AT396118B

AT396118B - Metallegierung

Info

Publication number: AT396118B
Application number: AT0028089A
Authority: AT
Original assignee: Haynes Int Inc
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1993-06-25
Also published as: GB2215737A; FR2626893B1; IT8919364A0; CH676607A5; FI890471A0; GB8902742D0; NL8900314A; SE505535C2; IT1228309B; FI94062C; FI94062B; FR2626893A1; HK21197A; NO173065C; DE3903682A1; SE8803982L; CA1311374C; GB2215737B; NO890558L; US4853185A

Description

AT396118B

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Metallegierungen, die wesentliche Mengen Eisen, Nickel und Chrom enthalten, speziell auf eine sorgfältig ausgewogene Zusammensetzung, die für die Verwendung in korrosiver Umgebung bei hoher Temperatur geeignet ist.

Es wurde vielfach versucht, Legierungen zu entwickeln, die hohe mechanische Festigkeit, niedrige Kriechgeschwindigkeit und gute Beständigkeit gegenüber Korrosion bei verschiedenen Temperaturen aufweisen. In der US-PS 3,627,516 berichten Bellot undHugo, daß die Herstellung von Legierungen mit mechanisch»Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit durch Beifügen von etwa 30 % bis 35 % Nickel, 23 % bis 27 % Chrom und relativ wenig Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Phosphor und Schwefel gut bekannt war. Die mechanischen Eigenschaften dieses Legierungstyps wurden durch Zusatz von Wolfram und Molybdän verbessert. Bellot und Hugo verbesserten diese Legierung weiter durch Zusatz von Niob im Bereich von 0,20 % bis 3,0 Gew.-%. Zwei Jahre später lehrten sie in der US-PS 3,758,294, daß hohe mechanische Festigkeit, niedrige Kriechgesch windigkeitundgute Korrosionsbeständigkeit in derselben Art von Legierung durch Beifügen von 1,0 % bis 8,0 % Niob, 03 % bis 4,5 % Wolfram und 0,02 % bis 0,25 % Stickstoff (Gew.-%) erreicht werden konnten. Beide Patentschriften lehren einen Kohlenstoffgehalt der Legierung im Bereich von 0,05 % bis 0,85 %.

Bellot und Hugo scheinen sich nicht mit der Warmformbarkeit und Verarbeitbarkeit ihr» Legierungen beschäftigt zu haben. Es ist gut bekannt, daß Kohlenstoffgehalte von mehr als 0,2 % die Warmformbarkeit und Verarbeitbarkeit stark beeinträchtigen. Viele der von Bellot und Hugo offenbarten Legierungen haben mehr als 030 % Kohlenstoff. Die Ansprüche beider Patente ford»n etwa 0,40 % Kohlenstoff. Wegen dies» hohen Kohlenstoffgehalte sind solche Legierungen schwer warmzuformen, zu v»arbeiten oder zu reparieren.

Gemäß der US-PS 3,627,516 versuchen Bellot und Hugo die Verwendung teurer Legierungselemente wie Wolfram und Molybdän zu vermeiden, um die mechanischen Eigenschaften durch Zusatz von 0,20 % bis 3,0 % Niob zu v»bessem. Doch in der US-PS 3,758,294 finden sie später, daß Wolfram notwendig ist, um gute Schweißbarkeit und leichte Beständigkeit gegen Karburierung zu erreichen. Also ist die Lehre von Bellot und Hugo, daß Wolfram, obwohl teuer, notwendig ist, um gute Schweißbarkeit bei einer korrosionsbeständigen Legierung zu erreichen.

Kohlenstoff undWolframsowieandereFestlösungsverfestigerwieMolybdän werden in Legierungen der Ni-Cr-Fe-Familie verwendet, die im allgemeinen 15 bis 45 % Nickel und 15 bis 30 % Chrom haben, um Festigkeitbei hohen Temperaturen zu bieten. Die Verwendung von wesenüichen Mengen Kohlenstoff und Festlösungsverfestigem beeinflußt die th»mische Stabilität ungünstig, vermindert die Beständigkeit gegen Temperaturwechsel und »höht üblicherweise die Kosten des Produktes übermäßig. Ausscheidungshärtung ist normalerweise entweder limitiertauf Verbesserungen der Festigkeit bei relativ niedrigen Temperaturen oder hat damit verbunden Probleme bei d» thermischen Stabilität und Verarbeitbarkeit.

