷加工来进一步增加加热后部件的硬度。
[0244]
对通过根据本发明的方法制造的部件进行了亮场透射电子显微镜分析。参考图10，已经确定，制造的部件包括主要以面为中心的立方晶体结构，并且还包括存在密排六方晶体结构，而在加热之前，构成辊弯机械部件的合金a1和a2包括单面中心的立方晶体结构。特别是这种密排六方晶体结构对应于晶体沉淀物的晶体结构，其费雷特直径通常为5nm至80nm。因此，在根据本发明的方法的条件下进行的加热步骤导致构成机械部件的奥氏体合金的至少一些晶粒的晶体结构从面心立方结构改变为密排六方结构。根据本发明的合金的优点和效果，特别是在机械性能方面，至少部分是由观察到的晶体结构的改变所赋予的。
[0245]
本发明人还观察到氮原子存在于构成根据本发明的方法制造的部件的奥氏体合金的位错周围。根据本发明的合金的优点和效果，特别是与机械性能有关的优点和作用，至少部分是由由于位错周围存在氮原子而制造的部件中位错的迁移率降低所赋予的。
[0246]
图11至图14所示的结果是从根据本发明所述的方法获得的非磁性部件获得的。用于获得非磁性部件的机械部件是直径3.2mm的棒材，由klein公司销售的商品名为108和108和108unss29108的合金制成。由21重量％至24重量％的锰、19重量％至23重量％的铬、0.5重量％至1.5重量％的钼、0.9重量％的氮、0.25重量％的铜、小于0.08重量％的碳、小于0.75重量％的硅、小于0.03重量％的磷、小于0.1重量％的硫、小于0.1重量％的镍和余量的铁组成，铁的重量百分比使得完成组合物以产生100％的总重量百分比。108合金由carpenter销售。108由21重量％至24重量％的锰、19重量％至23重量％的铬、0.5重量％至1.5重量％的钼、0.9重量％的氮、0.01重量％的硫、0.25重量％的铜、0.1重量％的镍、0.75重量％的硅、0.08重量％的碳、0.03重量％的磷和余量的铁组成，铁的重量百分比使得完成组合物以产生100％的总重量百分比。108和108合金都获得了相同的结果。
[0247]
图11示出了通过使用根据本发明的方法获得的非磁性部件的硬度hv1的过程。横轴表示加热步骤的持续时间(小时)，纵轴表示所获得的磁性部件的硬度hv1。加热步骤在575℃下进行。图11示出了机械部件的冷加工率的影响以及加热时间对所获得的非磁性部件的硬度的影响。研究了三种冷加工率：25％、42％和85％。注意到，机械部件的冷加工率越高，所得到的机械部件的硬度就越大。
[0248]
冷加工步骤会产生位错。这些位错形成氮化物沉淀物的颗粒内和颗粒间成核位点。此外，这些位错在加热步骤期间加速氮化物沉淀物的沉淀。因此，位错有助于增加合金的硬化。
[0249]
此外，根据本发明，在热处理之前的冷加工使得在必须低于700℃的温度下，优选在650℃或低于650℃的温度下获得沉淀成为可能。通常，这种沉淀是在远高于700℃的温度下观察到的。此外，在热处理之前的冷加工可以在更短的加热时间内获得大量沉淀。
[0250]
此外，已经观察到，在575℃下，对于42％的冷加工率和48小时的加热时间，变形的
奥氏体相的体积与重新形成的奥氏体相体积的比例约为50％。还观察到，在575℃下，对于85％的冷加工率和978小时的加热时间，变形的奥氏体相的体积与重新形成的奥氏体相体积的比例为0％。这表明在这种条件下不再存在任何经冷加工的奥氏体相。
[0251]
此外，已经观察到，在575℃下加热一小时，已经可以测量到部件的显著硬化。这尤其是由于氮化物的沉淀和重新形成的奥氏体的存在。
[0252]
在图12中，观察到非磁性部件的表面层和中心部分。这两个部分是清晰可见和可区分的。在重新形成的奥氏体区内也观察到氮化铬析出。因此，根据本发明的方法可以获得具有易延展的中心部分和坚硬表面层的非磁性部件。
[0253]
图13示出了包括γ’和γ”相的重新形成的奥氏体区3和包括y相的变形的奥氏体区4。
[0254]
图14示出了通过根据本发明的方法获得的非磁性部件的微观结构，其中以85％的冷加工率进行冷加工，然后在575℃下加热978小时。可以观察到γ’相的重新形成的结构域5，其氮浓度耗尽，与机械部件的氮组成相比，通常小于0.4％。还可以观察到cr2n
0.91
氮化物的沉淀物6的存在。最后，还注意到γ”相的上部结构7的存在。
[0255]
还观察到合金晶粒的尺寸小于1μm。还注意到氮化物沉淀物7的尺寸小于100nm。
[0256]
当然，本发明不限于刚刚描述的实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以对这些实施例进行许多改变。
[0257]
因此，在前面描述的实施例的可组合替代方案中:
[0258]-获得机械部件的步骤包括：
[0259]
·
对车削棒材的至少一部分或原始棒材的至少一部分进行棒材车削以形成机械部件的步骤，或者
[0260]
·
冷加工原始棒材的至少一部分或车削棒材的至少一部分以形成机械部件的步骤，和/或
[0261]-非磁性部件是精密计时器，和/或
[0262]-非磁性部件是叉轴或擒纵齿轮，和/或
[0263]-本发明提供了非磁性部件由于其非磁性和/或硬度特性和/或抗摩擦学特性和/或抗断裂性的用途，和/或
[0264]-获得步骤包括将车削棒材的至少一部分进行棒材车削的步骤，和随后对车削棒材的至少一个经车削的部分进行冷加工以形成机械部件的步骤，
[0265]-平滑步骤可以是辊弯或轧辊抛光步骤，和/或
[0266]-奥氏体合金包含大于8重量％的铬，和/或
[0267]-奥氏体合金包含大于0.1重量％的氮，和/或
[0268]-奥氏体合金的γ生成元素包含8重量％至30重量％的锰和/或0重量％至10重量％的钴，
[0269]-奥氏体合金包括重量百分比或重量百分比之和为10重量％至35重量％的一种或多于一种非γ生成元素，
[0270]-奥氏体合金的非γ生成元素可以包含0重量％至35重量％的铬和/或0重量％至8重量％的钼和/或0重量％至2重量％的硅和/或0重量％至x重量％的钛和/或0重量％至x重量％的铌和/或0重量％至x重量％的钨和/或0重量％至1.5重量％的硫，和/或
[0271]-加热步骤：
[0272]
·
持续时间为10分钟至400小时，和/或
[0273]
·
包括4℃/分钟至400℃/分钟的温度梯度，和/或
[0274]
·
在可控气氛下进行，和/或
[0275]-硬度梯度值大于100hv或等于100hv，和/或
[0276]-车削步骤是辊弯或轧辊抛光步骤。
[0277]
此外，本发明的不同特征、形式、替代方案和实施例可以根据各种组合彼此关联，只要它们不是彼此不兼容或排斥的。

