AT408665B - Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik - Google Patents
Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik Download PDFInfo
- Publication number
- AT408665B AT408665B AT0156200A AT15622000A AT408665B AT 408665 B AT408665 B AT 408665B AT 0156200 A AT0156200 A AT 0156200A AT 15622000 A AT15622000 A AT 15622000A AT 408665 B AT408665 B AT 408665B
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- nickel
- based alloy
- elements
- chromium
- mpa
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 10
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 10
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 6
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- WGACMNAUEGCUHG-VYBOCCTBSA-N (2s)-2-[[(2s)-2-[[(2s)-2-acetamidopropanoyl]amino]propanoyl]amino]-n-[(2s)-6-amino-1-[[(2s)-1-[(2s)-2-[[(2s)-1-[[(2s)-5-amino-1-[[(2s)-1-[[(2s)-1-[[(2s)-6-amino-1-[[(2s)-1-amino-3-(4-hydroxyphenyl)-1-oxopropan-2-yl]amino]-1-oxohexan-2-yl]amino]-3-hydroxy- Chemical compound CC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCCN=C(N)N)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@H](C(N)=O)CC1=CC=C(O)C=C1 WGACMNAUEGCUHG-VYBOCCTBSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 108010074544 myelin peptide amide-12 Proteins 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910019590 Cr-N Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019588 Cr—N Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 nitrogen form chromium nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/053—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 30% but less than 40%
Description
AT 408 665 B
Die Erfindung betrifft eine kriechfeste korrosionsbeständige Nickelbasislegierung für Anwendungen in der Hochtemperaturtechnik.
An metallische Werkstoffe, insbesondere für Warmarbeitswerkzeuge, für Komponenten von Gasturbinen und Motoren, für Elemente im Ofenbau sowie in der chemischen Industrie, werden in zunehmendem Maße erhöhte mechanische und korrosionschemische Anforderungen bei Einsatztemperaturen von über 900°C gestellt. Der Korrosionsbeanspruchungen wegen, aber auch im Hinblick auf die Festigkeit und die Zeitstandseigenschaften des Werkstoffes eignen sich chromhaltige Nickelbasislegierungen gut für einen Einsatz bei höchsten Temperaturen.
Eine Nickelbasislegierung mit der Kurzbezeichnung NiCr 7030 entsprechend DIN-Werkstoff-nummer 2.4658 gilt als hitzebeständig und wird für Heizleiter, Ofenbauteile und dergleichen eingesetzt. Obwohl ein derartiger Werkstoff je nach Silizium- und Aluminiumgehalt gute Oxidationsbeständigkeit besitzt, weist dieser jedoch geringe Festigkeit und niedrige Dauerstandseigenschaften sowie hohe Kriechwerte bei Einsatztemperaturen um 1000°C auf.
Aus der DE 4411228 C2 ist eine hochwarmfeste Nickelbasislegierung bekannt geworden. Diese hochwarmfeste, oxidationsbeständige, massiv aufgestickte, warm- und kaltverformbare Nickelbasislegierung besteht im wesentlichen aus (in Masse-%) 0,001 bis 0,15 Kohlenstoff, 0,10 bis 3,0 Stickstoff, 25,0 bis 30,0 Chrom, mehr als 0,3 bis 1,2 Stickstoff, 0,001 bis 0,01 Bor, 0,01 bis 0,5 Yttrium, Cer, Lanthan, Hafnium und Tantal, einzeln oder in Kombination, Rest Nickel mit einem Anteil von mindestens 64,0 %. Durch den Kohlenstoffgehalt kann zwar eine Mischkristallverfestigung erreicht werden, die hauptsächlich wirksamen Elemente obiger Legierung im Hinblick auf die Hochtemperatureigenschaften sind jedoch Chrom und Stickstoff. Chrom und Stickstoff bilden Chromnitride, welche die Zeitstandsfestigkeit verbessern, wobei Stickstoff zusätzlich eine Mischkristallverfestigung erbringt. Mit der Legierung gemäß DE 4411228 C2 erscheinen deutlich verbesserte Zeitstandsfestigkeits- und Warmfestigkeitswerte erreichbar.