Zusätzlich zu diesen Erwägungen hinsichtlich der Festigkeit, haben Legierungen aus dies» Familie gemäß dem Stande derTechniknurdurchschnittlicheKorrosionsbeständigkeitbeihohen Temperaturen in aggresiverUmgebung wie solcher, die Kohlenwass»stoffe, C02, CO und Schwefelv»bindungen enthält

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fe-Ni-Cr-Legierung mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und verbesserter Warmformbarkeit durch Zusatz ein» sorgfältig kontrollierten Menge Stickstoff und der Bereitstellung von Stickstoff, Niob und Kohlenstoff in einer definierten Beziehung. Vorzugsweise wird Niob so zugesetzt, daß es bis zu 1 % der Legierung umfaßt, um komplexe Carbonitridv»bindungsteilchen zu bilden, die entstehen, während die Legierung in Betrieb ist, und die Verfestigung fördern. Niob »höht auch die Stickstofflöslichkeit in d» Legierung, was höheren Stickstoffgehalt in der Legierung »laubt, um höhere Festigkeit zu erhalten. Die Gegenwart stärk»»Nitridbildner wie Aluminium und Zirkonium ist limitiert, um übermäßige anfängliche grobe Nitridbildung während der Legierungsherstellung zu vermeiden und folgenden V»lust der Festigkeit. Chrom ist in Mengen üb» 12 % enthalten, um adäquate Oxidationsbeständigkeit und Stickstofflöslichkeit zu gewährleisten. In Gegenwart von Niob, Vanadin oder Tantal in der Legierung, wird eine kleine Menge Titan gute V»festigungswirkung haben (nicht üb» 030 % Ti). Es können bis zu 3,0 % Silicium zugesetzt werden, um die Oxidationsbeständigkeit zu optimieren, doch fällt die Festigkeit bei mehr als etwa 1 % Si deutlich ab. Es sind also zwei Klassen von Legi»ung»i möglich: Bis zu 1 %Simitausgezeichnet»Festigkeitund 1-3 % Simit geringerer Festigkeitundbesser»Qxidationsbeständigkeit

Die v»liegende Legierung ist eine Fe-Ni-Cr-Legierung, die vorzugsweise 25 %-45 % Nickel und 12 % bis 32 % Chrom enthält. Insbesondere sollte die Zusammensetzung innerhalb dieser Bereiche liegen: - bis zu 2,0 % max. - bis zu 1,0 % max. - bis zu 5 % max. - bis zu 0,02 % max. • bis zu 03 % max. - bis zu 5 % max. - bis zu 0,1 % max.

Mn Al Mo/W B Zr Co Y, La, Ce, REM

Ni - 25 % bis 45 %

Cr - 12 % bis 32 %

Nb - bis zu 0,10 bis 2,0 % (min. 9 x Kohlenstoffgehalt) Ti - bis zu 030 % max.

Si - bis zu 3% max.

Ni - 0,05 bis 0,50% C - 0,02 bis 0,20% -2-

AT396118B und der Rest Eisen und typische Verunreinigungen

Der StickstoffindieserLegierungwirktalsFestlösungsverfestigerundals zusätzlicher Verfestigungsmechanismus werden im Betrieb Nitride ausgeschieden. Der Stand der Technik involviert Legierungen mit im allgemeinen zu wenig Nickel, um eine stabile austenitische Matrix zu bieten, wenn sie thermischer Langzeitalterung im Betrieb bei 5 erhöhten Temperaturen unterworfen wird. Stickstoff stabilisiert die austenitische Struktur, doch wenn wenig«* als 25 % Nickel enthalten sind, verarmt die Matrix an Stickstoff, abgereichert, wenn Nitride während des Betriebes bei Temperaturen Ober S38 °C präzipitieren, und die Legierungen werden anfällig für Versprödung aus Sigma-Phasen-Ausscheidung. Um dies zu vermeiden, enthalten unsere Legierungen mehr als 25 % Nickel, vorzugsweise mehr als 30% Nickel. 10 Es ist bekannt, daß Titan in Gegenwart von Stickstoff in einer Eisenbasislegierung nicht wünschenswerte, grobe

