DD220845A1 - METHOD FOR DELAYING THE AGING EXPERIENCE OF NICKEL ALLOYS AND THEIR USE - Google Patents
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- DD220845A1 DD220845A1 DD25963484A DD25963484A DD220845A1 DD 220845 A1 DD220845 A1 DD 220845A1 DD 25963484 A DD25963484 A DD 25963484A DD 25963484 A DD25963484 A DD 25963484A DD 220845 A1 DD220845 A1 DD 220845A1
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Behandlung von aushaertbaren FeNi- bzw. Ni-Legierungen mit Titan- und/oder Niob/Tantal- sowie Aluminiumgehalten und deren Verwendung als Bauteile die im Temperaturbereich von 800 bis 950 K hohen Beanspruchungen unterworfen sind. In diesem kritischen Temperaturbereich kommt es nach dem bisher bekannten Waermebehandlungen schon nach relativ kurzen Standzeiten zur Alterungsversproedung und damit zum Vorzeitigen Ausfall der Bauteile. Erfindungsgemaess wurde eine Verzoegerung dieser Alterungsversproedung dadurch erreicht, dass nach einer Loesungsgluehung eine Periode langsam gesteuerter Abkuehlung bis auf eine Karbidausscheidungsgluehung der intermetallischen und karbidischen Ausscheidungsphase mit anschliessender Luftabkuehlung und Aushaertegluehung folgt.The invention relates to a process for the thermal treatment of austenitic FeNi or Ni alloys with titanium and / or niobium / tantalum and aluminum and their use as components which are subjected in the temperature range of 800 to 950 K high stresses. In this critical temperature range, it comes after the previously known heat treatments after relatively short periods for aging Verversung and thus premature failure of the components. According to the invention, a delay in this aging prevention has been achieved by following a solution annealing period followed by a period of slowly controlled cooling down to a carbide precipitation annealing of the intermetallic and carbide precipitation phase followed by air cooling and tempering.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von aushärtbaren Ni-. bzw. FeNi-Basislegierungen mit Titan- und/ oder Niob/Tantal- sowie Aluminiumgehalten sowie deren Vorwondung, die als Bauteile im Temperaturbereich von 800 bis ; 950K hohen Beanspruchungen unterworfen oder diesem kritischen Temperaturbereich sehr oft ausgesetzt sind. Neben den mehr oder weniger stationär betriebenen Reaktoren in der chemischen Verfahrenstechnik trifft vorstehende Beanspruchung auch bei vorzugsweisen zyklischen Temperaturveränderungen für die heißgehenden Teile von Gasturbinen zu.The invention relates to a method for heat treatment of curable Ni. or FeNi base alloys with titanium and / or niobium / tantalum and aluminum contents and their prewonding, which are used as components in the temperature range from 800 to; 950K high stresses or are exposed to this critical temperature range very often. In addition to the more or less stationary operated reactors in the chemical process engineering applies the above stress even with preferential cyclic temperature changes for the hot parts of gas turbines.