Bei den bekannten Nickelbasiswerkstoffen, die in zunehmendem Maße höheren Beanspruchungen ausgesetzt werden, treten im Temperaturbereich zwischen 900°C und 1200°C ein sogenanntes Kriechen des Werkstoffes unter Belastung und eine Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei zyklischer Beanspruchung auf. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Mangel zu beseitigen und eine verbesserte Nickelbasislegierung für Hochtemperaturanwendungen zu schaffen.
Diese Aufgabe löst eine kriechfeste korrosionsbeständige Nickelbasislegierung bestehend aus in Gew.-% 0,0015 bis 0,60 Kohlenstoff (C) 0,20 bis 0,90 Stickstoff (N) 22.0 bis 32,0 Chrom (Cr) 5.0 bis 20,0 Elemente der Gruppe 4,5 und 6 des Periodensystems ausgenommen Cr 0,03 bis 3,0 Aluminium (AI) 0,4 bis 3,0 Silizium (Si) bis 0,15 Elemente der Gruppe 3 des Periodensystems ausgenommen Actinide bis 0,60 Mangan (Mn) bis 14,8 Eisen (Fe) bis 0,01 Bor (B) max 0,014 Phosphor (P) max 0,004 Schwefel (S) min 51 Nickel (Ni) und/oder Cobalt (Co) und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin begründet, daß im Werkstoff bei Temperaturen bis 1200°C ein Korngrenzengleiten durch stabile Ausscheidungen in den Komgrenzenbereichen weitgehend verhindert und eine gesteigerte Mischkristallverfestigung erreicht werden. Weiters ist die Haftfestigkeit der Chrom-Spinelle oder dergleichen Schichten an der Oberfläche erhöht, wodurch eine verbesserte Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit der Teile gegeben ist.
Nachfolgend sollen die Wirkung und Wechselwirkung der Elemente der erfindungsgemäßen 2
AT 408 665 B
Nickelbasislegierung näherbeschrieben werden.
Die Elemente der Gruppe 4,5 und 6 (ausgenommen Chrom), das sind im wesentlichen Titan (Ti), Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf), Vanadin (V), Niob (Nb), Tantal (Ta), Molybdän (Mo) und Wolfram (W) wirken mischkristallverfestigend und besitzen unterschiedliche Aktivitäten bezüglich der nichtmetallischen Elemente Kohlenstoff und Stickstoff. Ta und Nb bilden beispielsweise thermisch hochstabile Nitride, hingegen ist die Stickstoffaffinität der starken Karbidbildner Mo und W gering. Es hat sich gezeigt, daß die Elemente der Gruppe 4,5 und 6 (ausgenommen Cr) mit einer Konzentration im Werkstoff von mindestens 5, höchstens jedoch 20 Gew.-% teilweise festigkeitssteigernd im Atomgitter der Matrix eingelagert sind und teilweise Nitrid- und/oder Karbonitridausscheidungen bilden, welche die Korngrenzenfestigkeit erhöhen und somit eine Komgrenzengleiten bei Temperaturen über 1000°C erschweren. Weiters verhindern die Ausscheidungen ein Kornwachstum bei diesen Bedingungen wirkungsvoll.
Ein Ausmaß der Mischkristallverfestigung kann dabei durch den Kohlenstoffgehalt und den Gehalt an starken Karbidbildnem eingestellt werden. Ist beispielsweise der Kohlenstoffanteil der Legierung gering, werden die stark karbidbildenden Elemente verstärkt im Kristallgitter der Mischkristalle eingebaut und verspannen dieses.
Ein weiterer entscheidender Vorteil der erfmdungsgemäßen Legierung besteht darin, daß die oben angeführten Elemente, insbesondere die Elemente Mo und W, die peritektische Umwandlung der Il-Phase durch Substitution von Cr-Atomen zu höheren Temperaturen verschieben und dadurch eine Stabilisierung der Il-Ausscheidungen unter Anwendungsbedingungen bewirkt wird. Eine mit steigender Temperatur bei etwa 1000°C stattfindende Umwandlung γ + π -* γ + ε entsprechend γ + Cr13Ni7N4 -* γ + Cr2N in Ni-Cr-N- Legierungen, welche mit einer Volumsänderung von etwa 1 x 10'3 % verbunden ist, wird beispielsweise, wie aus Tabelle 1 ersehen werden kann, durch eine Mo-Konzentration von 4 Gew.-% auf eine Temperatur von über 1210°C angehoben. Bei zyklischer Temperaturbeaufschlagung und Materialbeanspruchung sind durch den Zusatz von zum Beispiel Mo Volumsänderungen auch bei hohen Einsatztemperaturen nicht gegeben, was eine Verbesserung der Hochtem-peraturkorrosions-Beständigkeit bewirkt, weil keine Initiation zum Abplatzen von Teilen der Chrom-Spinell-Oberflächenschicht vorliegt.