Titannitridteilchen bilden wird. Diese Nitride bilden sich während der Herstellung da Legierung und tragen wenig zur Festigkeitbei erhöhterTemperatur im Betrieb bei. Der Ausschluß von Titan aus diesem Legierungstyp verhindert die Verarmung an Stickstoff in der festen Lösung auf die beschriebene Art, bietet aber keine optimale Verfestigung. Es wurde nun gefunden, daß in Gegenwart von Niob, Vanadin oder Tantal in da Legierung eine sehr kleine Menge 15 Titan gute Verfestigungswirkung hat, solange es nicht mehr als 0,20 % Ti sind. Wie Fachleute auf diesem Gebiet erkennen werden, können Niob, Vanadin oder Tantal, die eine etwas größere Affinität zu Kohlenstoff als zu Stickstoff haben, dieser Art von Legioung zugesetzt werden, um die Stickstofflöslichkeit zu ahöhen ohne die Mehrheit des Stickstoffes als grobe Nitridprimär- oder stickstoffreiche Carbonitrid-Teilchen abzureichon. Mehr als 2,0 % Niob sind wegen ihrer Neigung zur Bildung ungünstiger Phasen wie F^Nb-Laves Phase oder Ni^Nb-orthorhombische 20 Phase nicht wünschenswert Aus diesem Grund wird ein Niob-zu-Kohlenstoff-Verhältnis von zumindest 9 zu 1, im allgemeinen aber weniger als 2,0 % vorgeschlagen. Ohne Niob oder eine äquivalente Menge an Vanadin oder Tantal böte da Zusatz von Stickstoff nicht so viel Festigkeit Um ähnliche Ergebnisse zu erreichen, sollte man das halbe Gewicht an Vanadin oda das doppelte Gewicht an Tantal verwenden, wenn sie für Niob substituiert waden.

Es können bis zu 3,0 % Silicium zugesetzt werden, um die Oxidationsbeständigkeit zu optimioen. Bei mehr als 25 1 % Silikum sinkt jedoch die Festigkeit bedeutend. Man kann also für ausgezeichnete Festigkeit bis zu 1 % Si verwenden oder 1 %-3 % Si vorsehen, um geringere Festigkeit, aber bessere Oxidationsbeständigkeit zu ahalten. Starke Nitridbildner wie Aluminium und Zirkonium sind limitiert, um übermäßige Bildung grober Nitride während der Herstellung der Legierung zu vermeiden und anschließenden Verlust anFestigkeitim Betrieb,Chrom ist zu mehr als 12 % enthalten, um sowohl adäquate Oxidationsbeständigkeit als auch adäquate Stickstofflöslichkeit zu bieten. 30

Beispiel I:

Um den Einfluß von Niob in dieser Legierung zu bestimmen, wurde eine Legierung hergestellt mit der nominal«) Zuamm«isetzung ναι 33 % Ni, 21 % Cr, 0,7 % Mn, 0,5 % Si, 0,3 % Al, plus Kohlenstoff, Stickstoff, Titan undNiob wie in da Tabelle 1 angeführt, der Rest Eisen. Diese Legierungen wurden untersucht, um die Zeit zu bestimmen, die 35 für 1 % Kriechen unta drei Temperatur- und Spannungsbedingungen erforderlich ist Die Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle 1 dargelegt

Diese Daten zeigen, daß Ti bevorzugt N bindet gegenüber Kohlenstoff, unter Bildung von TiN, mit möglicha-weise etwas Ti(C,N). Nb bindet C bevorzugt gegenüber N, solange das C/Nb-Verhältnis relativ konstant ist N ist verfügbar für die Bildung ναι verfestigenden Cr^N- und NbN-Präzipitaten, oder um Festlösungsverfesigung zu 40 bieten. So sind die Festigkeiten in den Legierungen C, D und E nahezu gleich. Man beachte, daß der Zusatz von Stickstoff zum Ersatz von Kohlenstoff zu mehr als 2:1 ohne Nb die Festigkeit wenig verbessert, wie die Legierung«i A und F gegenüber Legierung E zeigen. Einfaches Zusetzen von Nb zu eina Legioung, die Ti enthält, veibessert die Festigkeit nicht nennenswert wie der Vergleich von Legierung G mit Legierung A zeigt Schließlich zeigten die Legierungen mit Titan gehalten von 0,40 und 0,45 schlechte Eigenschaften, was vermuten läßt, daß so hohe 45 Titangehalte ungünstig sind.