技术特征：
1.一种包含奥氏体合金的非磁性部件，所述奥氏体合金包含50重量％至85重量％的铁、重量百分比或重量百分比之和为15重量％至35重量％的一种或多于一种γ生成元素和0.1重量％至2重量％的氮；所述奥氏体合金具有包括多数立方晶体结构和存在六方晶体结构的晶体结构，和非磁性部件包括沿着从非磁性部件的至少一部分的表面向非磁性部件内部径向延伸的方向的硬度梯度，硬度梯度值大于100hv或等于100hv，其中hv为维氏硬度。2.根据权利要求1所述的非磁性部件，其中非磁性部件表面的至少一部分具有大于700hv或等于700hv的硬度。3.根据权利要求1或2所述的非磁性部件，其中表面层从非磁性部件表面的至少一部分向非磁性部件内部径向延伸一段距离，延伸的距离称为表面层厚度，其小于30μm。4.根据前述权利要求中任一项所述的非磁性部件，其包括从表面层向非磁性部件内部延伸的中心部分，所述中心部分具有小于600hv或等于600hv的硬度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的非磁性部件，其中非磁性部件为精密计时器。6.根据前一项权利要求所述的非磁性部件，其中计时器为摆轮、叉轴或擒纵齿轮。7.根据权利要求1至6中任一项所述的非磁性部件由于其非磁性和/或硬度特性和/或摩擦学特性和/或抗断裂性和/或回弹性的用途。8.一种用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的非磁性部件的方法，所述方法包括：-获得机械部件的步骤，机械部件表面的至少一部分具有大于350hv的硬度，其中hv为维氏硬度，和然后-表面冷加工以形成从机械部件表面的至少一部分向机械部件内部径向延伸的表面层的步骤；表面层包括沿着从非磁性部件的至少一部分的表面向非磁性部件内部径向延伸的方向的冷加工率梯度，冷加工率梯度值大于14％，和然后-将经冷加工的机械部件表面的至少一部分加热至350℃至700℃的温度以硬化机械部件的一个或多于一个经冷加工的部分的步骤；表面层在加热后具有沿着从非磁性部件的至少一部分的表面向非磁性部件内部径向延伸的方向的硬度梯度，硬度梯度值大于100hv或等于100hv。9.根据权利要求8所述的方法，其中加热步骤：-持续时间为10分钟至400小时，和/或-包括4℃/min至400℃/min的温度梯度，和/或-在环境条件下实施。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中获得机械部件的步骤包括：-对车削棒材的至少一部分进行棒材车削以形成机械部件的步骤，或-冷加工原始棒材的至少一部分以形成机械部件的步骤。11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中获得机械部件的步骤包括：-对车削棒材的至少一部分进行棒材车削的步骤，和随后冷加工车削棒材的至少一个经车削的部分以形成机械部件的步骤，或者-冷加工原始棒材的至少一部分的步骤，和随后棒材车削经冷加工的原始棒材的至少一部分以形成机械部件的步骤。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中冷加工原始棒材的至少一部分或车削棒材的至少一部分或车削棒材的至少一个经车削的部分的步骤是拉拔步骤，以减小原始棒材的至少一部分或车削棒材的至少一部分或车削棒材的至少一个经车削的部分的直径。13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其包括平滑步骤以降低机械部件表面的至少一部分的粗糙度。14.根据权利要求13所述的方法，其中平滑步骤和表面冷加工步骤在单个步骤中同时进行。15.根据权利要求13或14所述的方法，其中表面冷加工步骤和平滑步骤是辊弯或轧辊抛光。

技术总结
包含奥氏体合金的非磁性部件，奥氏体合金包含50重量％至85重量％的铁、重量百分比或重量百分比之和为15重量％至35重量％的一种或多于一种γ生成元素和小于2重量％的氮。奥氏体合金具有包括占主导的立方晶体结构以及存在六方晶体结构的晶体结构。非磁性部件包括沿着从非磁性部件的至少一部分的表面向非磁性部件内部径向延伸的方向的硬度梯度，硬度梯度值大于100HV或等于100HV。值大于100HV或等于100HV。值大于100HV或等于100HV。


技术研发人员：帕斯卡尔
受保护的技术使用者：孔塞伊斯创新科技公司
技术研发日：2021.12.22
技术公布日：2023/10/15