Kohlenstoff mit einem Gehalt von größer als 0,0015 Gew.-% fördert die Nitrid- und Karbonitrid-bildung, entzieht jedoch bei einem Gehalt von größer als 0,6 Gew.-% der Legierung zu große Mengen an karbidbildenden Elementen, was einer Matrixverfestigung entgegenwirkt. Bevorzugt werden Kohlenstoffgehalte von 0,16 bis 0,5 Gew.-%.
Wenn in günstiger Weise der Verhältniswert Stickstoff - zu Kohlenstoffgehalt in der Legierung im Bereich von 0,5 bis 5,5, vorzugsweise 1,0 bis 4,0, gegebenenfalls 1,0 bis 3,0, liegt, werden besonders wirkungsvolle und stabile Karbonitridausscheidungen gebildet und eine effiziente Mischkristallverfestigung erreicht.
Um eine möglichst stabile π-Phase bei hohen Verwendungstemperaturen des Werkstoffes, a-ber auch gleichzeitig eine wirksame Mischkristallhärtung zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn die Nickelbasislegierung eine Summenkonzentration von Molybdän und Wolfram in Gew.-% gemäß dem Zusammenhang
W
Mo + — = 3,0 bis 10, vorzugsweise 4,0 bis 8,0 aufweist.
Bevorzugt werden Chromgehalte in Gew.-% von 25 bis 30. Zur Minimierung der Hochtemperaturkorrosion ist es wichtig, daß der Werkstoff mindestens 0,03 Gew.-% AI und mindestens 0,4 Gew.-% Si enthält. Höhere Gehalte als 3,0 Gew.-% AI führen zu einem nachteiligen Ausscheidungsverhalten, zu Spannungsrissen und zu einer Grobkornbildung und höhere Gehalte als 3,0 % Si verschlechtern die Warmverformbarkeit der Legierung.
Die Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen kann gesteigert werden, wenn der Werkstoff mit Elementen der Gruppe 3 des Periodensystems, das sind Scandium (Sc), Yttrium (Y) Lanthan (La) und Lantanide bis zu einer Konzentration von 0,15 Gew.-% legiert ist. Dabei sind Gehalte zwischen 0,01 und 0,12 Gew.-% bevorzugt.
Im folgenden soll die Erfindung weiter erläutert werden:
Nickelbasislegierungen mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung können mit Hilfe der 3
AT 408 665 B
Druckmetallurgie, bei welcher die flüssige Schmelze bis zur Erstarrung derselben unter hohem Druck gehalten wird, (z. B. DESU- Verfahren) oder pulvermetallurgisch hergestellt werden. Bei Anwendung einer PM-Technologie wird erst ein Metallpulver mit den gewünschten Gehalten an metallischen Elementen hergestellt, anschließend dieses Pulver über die Gasphase bei erhöhter Temperatur aufgestickt und heißisostatisch gepreßt.
Eine Verformung des Guß- oder Sinterblockes erfolgt meist nach einer Homogenisierung des Materials bei 1250 °C bei einem Umformen bei 1200°C. Dabei werden Korngrößen von 35 bis 80 μίτι und Nitridausscheidungen mit einem Durchmesser von 1 bis 5 μίτι im Werkstoff erstellt.
Wie früher erwähnt, wird die Umwandlungstemperatur der Il-Phase durch eine Anwesenheit von Elementen der Gruppe 4,5 und 6 (außer Cr) erhöht. In Tab. 1 sind die ermittelten Auflösungsund Bildungstemperaturen, die Zusammensetzung der Il-Phase und jene des - Mischkristalles für eine Mo-freie Ni-Cr-N- Legierung und für solche mit einem Mo-Gehalt von 4 und 8 Gew.-% sowie eine mit 4 Gew.-% W angegeben. Bei Konzentrationen von 8 Gew.-% Mo und 0,7 Gew.-% N liegen beispielsweise beide Temperaturwerte für eine π <-»· ε-Umwandlung über 1300°C.