Tabelle 1 - Nb vs Ti

Nominal (%): Fe-33 % Ni-21 % Cr-0,7 % Mn-0,5 % Si-0,3 % Al 50 % andere Elemente Zeit zu 1 % Kriechen (Stunden für zwei Proben)

Legierung £ N Ti Mh 760 °C/89.57 MPa 816 °C/68.9 MPa 871°C/48.23 MPa A .07 .01 .40 .05 1, 1 1. 1 1. 2 B .06 .20 .31 .05 4, 5 - - C .05 .20 .01 .46 12, 18 9, 10 34, 55 D .09 .19 .01 1,00 13, 15 7, 8 34, 41 E .02 .19 .01 .26 7, 14 9, 11 32, 32 3-

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Fortsetzung Tabelle 1 - Nb vs Ti

Nominal (%): Fe-33 % Ni-21 % Cr-0,7 % Mn-0,5 % Si-0,3 % Al % andere Elemente Zeit zu 1 % Kriechen (Stunden für zwei Proben) Lsgisoing £ u Ti m 760 °C/89.57 MPa 816 °C/68.9 MPa 871^/48.23 MPa F .01 .19 .01 .05 2, 4 1, 2 8, 10 G Beispiel Π: .08 .04. .45 .48 1, 2 2, 5

Die Witknng von Stickstoff und Kohlenstoff wird in Tests mit verschieden«! Legierungen untersucht, die gleich«! Nickel-, Chrom-, Mangan-, Silicium- und Aluminiumgehalt haben wie die Eisenbasislegierungen von Beispiel I und Kohlenstoff-, Stickstoff-, Titan- und Niobgehalte wie in den Tabellen 2 und 2A dargelegt

Die Daten in Tabelle2zeigen, daßdieFestigkeit mitsteigendem (C+N) steigt FürguteHochtemperaturfestigkeit sind mehr als 0,14 % „freies“ (C+N) notwendig. Bei einem Niobgehalt von 0,20 %, einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 % und einem Stickstoffgehalt von 0,02 % (Minimalwerte gelehrt von Beilot und Hugo), ist das „freie“ (C+N)= 0,05 %, was nicht ausreichend ist für gute Festigkeit Um das erforderliche Minimum von 0,14 % „freiem“ (C+N) zu erhalten, sind bei 0,05 % Kohlenstoff wenigstens 0,11 % Stickstoff erforderlich. Bei einem Niobgehalt von 0,50% und einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 % sind mehr als 0,15 % Stickstoff erforderlich, um mehr als 0,14 % „freies“ (C+N) zu erhalten. Wenn Kohlenstoff auf 0,10 % erhöht wird, bei gleichem Niobgehalt, ist noch mehr als 0,10 % Stickstoff erforderlich, um den gewünschten Gehalt an „freiem“ (C+N) zu erhalten. Schließlich ergibt sich bei einem dritten Niobgehalt von 1,0 % noch eine Beziehung zwischen Kohlenstoff und Stickstoff. Mit 0,05 % Kohlenstoff sind mehr als 0,20 % Stickstoff erforderlich, damit freies (C+N) mehr als 0,14 % beträgt. Bei C= 0,10 % ist dann N von mehr als 0,15 % erforderlich. Und bei C= 0,15 % ist dann N von mehr als 0,10 % erforderlich. Folglich muß für die Erreichung von akzeptabler

