CH200415A - Verfahren zur Herstellung einer Legierung, die zur Erzeugung von Heizleitern und anderen hoher Temperatur ausgesetzten Gegenständen geeignet ist. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung einer Legierung, die zur Erzeugung von Heizleitern  und anderen hoher Temperatur ausgesetzten Gegenständen geeignet ist.    Es ist bereits ein Verfahren zur Herstel  lung von Legierungen, die sich für die Er  zeugung von Heizleitern und andern hoher  Temperatur ausgesetzten Gegenständen eig  nen, vorgeschlagen worden, welches darin be  steht, dass Legierungen mit einem oder meh  reren Metallen der Eisengruppe und Chrom  gehalten bis zu 40 % 0,2 bis 1,2 % seltene  Erdmetalle, insbesondere     Cer,    zugesetzt wer  den. Die Legierungen     können    ausserdem noch  bis zu 15 %     Molybdän    oder Wolfram, einzeln  oder beide, sowie bis zu<B>10%</B> Aluminium  enthalten.  



  Die Hitzebeständigkeit solcher Werk  stoffe kann noch dadurch gesteigert werden,  dass man gleichzeitig Kalzium und     Cer    in  einer Gesamtmenge von höchstens 2 % zu  setzt, wobei der Zusatz an jedem     Bestandteil     einzeln zwischen 0,02 und<B>1,98%</B> liegt. Der  artigen Legierungen hat man häufig noch  geringe     Desoxydations-    und Verarbeitungs  zusätze gegeben.

      Die weiter fortgeführten Untersuchun  gen der     Anmelderin    haben nun folgendes  gezeigt:  Bisher vertrat man im allgemeinen die  Ansicht, dass durch den Zusatz geringer Men  gen Mangan, das aus     Verarbeitungs-    oder       Desoxydationsgründen    den üblichen hitze  beständigen     Chromnickellegierungen    (mit 10  bis 35 % Chrom     und.    gegebenenfalls bis zu  <B>70%</B> Eisen, Rest im wesentlichen Nickel)  zugesetzt wird, kein schädigender Einfluss  auf die Hitzebeständigkeit ausgeübt wird,  falls dieser Gehalt nicht über 2 bis 3 % hin  ausgeht.

   Es war sogar gelegentlich vorge  schlagen worden, den     Mangangehalt    bis zu  3 oder 4% zu steigern, weil die Erfahrungen  darauf     hinzudeuten    schienen, dass dadurch  die Hitzebeständigkeit     etwas    verbessert wird.  Im allgemeinen hat sich auch diese An  nahme, dass geringe Mengen an Mangan min  destens nicht nachteilig auf die Hitzebestän  digkeit von     Chrom-Nickel-Legierungen    wir-           ken,    als richtig erwiesen. Wenn man zum  Beispiel, wie von anderer Seite vorgeschla  gen, die Legierung ohne Mangan in Wasser  stoff-Schutzgas erschmilzt, zeigt sie eine Le  bensdauer von 90 Stunden.

   Setzt man unter  denselben Bedingungen 2     %    Mangan zu, so  erhält man eine Lebensdauer von 98 Stun  den. Bei 4     %        Manganzusatz    steigt die Le  bensdauer sogar auf 106 Stunden.  



       Unerwarteterweise    hat sich nun aber her  ausgestellt, dass bei den Legierungen, die       Cer    enthalten, oder bei Legierungen, bei  denen das Ger ganz oder teilweise durch Kal  zium ersetzt ist, auch ein geringer Mangan  gehalt von nur einigen     Zehntel    bis 1     %    be  reits erheblich verschlechternd auf die Hitze  beständigkeit von     Chrom-Nickel-Legierungen     wirkt, und dass die Hitzebeständigkeit da  durch beträchtlich weiter gesteigert werden  kann, dass man im Gegensatz zu der bisheri  gen Praxis darauf achtet, dass die Legierun  gen praktisch frei von Mangan hergestellt  werden.

   Sie können dagegen in Fällen, in  denen sich ein Zusatz von     Desoxydations-          oder    Verarbeitungszusätzen nicht vermeiden  lässt, einige Zehntel Prozent anderer Des  oxydationsmittel, wie Silizium,     Titan,        Vana-          dium,    Aluminium, Kohlenstoff enthalten.