Die Il-Phase weist dabei einen erniedrigten Chromgehalt von 45 Gew.-% bei einer Molybdänkonzentration von 11 Gew.-% auf. Der γ-Mischkristall besitzt bei einer verminderten Nickelkonzentration erhöhte Chromwerte von 29 Gew.-% und einen Molybdängehalt von 6,5 Gew.-%.
Tab. 1.: Einfluß des Molybdän- und Wolframgehaltes auf das Intervall der γ + Cr2N Umwandlungstemperatur ΔΤ (Dilatometer - Untersuchungen)
Chemische Zusammensetzung [Gew. %] Ni 30Cr 0,9N Ni 30Cr 4W 0,7N Ni 30Cr 4Mo 0,7N Ni 30Cr 8Mo 0,7N ΔΤ (Erwärmen) 1120-1185°C 1160-1180°C 1210-1280°C >1300°C ΔΤ (Abkühlen) 1180-1195°C 1180-1240°C 1260-1280°C >1300°C π-Phase 42Ni 41 Ni 41 Ni 43Ni Zusammensetzung [Gew. %] 58Cr 53Cr 4,5W 51 Cr 8Mo 45Cr 11 Mo γ-Matrix 77Ni 68Ni 69Ni 65Ni Zusam mensetzung [Gew. %1 23Cr 26Cr 5W 28Cr 3,5Mo 29Cr 6,5Mo
Die Tabelle 2 zeigt die chemische Zusammensetzung von erfindungsgemäßen Legierungen (Leg. 1 bis 5) und Vergleichslegierungen (Leg. 6 bis 9).
In Tabelle 3 sind die mechanischen Eigenschaften der Legierungen bei 800°C. bei 1000°C und bei 1100°C angeführt.
Im Vergleich ist festzustellen, daß durch die erfindungsgemäßen legierungstechnischen Maßnahmen die 0,2% Dehngrenzen (Rp0,2) des Werkstoffes wesentlich erhöht sind und die Bruchdehnung (A) jeweils geringere Werte aufweist. Gegenüber dem Stand der Technik ist insbesondere die Kriechfestigkeit bei 1% Dehnung der Nickelbasislegierungen nach der Erfindung wesentlich verbessert.
Die Beständigkeit gegen Hochtemperaturkorrosion war bei den erfindungsgemäßen Legierungen um etwa 16% (Legierung 3 um mehr als 22%) gegenüber jenen des Standes der Technik verbessert. 4 5 10 15 20 25 30 35 in O) ιο (Λ lo lo t- CO c c <D (1) O) CD c c 3 3 ,— i_ <υ © ro σ> © 0) 40 c ω O) c 3 45 50
AT 408 665 B (0 to m 00 o CO 00 <J> v- CO CM o o (D p"· o O v* o o o o o o o o o o o o £ + l 00 1 1 r- 1 1 -Q x— CD co z Φ O CO CM CM CM 00 θ' CM U. o\ o m o o d 00 o o o CM CO CM CM CM ’T- m o o O o o o o o o o"* o o O o O o o O o o o o o o o cf o o < 0,6 0,5 r-~-_ 0,3 0,2 0,2 CM cd o" 0,3 <N ’M' 00 o 00 z vU CM in CM CO 1 1 1 o o O o o o o CO CO CM x— CO CM t— CO t— O © T“ o" o" cf o" cT o" o‘ cf 5 00 co~ i 6,3 CM cf 00 v- m CM* 1 i 1 N- co“ "" z (0 (D ω CD ro ro Π5 C0 m jU Xi -Q SD Xi Xi Xi SD X> Mo [%] 1 2,4 1 1 5,6 1 8,8 1 2,3 -m· OM CO O“ CD m 6 nP in M*" cf CO co in CM CM CM CO CM CM CM CO CM C CM T— CM V“· CM CM CM s έι o“ o" cf o" o" cf cf cf o" öö p\ 0,4 0,8 2,2 0,5 0,9 ! 0,2 T- o‘ CO o 0,4 N- m in CM 00 r^- 00 CM o o Sp o o CM v- o o o o o' o o o o o o o o O) C ZJ <D CM CO o* in CO r- 00 σ> O Ό) di ö> ri) ri) ri) ri) ri) C7) 0> Φ 0) (1) © ω a> © CD (D _1 _J -J _l _] -J -J _l
Rp 1% Dehn. 1100°C 500h 10 Mpa 12 Mpa 10 Mpa 12 Mpa I 14 Mpa 4 Mpa 6 Mpa 8 Mpa CD Q. s 00 Bruchdehnung A bei1100°C [%] 40 49 L 32 35 42 110 CM CO 00 82 —, — —I Rp0,2 1100°C [Mpa] 85 76 82 95 46 LO 65 Rp 1% Dehn. 1000°C 500h 20 MPa 20 MPa 18 Mpa 22 Mpa 22 Mpa 8 Mpa 13 Mpa 12 Mpa 17 Mpa Bruchdehnung A bei1000°C [%] CM 34 25 co 24 115 110 25 83 Rp0,2 1000°C [Mpa] 156 130 in CM T— 142 152 26 86 80 120 Bruchdehnung A bei 800°C [%] CM 00 25 CD 20 56 CD σ> 20 57 ο O CL Εδδ 315 302 391 394 375 102 235 285 270 Legierung Leg. 1 Leg. 2 Leg. 3 Leg. 4 Leg. 5 Leg. 6 Leg. 7 Leg. 8 I Leg. 9 5 55
Claims (7)