Nb

Festigkeit (C+N) größer als 0,14 % + — sein. 9

Tabelle 2A zeigt, daß die thermische Stabilität von Zusammensetzungen mit hohen (C+N)-Gehalten schwach sein kann. Um adäquate Stabilität zu halten, sollte das „freie“ (C+N) weniger als 0,29 sein. Daher muß (C+N) Nb weniger als 0,29 % + — sein. Daher sind die kritischen Bereiche für (C+N) bei vier Niobgehalten 9 folgendermaßen:

Ml (C+N) min. (%) (C+N) max. (%) 0J25 0,17 032 0,50 0,20 0,35 0,75 0,22 0,37 1,00 0,25 0,40

Tabelle 2

Einfluß von (C+N) und ..freiem“ (C+N) auf die Festigkeit

Stunden zu 1 % Kriech«!

Charge £ & m. 31 C+N freies (C+N)* 871 °C/4833 MPa 7984-1 .08 .08 .47 .07 .16 .09 12 20883 .04 .12 .48 .01 .16 .10 8 21283 .09 .14 .98 .01 .23 .12 9 7483 .08 .14 .51 .17 .22 .11 19 5785 .08 .14 .51 .07 .22 .14 25 5485 .06 .18 .52 .08 .24 .16 33 8784 .07 .16 .49 .05 .23 .16 40 8284 .08 .16 .48 .02 .24 .18 35 8884 .09 .27 .51 .07 .36 .28 88 8984 .09 .40 .50 .05 .49 .42 94 4-

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Tabelle 2A

Einfluß von (C+N) & freiem“ (C+N) auf die thermische Stabilität

Expon. bei 760 °C

Charge £ IS Nb li C+N freies fC+N)* 1000 Std. Rest-RT-Dehnung (%) 22584 .08 .04 .48 .45 .12 .00 40 7984-2 .05 .07 .48 .20 .12 .01 38 7984-1 .08 .08 .47 .07 .16 .09 34 7483 .08 .14 .51 .17 .22 .11 29 5785 .08 .14 .51 .07 .22 .14 32 5485 .06 .18 .52 .08 .24 .16 32 8784 .07 .16 .49 .05 .23 .16 24 8284 .08 .16 .48 .02 .24 .18 24 8884 .09 n .51 .07 .36 .28 25 5885 .08 .29 .49 .08 .37 .29 11 8984 .09 .40 .50 .05 .49 .42 14 »Freies (C+N) = [c--] + [n--] 9 3,5

Beispiel ΠΙ:

Die Bedeutung von Titan sieht man anhand von Kriechdaten für die Legierungen I, K, L und M, die ähnliche Basismaterialien haben wie die anderen untersuchten Legierungen. Die Kriechdaten für diese Legierungen, die bei 760 °C und 89,57 MPa untersucht wurden, sind in Tabelle 3 angeführt. In dieser Tabelle sind die Legierungen nach steigendem Titangehalt geordnet Diese Daten zeigen, daß Titan günstig ist. Doch zeigen die Daten von Tabelle I eine obere Titangrenze von 0,20 %, die nicht überschritten werden soll.

Tabelle 3 - Bedeutung von Ti

Nominal (%): Fe-33 % Ni-21 % Cr-0,7 % Mn-0,5 % Si-0,3 % Al-0,005 % B % andere Elemente Durchschnittl. Std. zu 1 % Kriechen bei 760 °C. 89.57 MPa

Legierung £ 21 Nb (Stunden) K .08 .18 null .49 35 L .08 .16 .02 .48 47 I .08 .14 .07 .51 92 M .08 .14 .17 .51 59

Beispiel IV:

Silicium ist ein wichtiger Bestandteil dieser Legierung. Sein Einfluß wird in der Tabelle 4 gezeigt Die Daten in dieser Tabelle zeigen, daß Silicium sorgfältig kontrolliert werden muß, damit man optimale Eigenschaften erhält Niedrige Gehalte sind gut Wenn jedoch die Siliciumgehalte etwa 2 % erreichen und überschreiten, sinkt das Verhalten deutlich. Dies wird offensichtlich durch Siliciumnitrid verursacht das in steigenden Mengen gebildet wird, wenn der Siliciumgehalt steigt

