CH531570A - Bei tiefen Temperaturen duktile Chromlegierungen hoher Festigkeit und hoher Warmfestigkeit - Google Patents

Bei tiefen Temperaturen duktile Chromlegierungen hoher Festigkeit und hoher Warmfestigkeit

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CH531570A
CH531570A CH1702569A CH1702569A CH531570A CH 531570 A CH531570 A CH 531570A CH 1702569 A CH1702569 A CH 1702569A CH 1702569 A CH1702569 A CH 1702569A CH 531570 A CH531570 A CH 531570A
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Sulzer Ag
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C27/00Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/06Alloys based on chromium

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Description


  Bei tiefen Temperaturen duktile Chromlegierungen hoher Festigkeit und hoher Warmfestigkeit    Die Erfindung betrifft bei tiefen Temperaturen duk  tile, gut vergiessbare Chromlegierungen (Cr-Legierungen)  hoher Festigkeit und hoher Warmfestigkeit gemäss Pa  tentanspruch des Hauptpatentes 503 117.  



  Das Hauptpatent hat Chromlegierungen zum Inhalt,  die bis zu insgesamt 45% Kobalt und/oder Eisen und/  oder Nickel, 0,01 - 0,5% Stickstoff und ferner als Nitrid  bildner in zum Stickstoff stöchiometrischen Mengen Ti  tan, Zirkon und/oder Hafnium aufweisen. Es sei an  dieser Stelle erwähnt, dass sich alle Prozentangaben auf  die Mengen der einzelnen Elemente in Gew.-% be  ziehen. Die Kobaltzusätze ergeben dabei bei raschem  Abschrecken aus der Schmelze vor allem kaltverform  bare, also     schmiedbare,    Werkstücke, während sich das  Zulegieren von Eisen vor allem für Formgussstücke emp  fiehlt.

   Durch Zusätze von Yttrium und seltenen     Erdme-          tallen        lassen    sich dabei die genannten Eigenschaften der  Legierungen, insbesondere die Duktilität, weiter verbes  sern, wie ebenfalls im Hauptpatent     beschrieben    ist.  



  Der vorliegenden     Erfindung    liegt die Aufgabe zu  grunde, durch Zugabe weiterer Elemente gewisse Eigen  schaften der Legierungen nach dem Hauptpatent gezielt  weiter zu vervollkommen, ohne dass die mit diesen Le  gierungen erreichten, günstigen Eigenschaften wesent  lich beeinträchtigt werden. Vor allem soll durch die  zusätzlichen Elemente die Kriech- oder Warmfestigkeit  und in zweiter Linie die Vergiessbarkeit verbessert wer  den. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Ge  halt mindestens eines der Elemente Rhenium (Re), Tan  tal (Ta) oder Niob (Nb) in Konzentrationen von 0,5 bis  15%. Als vorteilhaft haben sich dabei für diese Zusatz  elemente folgende Konzentrationen     erwiesen:     Rhenium bis zu 3%,  Tantal bis zu 7%, insbesondere 0,5 - 2,5%,  Niob bis zu 15%, insbesondere 2 - 8%.  



  Die Vergiessbarkeit der Legierungen kann zusätzlich  verbessert werden durch     Aluminium    als weiteres Legie  rungselement, das vorteilhaft in Mengen bis zu 4%,     ins-          besondere    1 - 3%, vorhanden ist.  