Zur Erzielung hoher Kriechwiderstände werden bei FeNiCr- und NiCr-Legierungen mit intermetallischen kohärenten Aüshärtephaseh Ni3 (TiAI) bzw, Ni3 (NbAI) einleitende Glühungen bei einer genügend hohen Temperatur und ausreichender Zeit durchgeführt, um eine mehr oder weniger vollständige Lösung aller Aushärte- und Verfestigungsphasen sicherzustellen. Nach einer Abkühlung von dieser Lösungsglühbehandlung an Luft schließt sich ein weiteres Glühen bei einer niedrigeren Temperatur und genügend langen Zeit an, während welcher sich die Verfestiguhgsphasen ausscheiden (Ausscheidungsaltern). Es wurden weitere Wärmebehandlungsverfahren zur Verbesserung des Kriechwiderstandes dieser aushärtbaren FeNiCr- bzw. NiCr-Legierungen für Anwendungstemperaturen über 950K vorgeschlagen. Sb beispielsweise die Einführung einer Karbidausscheidungsglühung zur Verfestigung der Korngrenzen gesondert oder im Anschluß an eine Periode langsamer gesteuerter Abkühlung von der Lösungsglühtemperatur. Alle diese bekannten Verfahren der Wärmebehandlung berücksichtigen nicht die Alterungsversprödung im Temperaturbereich von 800 bis 950K, welche sich z.B. in die für die Anwendung kritischen niedrigen Duktilitäts-und Zähigkeitseigenschaften äußert. 'In order to achieve high creep resistances, preliminary anneals are carried out at FeNiCr and NiCr alloys with intermetallic coherent hardness phase Ni 3 (TiAl) or Ni 3 (NbAl) at a sufficiently high temperature and sufficient time to produce a more or less complete solution of all curing. and solidification phases. After cooling from this solution annealing treatment in air, further annealing follows at a lower temperature and for a sufficiently long time during which the solidification phases precipitate (precipitation aging). Other heat treatment methods have been proposed to improve the creep resistance of these thermosetting FeNiCr or NiCr alloys for use temperatures above 950K. For example, the introduction of a carbide precipitation anneal to solidify the grain boundaries separately or following a period of slower controlled cooling from the solution anneal temperature. All these known methods of heat treatment do not take into account the aging embrittlement in the temperature range from 800 to 950 K, which manifests itself, for example, in the low ductility and toughness properties critical for the application. '
Ziel der Erfindung . .Object of the invention. ,
. Ziel der Erfindung ist es, die im Temperaturbereich von 800 bis 950K unvermeidbare Alterungsversprödung gegenüber den bekannten Verfahren der Wärmebehandlung bei annähernd vergleichbaren Kriechwiderständen zu verzögern, um die Stand/eil der entsprechend beanspruchten Reaktoren, Bauteile von Gasturbinen usw. bedeutend zu verlängern., The aim of the invention is to delay in the temperature range of 800 to 950K unavoidable aging embrittlement compared to the known methods of heat treatment at approximately comparable creep resistances in order to significantly extend the status of the correspondingly claimed reactors, components of gas turbines, etc.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verzögerung der Alterungsversprödung von Nickel- und Eisen-Nickel-Legierüngen des flächenzentrierten kubischen Gittertyps innerhalb folgender Grundzusammensetzung:It is an object of the present invention to provide a method for retarding the aging embrittlement of nickel and iron-nickel alloys of the face centered cubic lattice type within the following basic composition:
sowie weitere Desoxidationszusätze wie Mg, Ce, Zr, B, Ca usw. und legierungsbedingte Verunreinigungen bis zu 0,5Gew.-% anzubieten, gekennzeichnet dadurch, daß sich einer Lösungsglühung im Bereich von 1500 bis 1300K innerhalb von 2 bis' 8 Stunden mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit < 5 K/Minute, eine Karbidausscheidungsglühung von 1300 bis 1200K innerhalb von 2 bis 8 Stunden mit einer Abkühlgeschwindigkeit < 3 K/Minute eine Vorausscheidungsglühung der intermetallischen und karbidischen Ausscheidungsphasen bei 1050 bis 1150K innerhalb von 8 bis 16 Stunden mit Luftabkühlung anschließt und diese Glühbehandlung durch ein Anlassen auf 900 bis 10OOKfür eine Dauer von 8 bis 24 Stunden mit Abkühlung an Luft beendet wird. x and other deoxidizing additives such as Mg, Ce, Zr, B, Ca, etc. and alloy impurities up to 0.5% by weight, characterized in that a solution annealing in the range of 1500 to 1300K within 2 to '8 hours with a Cooling rate <5 K / minute, a carbide precipitation annealing of 1300 to 1200K within 2 to 8 hours with a cooling rate <3 K / minute precalcination annealing of the intermetallic and carbide precipitation phases at 1050 to 1150K within 8 to 16 hours followed by air cooling and this annealing by quenching on 900 to 10OOK for a period of 8 to 24 hours with cooling in air is terminated. x
Die Aufgabe bestand weiterhin darin, diese Legierung für hochbeanspruchte Teile zu verwenden.The task continued to be to use this alloy for highly stressed parts.