Tabelle 4 - Bedeutung von Si

Nominal (%): Fe-33 % Ni-21 % Cr-0,7 % Mn-0,5 % Si-0,3 % Al-0,005 % B

Zeit zu 1 % Kriechen (Stunden) % andere Elemente 760 °C/89,57 MPa 871 °C/48,23 MPa 982°C/17,23 MPa Legierung £ N li Si 13 R 13 R 1% R I .08 .14 .07 .57 81 951 23 179 43 160 -5-

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Fortsetzung Tabelle 4 - Bedeutung von Si

Nominal (%): Fe-33 % Ni-21 % Cr-0,7 % Mn-0,5 % Si-0,3 % Al-0,005 % B

Zeit zu 1 % Kriechen ('Stunden') % andere Elemente 760 °C/89,57 MPa 871 °C/48,23 MPa 982°C/17,23 MPa

Legierung £ Ii Si 13 R 13. E 13 R I 104 948 27 214 160 402 N .07 .12 .02 1,40 61 592 25 321 216 672 40 640 10 in 0 .08 .15 .06 1,96 3 73 3 58 112 315 4 79 4 56 206 547 P .08 .14 .08 2,41 4 55 2 47 138 470 2 49 2 48 137 512

Beispiel V;

Die in Tabelle 5 gezeigten Daten zeigen, daß die Gegenwart von Zirkonium bei 0,02 % die Kriechzeit dramatisch reduziert. Wenn der Aluminiumgehalt sich 1,0 % nähert, wird ein ähnliches Ergebnis erreicht.

Tabelle 5 - Nachteilige Wirkungen von Al&Zr

Nominal (%): Fe-33 % Ni-21 % Cr-0,5 % NB-0,7 % Mn-0,005 % B % andere Elemente Durchschnittl. Std. zu 1 % Kriechen bei 760 °C/89.57 MPa

Legierung £ N Si Δ! Zr (Stunden! Q .08 .14 .60 .24 null 59 R .08 .14 .61 .86 null 13 S .07 .12 1,40 .28 null 49 T .07 .21 1,48 .28 .02 7

Basierend auf den Daten aus den Tabellen 1 bis 5 haben wir die Legierungen I und zwei andere Legierungen, U und V, ausgewählt, um die Kriechdaten in der Tabelle 6 zu bieten.

Die Legierungen I und V sind im Vergleich mit Legierungen des Standes der Technik günstig hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, wie in den Tabellen 7,8 und 9 gezeigt.

Tabelle 6 - Nb vs Ti

Nominal (%): Fe-0,5 % Nb-0,7 % Mn-0,5 % Si-0,3 % Al-0,005 % B % andere Elemente Zeit zu 1 % Kriechen (Stunden)

Legierung m & £ N 760 °C/89.57 MPa &Ί 00 5t CJ o Γ ΟΟΙ 982 °C/1723 MPa I 34,0 20,8 .08 .14 92 25 83 U 403 203 .06 .18 60 33 119 V 39,8 30,0 .07 .16 77 40 274

Tabelle 7

Vergleichseigenschaften (Blech)

Streckgrenze (x 6,89 MPa)

Legierung I Legierung,v 8Q0H 253MA 6Q1 21Q m RT 41 49 35 51 42 32 38 649 °C 26 27 22 24 38 17 21 -6- AT396118B Fortsetzung Tabelle 7

Vergleichseigenschaften (Blech)

Streckgrenze (x 6,89 MPa)

Legierung I Legierung V 800H 253MA ÖQ1 210 m 760 °C 24 28 20 22 39 15 18 871 °C 20 25 13 16 16 12 11 982 °C 11 10 8 - 9 6 6 Dehnung (%) RT 42 45 46 51 47 46 649 °C 42 50 45 48 50 39 - 760 °C 45 40 62 44 41 73 - 871 °C 61 35 56 - 65 69 - 982 °C 56 66 83 - 86 54 -

Tabelle 8

Vergleichseigenschaften (Blech)

Raumtemperatur-Eigenschaften nach 1000 Stunden auf Temperatur

Exponierungstemperatur Legierung I Legierung V 800H 601 310 649 °C ZF 98 116 88 127 86 SG 41 57 38 76 37 D 35 30 38 31 41 760 °C ZF 94 121 83 106 100 SG 39 62 34 51 41 D 32 24 41 37 21 871 °C ZF 90 108 78 91 84 SG 35 48 30 38 35 D 33 32 39 45 23 wie geglüht ZF 99 108 82 95 81 SG 41 49 36 42 32 D 42 45 46 47 46 ZF=Zugfestigkeit (x 6,89 MPa); SG = Streckgrenze (x 6,89 MPa); D = Dehnung (%).