  Die mit diesen Zusätzen erzielten Verbesserungen  seien im folgenden im Zusammenhang mit verschiedenen  Ausführungsbeispielen beschrieben.    <I>Beispiel 1</I>  Für eine Versuchsschmelze von 10 kg einer Chrom  basis-Legierung mit 30% Fe, 1,8% HfN, 0,1% Y oder  0,2% Ce, 0,8% Re, Rest Chro (Cr) werden:  
EMI0001.0010     
  
    6,75 <SEP> kg <SEP> Elektrolyt-chrom, <SEP> praktisch <SEP> stickstofffrei
<tb>  0,25 <SEP> kg <SEP> Chrom <SEP> mit <SEP> N-Gehalt <SEP> von <SEP> etwa <SEP> 5%
<tb>  2,9 <SEP> kg <SEP> Fe
<tb>  0,18 <SEP> kg <SEP> Hf
<tb>  0,01 <SEP> kg <SEP> Y <SEP> oder
<tb>  0,02 <SEP> kg <SEP> Cer
<tb>  0,08 <SEP> kg <SEP> Re       in metallurgisch richtiger Reihenfolge in einem Vakuum  Induktionsofen     erschmolzen,    der mit durch Kalzium  oxid (CaO) stabilisiertem Zirkonoxid (ZrO) ausgekleidet  ist.  



  Diese Schmelze wird unter einer Schutzgasatmosphä  re aus Argon oder Helium in SiO2-freien Formen, die  auf etwa 1300 C vorgewärmt sind, bei einer Temperatur  von etwa 1650 C zu Turbinenschaufeln und/oder     Pro-          begussstücken    in Stab- oder Plättchenform vergossen.  Die Gussstücke werden im Gusszustand, d.h. ohne ther  mische und/oder mechanische Nachbehandlungen, un  tersucht.  



  Durch das Zulegieren des Rheniums, wird besonders  die     Warmfestigkeit    der im Hauptpatent bereits beschrie  benen Grundlegierungen verbessert. Die Untersuchungen  zeigen,     dass    sich für die Kriech- oder Warmfestigkeit  Werte von 4 kp/mm2 (kilopond/mm2 Querschnitt) erge  ben. Diese Werte werden in bekannter Weise durch  Belastungsversuche bei 1050 C während 100 Stunden  ermittelt und zeigen, dass bei einer Belastung von 4 kp/  mm' Bruch eintritt.  



  Durch den     Rheniumzusatz        sinkt    die Oxydationsbe  ständigkeit leicht ab; nachteilig ist weiterhin, dass gleich  zeitig die Übergangstemperatur für den Übergang     dukti'l-          spröde    gegenüber dem niedrigsten     mit    der Grundlegie  rung - 30% Fe, 1,8%     HfN,    0,1% Y oder 0,2%     Ce      erzielten Wert von etwa 220 C auf etwa 240 C leicht  erhöht wird. Die Bestimmung der Übergangstemperatur  erfolgt an Probestücken mit den Abmessungen 27,5 X  6,5 X 1     cm3    mittels der Schlagprobe.

        <I>Beispiel 2</I>  Als weiteres Zusatzelement wird der Legierung nach  Beispiel 1 Tantal zugegeben und zwar in Mengen von  etwa 2% (= 0,2 kg Ta). Der Tantalzusatz bewirkt eine  nochmalige Erhöhung der Warmfestigkeit auf 6 kp/  mm2; darüber hinaus ergibt dieser Zusatz eine besonders  gute Haftfestigkeit der Oxydschicht an der Oberfläche.  



  Diesen Vorteilen steht als Nachteil eine nochmalige  leichte Erhöhung der Übergangstemperatur gegenüber  derjenigen der     erwähnten    Grundlegierung entgegen. Mit  dem Tantalzusatz steigt die Übergangstemperatur auf  den im Beispiel 1 des Hauptpatentes für die Grundlegie  rung ohne Yttrium- oder Cerzusatz angegebenen Wert  von 270 C an.  



  <I>Beispiel 3</I>  Bekanntlich sind Rheniumzusätze aus wirtschaft  lichen Gründen in der Praxis kaum     verwendbar.    Des  halb wird im Beispiel 3 eine Legierung erschmolzen,  vergossen und untersucht, die aus 30% Fe, 1,8% HfN,  0,1% Y, 601o Nb und Rest Cr besteht.  



