AT219286B

AT219286B - Hitzebeständige und dauerstandsfeste Nickel-Chromlegierungen

Info

Publication number: AT219286B
Application number: AT393060A
Authority: AT
Original assignee: Mond Nickel Co Ltd
Priority date: 1959-05-27
Filing date: 1960-05-24
Publication date: 1962-01-25

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Hitzebeständige und dauerstandsfeste Nickel-Chromlegierungen 
 EMI1.1 
 
 EMI1.2 
 
 EMI1.3 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Sowohl Kobalt als. auch Chrom bilden mit dem Nickel feste Lösungen, die die Dauerstandsfestigkeit durch den erstgenannten Vorgang erhöhen. Auch das   Wolfram. fördert   die Dauerstandsfestigkeit als ein Ergebnis der Härtung in fester Lösung und möglicherweise auch durch den zweiten Vorgang, infolge Ent- . stehung einer mit einem Teil des Nickels gebildeten ausgeschiedenen Phase. Titan und Aluminium verbessert die Dauerstandsfestigkeit nach dem zweitgenannten Vorgang infolge Bildung einer ausgeschiedenen Phase vom Typus   Ni (Al.   Ti) mit einem Teil des Nickels. Bor und Zirkon verzögern den Anfang des Zerfalles und nachfolgenden Bruches dieser Legierungen, wenn sie Spannungen bei hohen Temperaturen unterworfen werden und erhöhen dadurch ihre Lebensdauer unter bestimmten Bedingungen von Spannung und Temperatur.

   Es ist also denkbar, dass das Zirkon das Formfüllungsvermögen dieser Legierungen verbessert und dazu beiträgt, die Güte dürftig gefüllter Güsse, im besonderen von Turbinenschaufeln zu verbessern. Im allgemeinen enthalten die Legierungen auch Kohlenstoff, weil es bekannt ist, dass sie stabile Karbidphasen bilden, die eine wesentliche Rolle   Inder Beherrschung   ihrer Eigenschaften bilden. Silizium, Mangan und Eisen begünstigen nicht die Dauerstandsfestigkeit, können jedoch als zufällige Verunreinigungen bis zu den dargelegten Mengen anwesend sein. 



   Einige Beispiele erfindungsgemässer Legierungen sind unten in Tafel 1 angegeben, die auch den oben angegebenen Wert der f (TiCoCr) zeigen. 



   Tafel l 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Legierung <SEP> Zusammensetzung <SEP> in <SEP> % <SEP> Lebensdauer <SEP> in <SEP> Stunden
<tb> Nr. <SEP> C <SEP> Zr <SEP> Al <SEP> Cr <SEP> Co <SEP> Ti <SEP> W <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Fe <SEP> B <SEP> Nif <SEP> (TiCoCr) <SEP> bei <SEP> 11 <SEP> kg/mm2
<tb> 9600C <SEP> 9800C <SEP> 
<tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 4 <SEP> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 05Rest <SEP> +27 <SEP> 160 <SEP> 87 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> +11 <SEP> IM <SEP> 70
<tb> 
 
Die unten in Tafel 2 aufgezeigten Ergebnisse zeigen, wie die Lebensdauer der Legierungen innerhalb der Zusammensetzung der festgesetzten Grenzen vermindert werden, wenn der Wert der f (TiCoCr) geringer als 0 ist. 



   Tafel 2 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Legierung <SEP> Zusammensetzung <SEP> in <SEP> % <SEP> Lebensdauer <SEP> in <SEP> Stunden
<tb> Nr. <SEP> C <SEP> Zr <SEP> Al <SEP> Cr <SEP> Co <SEP> Ti <SEP> W <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Fe <SEP> BNif <SEP> (TiCoCr) <SEP> bei <SEP> 11 <SEP> kg/mm"
<tb> 9600C <SEP> 9800C <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 5Rest-36 <SEP> 50 <SEP> 25
<tb> 4 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 4 <SEP> 20 <SEP> 10 <SEP> 4 <SEP> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 5-39 <SEP> 47 <SEP> 21
<tb> 
 Werden Nickel-Chromlegierungen im Gasturbinenbau verwendet, korridieren sie oftmals wegen der 
 EMI2.3 
 
Ein Mass für diein einer Mischung, welche   751o   Natriumsulfat und   251o   Natriumchlorid enthält und es ist unerwünscht,

   wenn die Legierungen unter diesen Bedingungen mehr als 5   mg/cm   an Gewicht verlieren. Es wurde ge- funden, dass dieser Bedingung Legierungen innerhalb der Grenzen der oben angegebenen Zusammensetzung genügen, wenn diese dem Verhältnis   f (TiCoèr) > 0   und auch dem Verhältnis   fverlust (TiCocr) < 0   entsprechen, wobei 
 EMI2.4 
 
Die Werte dieser Funktion sind in Tafel 3 für die Legierungen 1 und 2 mit dem entsprechenden Gewichtsverlust im oben mitgeteilten Korrosionsversuch angegeben.

   Es scheint, dass beide Legierungen meiden Verhältnissen genügen. 