Tabelle 9

Vergleichseigenschaften (Blech)

Spannungs-Riß-Lebensdauer (Stunden) Legierung I Legierung V 800H 253MA 601 310 316 760 °Cy89,57 MPa 949 551 104 110 205 10 95 871 °C/48,23 MPa 196 194 88 40 98 5 21 Kriechlebensdauer (Stunden bis 1 %) 760 °C/89,57 MPa 92 77 3 18 46 1 871 °C/48,23 MPa 25 40 8 10 29 1 -

Anhand der zuvor diskutierten Daten wurde festgestellt, daß eine Legierung bestehend aus 25 bis 45 % Nickel, etwa 12 bis 32 % Chrom, zumindest einem aus der Gruppe 0,1 % bis 2,0 % Niob, 0,2 % bis 4,0 % Tantal und 0,05 % bis 1,0 % Vanadin, bis zu etwa 0,20 % Kohlenstoff und etwa 0,05 % bis 0,50 % Stickstoff, wobei der Rest Eisen plus Verunreinigungen ist, gute Warmformbarkeits- und Verarbeitbarkeitseigenschaften hat, vorausgesetzt -7-

Claims

AT396118B Nb (C+N)p ist größer als 0,14 % und kleiner als 0,29 %. Wie zuvor festgestellt, ist (C+N)p=C+N--In Versionen 9 dieser Legierung, in denen Vanadin und Tantal separat oder in Kombination für einen Teil oder das gesamte Niob Nb V Ta substituiert werden, ist (C+NV definiert als C+N------Silicium 9 4,5 18 kann der Legierung zugesetzt werden, übersteigt jedoch vorzugsweise 3 Gew.-% nicht Bis zu 1 % Silicium hat ausgezeichnete Festigkeit, während 1 % bis 3 % Silicium geringere Festigkeit aber höhere Oxidationsbeständigkeit hat Titan kann ebenfalls zugesetzt werden, um die Kriechbeständigkeit zu verbessern. Es sollten jedoch nicht mehr als 0,20 % Titan verwendet werden. Mangan und Aluminium können zugesetzt werden, um die Beständigkeit gegen Umweltbedingungen zu erhöhen, sollten aber im allgemeinen auf wenig»’ als 2,0 % respektive 1,0 % limitiert sein. Bor, Molybdän, Wolfram und Cobalt können in mäßigen Mengen zugesetzt werden, um die Festigkeit bei erhöhter Temperatur weiter zu erhöhen. Ein Borgehalt von bis zu 0,02 % wird die Kriechfestigkeit erhöhen, doch höhere Gehalte werden die Schweißbarkeit merkbar beeinträchtigen. Molybdän und Wolfram werden zusätzliche Festigkeit ohne bedeutenden Verlust der thermischen Stabilität bis zu etwa 5 % bieten. Höhere Gehalte werden meßbaren Verlust der thermischen Stabilität hervorrufen, können aber bedeutende weitere Verfestigung bis zu einem gemeinsamen Gehalt von etwa 12 % bieten. PATENTANSPRÜCHE 1. Metallegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie - in Gewichtsprozent - etwa 25 % bis 45 % Nickel, etwa 12 % bis 32 % Chrom, zumindest eines aus der Gruppe 0,1 % bis 2,0 % Niob, 0,2 % bis 4,0 % Tantal und 0,05 % bis 1,0 % Vanadin, bis zu etwa 0,20 % Kohlenstoff, etwa 0,05 % bis 0,50 % Stickstoff enthält, der Rest Eisen plus Verunreinigungen ist, und (C+N)p größer als 0,14 % und weniger als 0,29 % ist, wobei (C+N)p als Nb V Ta (C+N)p = C+N------definiert ist. 9 4,5 18
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiters zumindest eines aus der Gruppe bis zu 1 % Aluminium, bis zu 0,2 % Titan, bis zu 3 % Silicium, bis zu 2 % Mangan, bis zu 5 % Cobalt, bis zu insgesamt 5 % Molybdän und Wolfram,bis zu 0,02 % Bor, bis zu 0,2 % Zirkonium und bis zu insgesamtO.l % Yttrium, Lanthan, Cer und andere Seltenerdmetalle enthält.