  Diese Legierung ist in ihren Eigenschaften etwa der  jenigen mit Rhenium-Zusatz des Beispiels 2 gleichzeitig,  wenn man von einer dieser Legierung gegenüber erhöh  ten Übergangstemperatur von 270 C, also einer gering  fügig erhöhten Sprödigkeit, und einer verminderten Oxy  dationsbeständigkeit von A G = 6 mg/cm2 (Milligramm/  cm2 Oberfläche) absieht. Die Oxydationsbeständigkeit  wird durch die Gewichtszunahme A G von Probeplätt  chen mit 15 mm Durchmesser in ruhender Luft auf       1100 C    während 100 Stunden     bestimmt.     



  <I>Beispiel 4</I>  Dem Einsatz gemäss Beispiel 3 werden 2% (= 0,2  kg) Aluminium hinzugefügt, mit dem Ziel, vor allem  die Vergiessbarkeit der Legierungen zu verbessern.  



  Bei, ausser der zusätzlichen Aluminiumzugabe, glei  chem Vorgehen wie bei den bisherigen Beispielen zei  gen die Untersuchungen eine verbesserte Vergiessbarkeit       infolge-    des Aluminiumzusatzes.     Darüber    hinaus     ergibt     sich durch diesen Zusatz eine erhöhte Oxydationsbe-    ständigkeit; die Messwerte zeigen hier A G = 1 mg/  cm'. Weiterhin     verbessert    das Aluminium die Haft  festigkeit der Oxydschicht an der Oberfläche.  



  Die vorstehend geschilderten Beispiele und die Be  einflussung der     Legierungseigenschaften    durch die ein  zelnen Zusatzelemente für sich oder in ihrem Zusam  menwirken lassen erkennen, dass durch bestimmte Ele  mente gewisse Eigenschaften der     Grundlegierung    gemäss  Hauptpatent, unter Umständen unter Abschwächung  der erreichten     Maximalwerte    für andere Eigenschaften,  speziell verbessert werden können. Die Erfindung ist  daher selbstverständlich nicht auf die angegebenen Zah  lenbeispiele beschränkt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Bei tiefen Temperaturen duktile, gut vergiessbare Chromlegierung hoher Festigkeit und hoher Warmfestig keit gemäss Patentanspruch des Hauptpatentes Nummer 503 117, gekennzeichnet durch einen Gehalt an minde stens einem der Elemente Rhenium, Tantal oder Niob, in Konzentrationen von 0,5 - 15 Gew.-%. UNTERANSPRÜCHE 1. Chromlegierung nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch einen Gehalt von höchstens 3 Gew.-% Rhenium. 2. Chromlegierung nach Patentanspruch oder Unter anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt von ma ximal 7 Gew.-%, insbesondere 0,5 - 2,5 Gew.-%, Tantal. 3.
    Chromlegierung nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt von maximal 15 Gew.-%, insbesondere 2 bis 8 Gew.-%, Niob. 4. Chromlegierung nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch einen Gehalt von maximal 4 Gew.-%, insbesondere 1 - 3 Gew.-%, Aluminium.
    Anmerkung <I>des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:</I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentan spruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Ein klang stehen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbereich des Patentes massgebend ist.
CH1702569A 1968-11-12 1969-11-17 Bei tiefen Temperaturen duktile Chromlegierungen hoher Festigkeit und hoher Warmfestigkeit CH531570A (de)

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DE19691960125 DE1960125B2 (de) 1969-11-17 1969-11-29 Bei vergleichsweise tiefen temperaturen duktile gut ver giessbare chromlegierung hoher festigkeit und hoher warm festigkeit
FR6944596A FR2071275A5 (en) 1969-11-17 1969-12-23 Chromium alloys with added aluminium,rhenium - tantalum nor niobium to improve heat strength
JP10551369A JPS514927B1 (de) 1969-11-17 1969-12-30

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112609119A (zh) * 2020-12-17 2021-04-06 湘潭大学 一种同时含高熔点低沸点元素的Al-Re-Nb三元合金及其制备方法

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