- AT 408 665 B PATENTANSPRÜCHE: 1. Kriechfeste korrosionsbeständige Nickelbasislegierung für eine Anwendung in der Hochtemperaturtechnik bestehend aus in Gew.-% 0,0015 bis 0,60 Kohlenstoff (C) 0,20 bis 0,90 Stickstoff (N) 22,0 bis 32,0 Chrom (Cr) 5,0 bis 20,0 Elemente der Gruppe 4,5 und 6 des Periodensystems, ausgenommen Cr 0,03 bis 3,0 Aluminium (AI) 0,4 bis 3,0 Silizium (Si) bis 0,15 Elemente der Gruppe 3 des Periodensystems, ausgenommen Actinide bis 0,60 Mangan (Mn) bis 14,8 Eisen (Fe) bis 0,01 Bor(B) max 0,014 Phosphor(P) max 0,004 Schwefel (S) min 51 Nickel (Ni) und/oder Cobalt (Co) und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.
- 2. Nickelbasislegierung nach Anspruch 1, enthaltend in Gew.-% 0,16 bis 0,5 C
- 3. Nickelbasislegierung nach Anspruch 1 oder 2 mit der Maßgabe, daß der Verhältniswert Stickstoff zu Kohlenstoff 0,5 bis 5,5, vorzugsweise 1 bis 4, gegebenenfalls 1 bis 3, beträgt N q = 0,5 bis 5,5, vorzugsweise 1,0 bis 4,0, gegebenenfalls 1 bis 3
- 4. Nickelbasislegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, enthaltend eine Summenkonzentration von Molybdän und Wolfram in Gew.-% gemäß dem Zusammenhang: .. w Mo + — = 3,0 bis 10,0, vorzugsweise 4,0 bis 8,0
- 5. Nickelbasislegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend in Gew.-% 25,0 bis 30,0 Cr
- 6. Nickelbasislegierung nach Anspruch 1 bis 5, enthaltend in Gew.-% 0,5 bis 1,0 Si
- 7. Nickelbasislegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 enthaltend in Gew.-% 0,01 bis 0,12 Elemente der Gruppe 3 des Periodensystens, ausgenommen Actinide. KEINE ZEICHNUNG 6
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0156200A AT408665B (de) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik |
| DE50107021T DE50107021D1 (de) | 2000-09-14 | 2001-06-08 | Nickelbasislegierung für die Hochtemperaturtechnik |
| AT01890180T ATE301730T1 (de) | 2000-09-14 | 2001-06-08 | Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik |
| EP01890180A EP1188845B1 (de) | 2000-09-14 | 2001-06-08 | Nickelbasislegierung für die Hochtemperaturtechnik |
| US09/880,068 US6797232B2 (en) | 2000-09-14 | 2001-06-14 | Nickel-based alloy for high-temperature technology |
| CA2355446A CA2355446C (en) | 2000-09-14 | 2001-08-17 | Nickel-based alloy for high-temperature technology |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0156200A AT408665B (de) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ATA15622000A ATA15622000A (de) | 2001-06-15 |
| AT408665B true AT408665B (de) | 2002-02-25 |
Family
ID=3688355
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| AT0156200A AT408665B (de) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik |
| AT01890180T ATE301730T1 (de) | 2000-09-14 | 2001-06-08 | Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| AT01890180T ATE301730T1 (de) | 2000-09-14 | 2001-06-08 | Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6797232B2 (de) |
| EP (1) | EP1188845B1 (de) |
| AT (2) | AT408665B (de) |
| CA (1) | CA2355446C (de) |
| DE (1) | DE50107021D1 (de) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7211346B2 (en) * | 2002-04-03 | 2007-05-01 | Ut-Battelle, Llc | Corrosion resistant metallic bipolar plate |
| US7829194B2 (en) * | 2003-03-31 | 2010-11-09 | Ut-Battelle, Llc | Iron-based alloy and nitridation treatment for PEM fuel cell bipolar plates |
