CH276200A - Werkstoff hoher Warm- und Zunderfestigkeit, sowie Verfahren zu seiner Herstellung. - Google Patents

Description

      Werkstoff    hoher Warm- und     Zunderfestigkeit,    sowie Verfahren zu seiner Herstellung.    Der Bedarf an     hoehwarmfesten        und          gleiehzeitig        zunderfesten    Werkstoffen hat  sieh in den letzten Jahren insbesondere durch  die Entwicklung von Gasturbinen stark ge  steigert. Für diesen Zweck wurde eine Reihe  hochwertiger Stähle entwickelt, die insbeson  dere aus Metallen der Eisengruppe und  Chrom nebst wechselnden Anteilen an     Mo-          Ivbdän,    Wolfram,     Vana#din,        Niob,        Tantal,     Silizium, Aluminium u. a. bestehen.

   Es hat  sieh gezeigt,     dass    diese Werkstoffe zwar  widerstandsfähig gegen     Verzundern    sind,     dass     sie aber bei Temperaturen von etwa<B>1000'C</B>  nur eine geringe mechanische Festigkeit ha  ben und zum Kriechen neigen.  



  Es ist auch bereits vorgeschlagen worden,       keramisehe    Werkstoffe für diesen Zweck     zu     verwenden, doch haben dieselben wegen ihrer  mangelnden     Temperaturwechselbeständigkeit     meist versagt. Nach einem andern Vorschlag  sollten     hochwarnifeste    Körper aus     Molybdän     oder Wolfram gefertigt werden, die durch  eine     Deeksehicht    von Metalloxyden gegen  Oxydation     gesehützt    sind.

   Bei diesen Werk  stoffen tritt jedoch der Nachteil auf,     dass     die Herstellung einer einwandfreien Verbin  dung     7wisehen.    Metall     und    Metalloxyd mit  grossen Schwierigkeiten verbunden ist.  



  Die Erfindung, betrifft nun einen Werk  stoff hoher Warm- und     Zunderfestigkeit,    der       aus        einem        mindestens        80%        Titankarbid        auf-          weisenden        Karbidskelett    und einer bei<B>800</B>  bis<B>1000'C</B>     zunderfesten    Legierung besteht.    Die Erfindung macht sieh den Umstand  zunutze,     dass    die     Ka.rbide        hoelischmelzender     Metalle selbst bei sehr hohen Temperaturen  noch eine grosse mechanische Widerstands  fähigkeit aufweisen.

   Ein massiver, aus diesen       Karbiden    hergestellter Körper hätte jedoch  keine ausreichende     Zunderbeständigkeit        und     wäre ausserdem ungenügend -bruchfest. Durch  die     Beimengimg    einer an sieh bekannten bei  <B>800</B> bis<B>1000'C</B>     zunderfesten    Legierung zu  ,den     hoehsehme.Izenden    Karbiden kann man  jedoch einen Werkstoff erhalten, der neben  einer hohen mechanischen Festigkeit auch  eine gute Warm- und     Zunderfestigkeit    auf  weist.

   Obwohl man bestrebt sein wird, für  ,diesen Zweck     zunderfeste    Legierungen zu ver  wenden, die an sieh schon eine gute Warm  festigkeit aufweisen, sind im vorliegenden  Fall auch Legierungen mit geringer Warm  festigkeit verwendbar. Es kann also bei dem  erfindungsgemässen Werkstoff durch das  Vorhandensein eines     Karbidskelettes    die  Warmfestigkeit an sieh bekannter warmfester  Legierungen beachtlich erhöht     -und    anderseits       zunderfesten    Legierungen mit geringerer  Warmfestigkeit die erforderliche hohe Warm  festigkeit gegeben werden.  



  Das     Karbidskelett    kann beispielsweise voll  ständig aus     Titankarbid    bestehen.  



  Durch Zusätze von andern Karbiden, die  vorzugsweise mit dem,     Titankarbid    Misch  kristalle bilden, kann die Festigkeit des     Kar-          bidskeletts    noch gesteigert und seine Benetz-           barkeit    mit     zunderfesten    Legierungen ver  bessert werden.

   Für diesen Zweck kommen  die Karbide der Metalle der 4. bis<B>6.</B> Gruppe  des periodischen Systems der Elemente in  Frage, wie     I#,1,olybdänkarbid,        Wolframkarbid,          Zirkonkarbid,        Vanadirikarbid,        Niobkarbid,          Tantalka,rbid,        Hafni-Limkarbid,        Chronikarbid.          usw.    Das     Karbidskelett    kann auch     nur    teil  weise in Form von     Misehkristallen    der     Kar-          bide    vorhanden sein.  



  Der Anteil der     zunderfesten    Legierung  an der Gesamtmenge soll zweckmässig<B>15</B> bis  40     1/o    betragen. Als geeignet haben sich für  diesen     Zweek    beispielsweise folgende     warm-          und        zunderfeste    Legierungen erwiesen:

    <B>1. 0,1</B> bis 0,4     1/o   <B>C, 0,5</B> bis<B>1,5</B>     1/o        Mii,   <B>0,5</B>  bis<B>1 0/a</B>     Si,   <B>15</B> bis 20     ()/e        Cr,   <B>10</B> bis<B>25</B>     (l/o        Ni,     <B>0,5</B> bis 2     11/o        Mo.,   <B>1</B> bis 2     1/o    W,<B>0,5</B> bis 4 %     Nb,     <B>0</B> bis<B>0,5</B> %     Ti,    Rest Fe.  