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 Tafel 3 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Legierung <SEP> Nr. <SEP> fVerlust(TiCoCr) <SEP> Gew.verlust <SEP> mg/cm2
<tb> 1 <SEP> -4, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> -3, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 
 
Es ist auch wünschenswert, dass die unter den strengen Bedingungen bei sehr hohen Temperaturen beanspruchten Legierungen bei Raumtemperatur entsprechend verformbar sein sollen. Vorzugsweise überschreitet ihre Dehnung bei Raumtemperatur im Zugversuch 4%, ehe der Bruch eintritt. 



   Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemässen Legierungen, vorausgesetzt, dass sie auch den Ver- 
 EMI3.2 
 
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> genügen <SEP> fDehnunBfDehung(TtCoCr)=-0,0181.%Ti.%Co.%Cr <SEP> + <SEP> 0, <SEP> 0437. <SEP> % <SEP> Cr. <SEP> *Co <SEP> 
<tb> +0,2753. <SEP> %Ti.%Co+0,3125.%Ti.%Cr
<tb> -0,6406.%Co-1,25.%Cr-7,625.%Ti <SEP> + <SEP> 28, <SEP> 75,
<tb> 
 auch bei Raumtemperatur befriedigende Dehnungen besitzen. 



   Die Werte von fDehnung (TiCoCr) für die Legierungen 1 und 2 sind in Tafel 4 enthalten, der zu entnehmen ist, dass die Legierung 2, welche dem Verhältnis genügt, eine Dehnung besitzt, die bei Raumtemperatur grösser als 4% ist, während die Legierung   1,   welche dem Verhältnis nicht genügt, eine Dehnung besitzt, die unter   4jk   gelegen ist. 



   Tafel 4 
 EMI3.4 
 
<tb> 
<tb> Legierung <SEP> Nr. <SEP> fDehnung(TiCoCr) <SEP> Dehnung <SEP> in <SEP> % <SEP> bei <SEP> Raumtemperatur
<tb> 2 <SEP> +1, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 62 <SEP> 
<tb> 1 <SEP> -1. <SEP> 8 <SEP> 2,25
<tb> 
 
Die   erfindungsgemässen   Legierungen sind in erster Linie für ihre Verwendung im Gusszustand bestimmt. 



  Es wurde jedoch gefunden, dass gewisse Legierungen warmverformt werden können und in verarbeitetem Zustand nach einer geeigneten Wärmebehandlung unter Ausscheidung einer   NL, (Ti, Al)   Phase verarbeitet werden können. Einzelne,   8-le   Kobalt und   1,     5-3% Titan   enthaltende Legierungen besitzen im verarbeiteten   Zut tant   bei erhöhten Temperaturen ein gutes Kriechverhalten. 



   Eine geelgnete Wärmebehandlung besteht im Erhitzen der Legierungen durch   l 1/2 Stunden bei     12000C, Luftabkühlung   auf Raumtemperatur, hierauf Erhitzen durch 16 Stunden bei 10500C und nach- 
 EMI3.5 
 
2%9600C eine Lebensdauer von 172 Stunden besitzt, während die kein Kobalt und   4%   Titan enthaltende Legierung 1 unter den gleichen Bedingungen eine Lebensdauer von nur 15 Stunden Lesitzt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
 EMI3.6 
 
 EMI3.7 
 
<tb> 
<tb> Wolfram, <SEP> 3, <SEP> 5-4, <SEP> 5%f(TiCoCr)=-0,8.%Ti.%Co.%Cr <SEP> + <SEP> 10, <SEP> 4. <SEP> %Ti. <SEP> %Co <SEP> + <SEP> 1, <SEP> 13. <SEP> % <SEP> Ti. <SEP> %Cr <SEP> 
<tb> +1, <SEP> 75. <SEP> %Co.%Cr-19,2.%Co-11.%Cr+8,4.%Ti+ <SEP> 123.
<tb>

Claims

2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Gehalte an Titan, Kobalt und <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 EMI4.2 <tb> <tb> solche <SEP> sind, <SEP> dass <SEP> ffyerlfVerlust(TiCoCr)=-0,057.%Ti.%Co.%Cr+1,325.%Ti.%Co <SEP> + <SEP> 3, <SEP> 944.%Ti.%Cr <tb> +0, <SEP> 228. <SEP> %Co.%Cr-5,32.%Co-15,762.%Cr <tb> -80. <SEP> 225.%Ti+319,25. <tb> 3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehalte an Titan, Kobalt und Chrom solche sind, dass fDehnung (TiCoCr) > 0, wobei EMI4.3 <tb> <tb> fDehnung <SEP> (TiCoCr)=-0,0181.%Ti.%Co.%Cr+0,0437.%Cr.%Co <tb> +0, <SEP> 2753. <SEP> %oTi. <SEP> % <SEP> Co <SEP> + <SEP> 0, <SEP> 3125. <SEP> %Ti.%Cr <tb> -0. <SEP> 6406.%Co-1,25.%Cr-7,625.%Ti+28,75. <tb> EMI4.4 Kobalt und 1, 5-3% Titan enthält.

5. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 20% Chrom, le Kobalt, 8% Wolf- ram, 2% Titan, Aluminium, 0, 1% Kohlenstoff, 0,05% Bor, 0,5% Zirkon, Rest Nickel, enthält.

6. Legierung nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zirkon ganz oder teilweise durch die doppelte Gewichtsmenge Hafnium ersetzt ist.