    Als Beweis für den Einfluss des Mangans  auf die Hitzebeständigkeit sei angegeben,  dass eine Legierung aus 21     %    Chrom, 1     %     Silizium, 0,3     %    Kalzium, 0,2     %        Cer,    Rest  Nickel bei 1050 Grad eine Lebensdauer von  1316 Stunden aufwies und eine Legierung,  die bei gleicher sonstiger Zusammensetzung  1,2     %    Mangan enthielt, bei 1050 Grad nur  eine Lebensdauer von 524 Stunden besass.  Die Prüfung der Lebensdauer wurde dabei  in der Weise vorgenommen, dass Spiralen aus  Draht von 0,4 mm gewickelt, waagrecht auf  gespannt, und durch Stromdurchgang erhitzt  wurden. Die Spiralen wurden abwechselnd  immer 2 Minuten ein- und ausgeschaltet.

    Durch     Nachregulieren    der Spannung wurden  die Spiralen dauernd auf der gleichen Tem  peratur gehalten.  



  Gegenstand der vorliegenden     Erfindung     ist nun ein Verfahren     zur    Herstellung einer    Legierung, die zur Erzeugung von     Heiz-          leitern    und andern, hoher Temperatur ausge  setzten Gegenständen geeignet ist, dadurch  gekennzeichnet, dass     einer    Grundlegierung,  die mindestens ein Metall der Eisengruppe,  bis zu 40     %    Chrom und     höchstens    0,3     %    Man  gan enthält, mindestens ein     Metall,    und zwar  in der Menge von 11,02 bis 2     %    zugesetzt  wird,

   dessen Oxyd mit den übrigen Oxyden  der     Oxydhaut    des Fertigstoffes Mischkri  stalle von sehr hoher Schmelztemperatur zu  bilden vermag.  



  Solche Metalle sind zum Beispiel Kal  zium, Magnesium, Barium,     Strontium,        Cer     und andere seltene     Erdmetalle.    Dabei kann  zum Beispiel das Kalzium ganz oder teil  weise durch     Magnesium,        Barium    oder     Stron-          tium    und das     Cer    ganz oder teilweise durch  andere seltene     Erdmetalle    ersetzt werden.

    Ferner kann die     Grundlegierung    bis zu 2       Zirkon    oder     bis    zu 5     %        Thorium    oder die  beiden zuletzt     genannten    Metalle nebenein  ander enthalten. Die     erhaltenen    praktisch       manganfreien    Legierungen sind infolge ihrer  hohen Hitzebeständigkeit für die Erzeu  gung von elektrischen Heizelementen und  sonstigen Gegenständen geeignet, die im Ge  brauch hohen Temperaturen ausgesetzt sind.  



  Die Grundlegierung ist zweckmässig voll  ständig frei von Mangan oder zum minde  sten soll der     Mangangehalt    höchstens     0,39b',     vorzugsweise unter 0,1     %    betragen.  



  Nachstehend seien einige     Beispiele    für  die Zusammensetzung der Grundlegierung  angegeben, der dann noch mindestens ein       Erdalkalimetall    (wie Kalzium, Magnesium,  Barium,     Strontium)    und/oder mindestens ein  Metall der     Cergruppe    in einer Menge von  insgesamt 0,02 bis 2     %    zugesetzt werden, vor  zugsweise gleichzeitig 0,02 bis<B>1,98%</B> Kal  zium und 1,98 bis 0,02     %        Ger:     1. 10 bis<B>30%</B> Chrom, bis<B>50%</B> Eisen,  Rest Nickel.  



  2. 15 bis 25     %    Chrom (vorzugsweise 18  bis 22%), 45 bis<B>70%</B> Eisen (vorzugsweise  43 bis 47%),     Rest    Nickel oder Nickel und  Kobalt.  



  3. 18 bis 22     %    Chrom,     Rest    Nickel.      4. 15 bis 25 % Chrom (vorzugsweise 16  bis<B>18%),</B> 10 bis<B>25%</B> Eisen (vorzugsweise  18 bis 22%), Rest Nickel.  



  5. 5 bis 40% Chrom, 4 bis<B>10%</B> Alumi  nium, Rest     Eisen.     



  6. 15 bis 25 % Chrom, 40 bis 65 % Eisen,  Rest Nickel.  



  7. 15 bis 25 % Chrom, 40 bis 65 % Eisen,  Rest im wesentlichen Nickel und Kobalt.  