  2.<B>0,05</B> bis<B>0,5</B> %<B>C, 0,5</B> bis<B>1</B>     1/o        Mii,    0,4  bis<B>0,7</B>     l)/o        Si,   <B>15</B> bis<B>25</B> %     Cr,    20 bis 40 % Ni,  20 bis 45     11/o    Co,<B>3</B> bis 4     (l/o    Mo,<B>3</B> bis<B>5</B>     1/o        Nb,     <B>0</B> bis<B>2,5</B>     1/o        Ti,    Rest Fe.  



  <B>3.</B> 0,2 bis 0,4 %<B>C,</B> 0,2 bis 0,4 %     Mii,    0,155  bis<B>0,25</B> %     Si,   <B>25</B> bis<B>30</B> %     Cr,   <B>60</B> bis<B>65</B> % Co,  4 bis<B>5</B> % Mo, Rest Fe.  



  4. 0,4 bis<B>0,5</B>     1/o   <B>C, 0,5</B> bis<B>1</B> %     Mii,   <B>0,5</B> bis  <B>1</B> %     Si,   <B>15</B> bis<B>30</B>     19/o        Cr,   <B>5</B> % Mo,<B>7</B>     1/o        W,     Rest Fe.  



  <B>5. 25</B> bis<B>35</B>     1/o        Cr,   <B>3</B> bis<B>6</B> %<B>Al,</B> 0,2 bis  <B>0,5</B> %     Si,    Rest Fe.  



  <B>6. 1</B> bis<B>1,5</B>     11/o   <B>C, 0,5</B> bis<B>1,5 0/9</B>     Si,   <B>15</B> bis  20     1/o    W, 20 bis<B>30</B> %     Cr,    Rest Kobalt.  



  Die Auswahl der     zunderfesten        Legierun-          "-en    richtet sieh im wesentlichen nach den an  den W     erkstoff    gestellten Anforderungen. So       %veisen    z. B. die Legierungen<B>1,</B> 2,<B>0',</B> 4 und<B>6</B>  noch zwischen<B>800</B> und<B>10000 C</B> eine     beaeht-          liehe    Warm- und     Zunderfestigkeit    auf. Werk  stoffe, die mittels dieser Legierungen erfin  dungsgemäss hergestellt werden, haben jedoch  noch eine beträchtlich höhere Warmfestigkeit.

    Infolge der hohen Warmfestigkeit des     Karbid-          skelettes    besteht ferner die Möglichkeit,     Le-          gierLingen   <B>-</B> wie im Beispiel<B>5 -</B> zu verwen  den, die an sich hervorragend, bis auf<B>13000</B>     C          zunderfest    sind, aber     nur    eine geringe Warm  festigkeit aufweisen.

      Die Herstellung des     Werkstoffes    kann  nach den in der Pulvermetallurgie üblichen  Arbeitsmethoden     erfol,-en.    Von besonderem  Vorteil hat sieh gezeigt, wenn die Karbide mit  den warm- und     zunderfesten    Legierungen in  Pulverform gemischt,     gepresst    und gesintert  werden.

   In letzterem Falle ist es zweckmässig,  nach dem     Vorsintern    noch eine     Driieksin-          terung    und unter Umständen eine längere       Naehsinterung    anzuschliessen, damit sieh im       Sinterkörper    ein zusammenhängendes     Karbid-          skelett    hoher Festigkeit ausbildet. Für die       Nachsinterung    kommt dabei eine Zeitdauer  von etwa<B>5</B> bis<B>50</B> Stunden in Betracht,     wäll-          rend    die Temperatur im allgemeinen zwischen  <B>1300</B> und<B>15000 C</B> liegen wird.  



  Der     erfindangsgemässe        Werkstoff    eignet  sieh besonders für     Masehinenteile,    die hohen  Temperaturen ausgesetzt sind, er kann aber  in gleich vorteilhafter Weise überall dort be  nutzt werden, wo ein Material benötigt wird,  das noch bei Temperaturen von über<B>10000 C</B>  eine gute mechanische Festigkeit und eine       P-iite        Zanderfestie.keit    aufweisen soll.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE:</B> <B>1.</B> Werkstoff hoher Warm- und Zunder- festigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem mindestens<B>80</B> % Titankarbid auf weisenden Karbidskelett und einer bei<B>800</B> bis <B>10000 C</B> zunderfesten Legierung besteht.

   II. Verfahren zur Herstellung des Werk stoffes nach Patentansprueli <B>1,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass die das Karbidskelett und die zunderfeste Legierung bildenden Stoffe in Pulverform gemischt, gepresst und gesin tert werden. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> <B>1.</B> Werkstoff nach Patentanspriieh <B>1,</B> da durch gekennzeichnet" dass das Karbidskelett vollständig aus Titankarbid besteht. 2.

   Werkstoff nach Patentansprueb. <B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass das Karbidskelett aus Titankarbid und mindestens einem Kar bid eines Metalles der 4. bis<B>6.</B> Gruppe des periodischen Systems der Elemente besteht. <B>3.</B> Werkstoff nach Patentansprueh <B>1</B> und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Karbidskelett mindestens teilweise in Form von Misehkristallen der Karbide vor- lianden ist.

   4. Werkstoff nach Patentanspruch I, da- 3ureh gekennzeichnet, dass die zunderfeste Legierung züm überwiegenden Teil aus Me- tallen der Eisengruppe besteht und<B>15</B> bis 40 % des Werkstoffes beträgt. <B>5.</B> Verfahren nach Patentansprueh II, da durch gekennzeichnet, dass das Sintern des Werkstoffes unter Druck vorgenommen wird.

   <B>6.</B> Verfahren nach Patentanspruch II und Unteransprueh <B>5,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltenen Sinterkörper nachgesintert werden.