| US20060110626A1 (en) * | 2004-11-24 | 2006-05-25 | Heraeus, Inc. | Carbon containing sputter target alloy compositions |
| EP1777312B1 (de) * | 2005-10-24 | 2008-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Schweißzusatzwerkstoff, Verwendung des Schweißzusatzwerkstoffes und Verfahren zum Schweißen |
| JP5420406B2 (ja) * | 2006-08-08 | 2014-02-19 | ハンチントン、アロイス、コーポレーション | 溶接に使用するための溶接合金および製品、溶接物ならびに溶接物の製造方法 |
| US8858874B2 (en) * | 2007-11-23 | 2014-10-14 | Rolls-Royce Plc | Ternary nickel eutectic alloy |
| JP2013181190A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Seiko Instruments Inc | 生体用Ｃｏ基合金およびステント |
| US9540714B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-01-10 | Ut-Battelle, Llc | High strength alloys for high temperature service in liquid-salt cooled energy systems |
| US9377245B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-06-28 | Ut-Battelle, Llc | Heat exchanger life extension via in-situ reconditioning |
| US10017842B2 (en) | 2013-08-05 | 2018-07-10 | Ut-Battelle, Llc | Creep-resistant, cobalt-containing alloys for high temperature, liquid-salt heat exchanger systems |
| US9435011B2 (en) | 2013-08-08 | 2016-09-06 | Ut-Battelle, Llc | Creep-resistant, cobalt-free alloys for high temperature, liquid-salt heat exchanger systems |
| US9683280B2 (en) | 2014-01-10 | 2017-06-20 | Ut-Battelle, Llc | Intermediate strength alloys for high temperature service in liquid-salt cooled energy systems |
| US9683279B2 (en) | 2014-05-15 | 2017-06-20 | Ut-Battelle, Llc | Intermediate strength alloys for high temperature service in liquid-salt cooled energy systems |
| US9605565B2 (en) | 2014-06-18 | 2017-03-28 | Ut-Battelle, Llc | Low-cost Fe—Ni—Cr alloys for high temperature valve applications |
| CN105238958A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-01-13 | 无棣向上机械设计服务有限公司 | 镍基高温合金 |
| EP3269472B1 (de) * | 2016-07-13 | 2022-09-07 | Ansaldo Energia IP UK Limited | Verfahren zur herstellung von mechanischen komponenten |
| DE102017007106B4 (de) * | 2017-07-28 | 2020-03-26 | Vdm Metals International Gmbh | Hochtemperatur-Nickelbasislegierung |
| CN113555068A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-10-26 | 北京航空航天大学 | 一种计算合金化元素在镍基单晶高温合金双相界面附近层浓度的方法 |
| DE102022211589A1 (de) | 2022-11-02 | 2024-05-02 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Kobaltbasislegierung, Pulver, Verfahren und Bauteile |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB810366A (en) * | 1957-09-25 | 1959-03-11 | Mond Nickel Co Ltd | Improvements relating to heat-resisting alloys |
| JPS5684445A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-09 | Aichi Steel Works Ltd | Heat-resistant alloy having excellent corrosion resistance at high temperature |
| JPS57210941A (en) * | 1981-06-19 | 1982-12-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Alloy for high-strength oil well pipe with superior stress corrosion cracking resistance |
| CA1304608C (en) * | 1986-07-03 | 1992-07-07 | Inco Alloys International, Inc. | High nickel chromium alloy |
| US4784830A (en) | 1986-07-03 | 1988-11-15 | Inco Alloys International, Inc. | High nickel chromium alloy |
| US4787945A (en) | 1987-12-21 | 1988-11-29 | Inco Alloys International, Inc. | High nickel chromium alloy |