  B. Legierungen wie sie in den vorher  gehenden Beispielen genannt sind, aber noch  2 %     Zirkon    enthalten.  



  9.     Legierungen    wie oben, die aber noch  bis zu 5 %     Thorium    enthalten.  



  10.     Legierungen    wie oben, die aber noch  bis zu 2 %     Zirkon    und bis zu 5 %     Thorium     enthalten.  



       Sollen    die aus den erfindungsgemäss her  gestellten Legierungen erzeugten Gegen  stände neben besonders hoher Oxydations  beständigkeit noch besonders hohe Festig  keitswerte bei hohen Temperaturen besitzen,  so kann eine Grundlegierung verwendet wer  den, in der ein Teil der Metalle der Eisen  gruppe durch     Molybdän    und/oder Wolfram  bis zu 15 % ersetzt ist. Ein Beispiel hierfür  gibt die folgende Legierung     Nr.    11:  11. 14 bis 16 % Chrom, 15 bis 17 % Eisen,  6 bis 8 %     Molybdän,    Rest Nickel.  



  Wie bereits aus den Beispielen 2 und 7       hervorgeht,    kann auch eine Grundlegierung       verwendet    werden, die neben mindestens  einem andern Metall der Eisengruppe auch  noch Kobalt enthält, wobei das Kobalt vor  zugsweise in Mengen bis zu<B>15%</B> zugegen  ist. Der     Kobaltgehalt    der noch mindestens  ein anderes Element der     Eisengruppe    ent  haltenden     Grundlegierung    kann aber auch  grösser als 15 % sein.

   Auch eine     kobalthal-          tige    Grundlegierung kann Wolfram und/oder       Molybdän    enthalten, wobei dann die Gesamt  menge Kobalt     -f-    Wolfram und/oder     Molyb-          dän    vorzugsweise<B>15%</B> ausmacht.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung einer Legie rung, die zur Erzeugung von Heizleitern und andern hoher Temperatur ausgesetzten Ge- genständen geeignet ist, dadurch gekenn zeichnet, dass einer Grundlegierung, die min destens ein Metall der Eisengruppe, bis zu 40% Chrom und höchstens<B>0,3%</B> Mangan enthält, mindestens ein Metall, und zwar in der Menge von 0,02 bis 2 % zugesetzt wird, dessen Oxyd mit den übrigen Oxyden der Oxydhaut des Fertigstoffes Mischkristalle von sehr hoher Schmelztemperatur zu bilden vermag. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundlegierung verwendet wird, die noch bis zu 10 Aluminium enthält. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundlegierung verwendet wird, die noch bis zu 15 Wolfram enthält. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundlegierung verwendet wird, die noch bis zu 15 Molybdän enthält. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grundlegierung verwendet, die noch bis zu 15 % Molybdän und Wolfram enthält. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grund legierung verwendet, die neben minde stens einem andern Metall der Eisen gruppe noch Kobalt enthält. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grundlegierung verwendet, die bis zu 15 % Kobalt enthält. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grundlegierung verwendet, die Molybdän und Kobalt in einer Ge samtmenge bis zu<B>15%</B> enthält. B.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grundlegierung verwendet, die Wolfram und Kobalt in einer Ge samtmenge bis zu 15 % enthält. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grundlegierung verwendet, die Molvbdän. Wolfram und Kobalt in einer Gesamtmenge bis zu 1,-)% enthält.

   <B>10.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundlegierung als lNletall, dessen Oxyd mit den übrigen Oxyden der Oxydhaut des Fertigstoffes Miselikristalle von sehr hoher Schmelz temperatur zu bilden vermag, mindestens ein seltenes Erdmetall zugesetzt wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundlegierung als seltenes Erdmetall Cer zugesetzt wird. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundlegierung als Metall, dessen Oxyd mit den übrigen Oxyden der Oxydhaut des Fertigstöffes Mischkristalle von sehr hoher Schmelz temperatur zu bilden vermag, mindestens ein Erdalkaliinetall zugesetzt wird. 13. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, < lass der Grundlegierung als Erdalkali- inetall Kalzium zugesetzt wird.

   1:1. Verfahren nach Patentanspruch Lind Ii n teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, class der Grundlegierung als Erdalkali- metall Barium zugesetzt wird. 15. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet. rlass der Grundlegierung als Erdalkali nietall Strontium zugesetzt wird. <B>16.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundlegierung als Erdalkali- metall Magnesium zugesetzt wird.