3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 30 % bis 42 % Nickel, etwa 20 bis etwa 32 % Chrom, eines aus der Gruppe 0,2 % bis 1,0 % Niob, 0,2 % bis 4,0 % Tantal und 0,05 % bis 1,0 % Vanadin, etwa 0,02 % bis 0,15 % Kohlenstoff enthält.
4. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiters zumindest eines aus der Gruppe bis zu 1 % Aluminium, bis zu 3 % Silicium, bis zu 2 % Mangan, bis zu 0,02 % Bor, bis zu 0,2 % Zirkonium, bis zu 5,0 % Cobalt, bis zu insgesamt2,0 % Molybdän plus Wolfram und bis zu insgesamt 0,1 % Yttrium, Lanthan, Cer undandere Seltenerdmetalle enthält.
5. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch wirksamen Zusatz von Titan bis zu 0,20 % enthält
6. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch Molybdän und Wolfram im gemeinsamen Gewichtsprozentbereich 2,0 % bis 12 % enthält.
7. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch zumindest eines aus der Gruppe bis zu 0,5 % Aluminium, bis zu 0,1 % Titan, 0,25 % bis 1,0 % Silicium, 0,35 % bis 1,2 % Mangan, bis zu 0,015 % Bor und bis zu insgesamt 0,1 % Yttrium, Lanthan, Cer und andere Seltenerdmetalle enthält -8- AT 396 118 B
8. Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch 1,0 % bis 3,0 % Silicium enthält.
9. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Molybdän und Wolfram im gemeinsamen Gewichtsprozentbereich von 2,0 % bis 12 % enthält.
10. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 1,0 % bis 3,0 % Silicium enthält
11. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 0,25 % bis 1,0 % Silicium enthält
12. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Gußstück hergestellt wird.
13. Metallegierung, dadurch gekennzeichnet, daß sie - in Gewichtsprozent · etwa 30 % bis 42 % Nickel, etwa 20 % bis 32 % Chrom, zumindest eines aus der Gruppe 0,2 % bis 1,0 % Niob, 0,2 % bis 4,0 % Tantal und 0,05 % bis 1,0 % Vanadin, bis zu 0,2 % Kohlenstoff, etwa 0,05 % bis 0,50 % Stickstoff, bis zu 0,2 % Titan enthält und der Rest Eisen plus Verunreinigungen ist wobei (C+N)p größer als 0,14 % und weniger als 0,29 % ist wobei Nb V Ta Ti (C+N)p als (C+N)p = C------+ N--definiert ist 9 4,5 18 3,5
14. Legierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiters zumindest eines aus der Gruppe bis zu 1 % Aluminium, bis zu 3 % Silicium, bis zu 2 % Mangan, bis zu 0,02 % Bor, bis zu 0,2 % Zirkonium, bis zu 5,0 % Cobalt bis zu insgesamt 2,0 % Molybdän plus Wolfram und insgesamt bis zu 0,1 % Yttrium, Lanthan, Cer, und andere Seltenerdelemente enthält
15. Legierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch Molybdän und Wolfram im gemeinsam«! Gewichtsprozentbereich von 2,0 % bis 12 % enthält.
16. Legierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest eines aus der Gruppe bis zu 0,5 % Aluminium, bis zu 0,1 % Titan, 0,25 % bis 1,0 % Silicium, 0,35 % bis 1,2 % Mangan, bis zu 0,015 % Bor und bis zu insgesamt 0,1 % Yttrium, Lanthan Cer und andere Seltenerdmetalle enthält
17. Legierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch etwa 1,0 % bis 3,0 % Silicium enthält -9-