| DE4411228C2 (de) * | 1994-03-31 | 1996-02-01 | Krupp Vdm Gmbh | Hochwarmfeste Nickelbasislegierung und Verwendung derselben |
| JPH07316702A (ja) * | 1994-05-24 | 1995-12-05 | Mitsubishi Materials Corp | 高耐摩耗性および高強度を有する耐食性窒化物分散型Ｎｉ基鋳造合金 |
| US6287398B1 (en) * | 1998-12-09 | 2001-09-11 | Inco Alloys International, Inc. | High strength alloy tailored for high temperature mixed-oxidant environments |
-
2000
- 2000-09-14 AT AT0156200A patent/AT408665B/de not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-06-08 EP EP01890180A patent/EP1188845B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-08 AT AT01890180T patent/ATE301730T1/de active
- 2001-06-08 DE DE50107021T patent/DE50107021D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-14 US US09/880,068 patent/US6797232B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-08-17 CA CA2355446A patent/CA2355446C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE301730T1 (de) | 2005-08-15 |
| EP1188845A1 (de) | 2002-03-20 |
| EP1188845B1 (de) | 2005-08-10 |
| US6797232B2 (en) | 2004-09-28 |
| ATA15622000A (de) | 2001-06-15 |
| US20020057984A1 (en) | 2002-05-16 |
| CA2355446C (en) | 2011-11-22 |
| CA2355446A1 (en) | 2002-03-14 |
| DE50107021D1 (de) | 2005-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT408665B (de) | Nickelbasislegierung für die hochtemperaturtechnik | |
| DE60300676T2 (de) | Nickelbasislegierung für das elektrische Schweissen von Nickel-Legierungen und Stählen, Schweissdraht und deren Verwendung | |
| DE602005002866T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer wärmedehnungsarmen Superlegierung auf Ni-basis | |
| CH639426A5 (de) | Korrosionsbestaendige superlegierung auf nickelbasis und damit hergestellte verbundschaufel. | |
| DE69824962T2 (de) | Verwendung eines hitzebeständigen Gussstahls | |
| EP0581204A1 (de) | Hochwarmfester Werkstoff | |
| DE3429286A1 (de) | Diffusions-lotlegierung auf nickelbasis | |
| DE2534786A1 (de) | Nickel-chrom-wolfram-legierungen | |
| EP2196550B1 (de) | Hochtemperatur- und oxidationsbeständiges Material auf der Basis von NiAl | |
| DE3903682A1 (de) | Durch stickstoff verfestigte fe-ni-cr-legierung | |
| EP2240619B1 (de) | Kriechfester stahl | |
| CH653707A5 (de) | Pulverfoermiger spritzwerkstoff auf nickel-chrom-basis. | |
| EP3133178B1 (de) | Optimierte nickelbasis-superlegierung | |
| AT405297B (de) | Duplexlegierung für komplex beanspruchte bauteile | |
| DE2420362B2 (de) | ||
| DE2819529C2 (de) | Verfahren zur Herstellung warmfester Gußstücke aus einer austenitischen Cr-Ni-Fe-Legierung | |
| DE102010011609A1 (de) | Nickel-Chrom-Kobalt-Molybdän-Legierung | |
| WO2022167363A1 (de) | Legierung, insbesondere für additive fertigung, pulver, verfahren und produkt | |
| DE2829702B2 (de) | Nickel-Basis-Legierung | |
| DE19628350A1 (de) | Rostfreie ferritisch-austenitische Gußstahllegierung | |
| DE3207162C1 (de) | Hochwarmfeste Nickel-Eisen-Gusslegierung mit grosser Gefuegestabilitaet | |
| DE19614407A1 (de) | Martensitisch-austenitischer Stahl | |
| DE19758613C2 (de) | Hochfeste und korrosionsbeständige Eisen-Mangan-Chrom-Legierung | |
| DE3241414C2 (de) | Verwendung eines hitzebeständigen Stahls | |
| CH699206A1 (de) | Hochtemperaturlegierung. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20150615 |