   <B>17.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundlegierung als Metalle, deren Oxyde mit den übrigen Oxyden der Oxydhaut des Fertigstoffes Misch kristalle von sehr hoher Schmelztempe ratur zu bilden vermögen, mindestens ein seltenes Erdmetall und mindestens ein Erdalkalimetall zugesetzt wird. 18. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer 10 bis<B>30%</B> Chrom und bis zu <B>50%</B> Eisen enthaltenden Grundlegierung 0,02 bis 2 % mindestens eines seltenen Erdmetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel besteht. 19.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass einer 10 bis 30 % Chrom und bis zu<B>50%</B> Eisen enthaltenden Grundlegie rung 0,02 bis 2 % mindestens eines Erd- alkalimetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesent lichen aus Nickel besteht. 20.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 10 und 17, dadurch ge kennzeichnet, dass einer 10 bis<B>30%</B> Chrom und bis zu<B>50%</B> Eisen enthalten den Grundlegierung 0,02 bis 1,98 % min destens eines seltenen Erdmetalles und 1,98 bis 0,02% mindestens eines Erd- alkalimetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesent lichen aus Nickel besteht. 21.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundlegierung 18 bis 292% Chrom enthält, und dass ihr 0,02 bis 2 % mindestens eines seltenen Erdmetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel besteht. 22. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet., dass einer 18 bis 22 % Chrom enthalten den Grundlegierung 0,02 bis 2 % minde stens eines Erdalkalimetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel besteht. 23.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 10 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass einer 18 bis 22% Chrom enthaltenden Grundlegierung 0,02 bis 1,98 % mindestens eines seltenen Erd- metalles und 1,98 bis 0,02 % mindestens eines Erdalkalimetalles zugesetzt wer- den, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel besteht. 24.

   Verfahren nach Patentanspruch und Ln- teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 % Chrom und 10 bis 25 aä Eisen enthaltenden Grundlegierung 0,02 bis 2 % mindestens eines seltenen Erdmetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel besteht. 25.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 % Chrom und 10 bis 25 % Eisen enthaltenden Grundlegierung 0,02 bis 2 % mindestens eines Erdalkali- metalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel besteht. 26.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 10 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 Chrom und 10 bis 25 % Eisen enthalten den Grundlegierung 0,02 bis 1,98% min destens eines seltenen Erdmetalles und 1,98 bis 0,02% mindestens eines Erd- alkalimetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesent lichen aus Nickel besteht. 27.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 % Chrom und 40 bis 65 % Eisen enthaltenden Grundlegierung 0,02 bis 2 ,wo mindestens eines seltenen Erdmetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel besteht. 28.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 % Chrom und 40 bis 65 % Eisen enthaltenden Grundlegierung 0,02 bis 2 % mindestens eines Erdalkali- metalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel besteht. 29.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 10 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 Chrom und 40 bis 65 % Eisen enthalten- den Grundlegierung 0,02 bis 1,98 % min destens eines seltenen Erdmetalles und 1,98 bis 0,02/o mindestens eines Erd- alkalimetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesent lichen aus Nickel besteht. 30.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 % Chrom und 40 bis 65 % Eisen enthaltenden Grundlegierung 0,02 bis 2 % mindestens eines seltenen Erdmetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel und Kobalt besteht. 31. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 % Chrom und 40 bis <I>65,w,</I> Eisen enthaltenden Grundlegierung 0,02 bis 2 ,wo mindestens eines Erdalkali- metalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Nickel und Kobalt besteht. 32.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 10 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass einer 15 bis 25 Chrom und 40 bis 65% Eisen enthalten den Grundlegierung 0,02 bis 1,98525 min destens eines seltenen Erdmetalles und 1,98 bis 0,02% mindestens eines Erd- alkalimetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesent lichen aus Nickel und Kobalt besteht.

   33. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 10, dadurch gekennzeichnet., dass einer 4 bis 10 % Aluminium und 5 bis 40 % Chrom enthaltenden Grund legierung 0,02 bis 2 % mindestens eines seltenen Erdmetalles zugesetzt werden, wobei der Rest des Fertigstoffes im wesentlichen aus Eisen besteht. 34. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass einer 4 bis 10 % Aluminium und 5 bis 40 % Chrom enthaltenden Grund legierung 0,02 bis 2 % mindestens eines Erdalkalimetalles zugesetzt werden, wo bei der Rest des Fertigstoffes im wesent lichen aus Eisen besteht. 35.

   Verfahren nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 10 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass einer 4 bis 10 % Aluminium und 5 bis 40% Chrom ent haltenden Gsrundlegierung 0,02 bis 1.98 mindestens eines seltenen Erdmetalles und 1,98 bis 0,02% mindestens eines Erdalkalimetalles zugesetzt werden, wo bei der Rest des Fertigstoffes im wesent lichen aus Eisen besteht. 36. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grund legierung verwendet, die noch bis zu 2 % Zirkon enthält. 37.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grund- legierung verwendet, die noch bis zu 5 % Thorium enthält. :38. Verfahren nach Patentanspruch und I1n- terauspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grundlegierung verwendet, die noch bis zu 2 % Zirkon und bis zu 5 % Thorium enthält. 39.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Grund legierung verwendet, die höchstens 0,1 % Mangan enthält.