Dies wurde für Reaktorteile in Spaltöfen für die EDC-Pyrolyse und in Styrolerzeugungsanlagen erreicht sowie als Werkstoff für Gasturbinen-und Abgasturboanlagen.This was achieved for reactor parts in cracking furnaces for EDC pyrolysis and in styrene gas generators and as a material for gas turbine and turbocharger systems.
Das Kriechverhalten wird durch die Entstehung und Bewegung der Versetzungen sowie durch die Rißbildung infolge der Kondensation von Leerstellen beherrscht. Hierbei spielen die Vorgänge im Inneren der Kristalle, in Korngrenzennähe sowie in den Korngrenzen selbst eine unterschiedliche Rolle. Durch thermische Behandlung der aushärtbaren FeNiCrTi(Nb)AI- bzw. NiCrTi(Nb)AI-Legierungen ist es möglich, eine gewünschte Anordnung zu erreichen sowie in einem gewissen Umfang die Versetzungen zu fixieren und damit den Kriechwiderstand zu erhöhen. Infolge einer bevorzugten Ausscheidung von Chromkarbiden an den Korngrenzen durch eine Periode langsamer gesteuerter Abkühlung von der Lösungsglühtemperatur mit anschließender längerer Karbidausscheidungsglühung war es, gegenüber der Luftabkühlung von der Lösungsglühtemperatur vor der Ausscheidungsalterung, möglich bei Prüftemperaturen über 950K den stationären Kriechbereich, die Standzeit und die Zeitstandfestigkeitsbruchdehnung um das Zwei- bis Dreifache zu erhöhen. Dieser kprngrenzenstabilisierender Effekt wird durch ausscheidungsarme Korngrenzensäume infolge Kohlenstoff- und Chromdiffusion erreicht. Infolge der Chromverarmung im Korngrenzenbereich tritt hier eine wesentlich geringere Ausscheidungsdichte der r intermetallischen y'-Phase Ni3(TiAI) bzw. Ni3(NbAI) auf. Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß durch eine weitere gesteuerte langsame Abkühlung bis kurz oberhalb der Ausscheidungstemperatur der intermetallischen γ'-Phase mit längerer Haltezeit und anschließender Abkühlung an Luft die Zeitstandfestigkeitsbruchdehnungen auch im kritischen Anwendungstemperaturbereich dieser aushärtbaren Legierungen yon 800 bis 950K um mehr als das Dreifache erhöht werden können. In diesem Zusammenhang wurde gegenüber der zweistufigen Standardwärmebehandlung (Lösungsglühen + Alterungsglühung) keine Verringerung der Zeitstandfestigkeit nachgewiesen. Gleichlaufend wiesen Zugfestigkeitsprüfungen an unter Spannung gealterten vierstufig wärmebehandelten Proben niedrigere 0,2-Dehngrenzenverhältnisse zur Zugfestigkeit und höhere Bruchdehnungswerte gegenüber den standardwärmebehandelten Proben auf.The creep behavior is governed by the formation and movement of the dislocations as well as the cracking due to the condensation of vacancies. Here, the processes in the interior of the crystals, near the grain boundary and in the grain boundaries themselves play a different role. By thermal treatment of the curable FeNiCrTi (Nb) Al or NiCrTi (Nb) Al alloys, it is possible to achieve a desired arrangement and to fix the dislocations to a certain extent and thus to increase the creep resistance. As a result of preferential removal of chromium carbides at the grain boundaries by a period of slower controlled cooling from the solution annealing temperature followed by a longer carbide precipitation anneal, the steady creep, life, and creep rupture elongation were possible at test temperatures above 950K as compared to air cooling from the solution anneal temperature to increase two to three times. This kprngrenzenstabilisierender effect is achieved by low-excretion grain boundary seams due to carbon and chromium diffusion. As a result of chromium depletion at grain boundary a substantially lower density of excretion r intermetallic y 'phase of Ni 3 (TiAl) or Ni 3 (NBAI) occurs here. Surprisingly, it has now been found that increased by a further controlled slow cooling to just above the precipitation temperature of the intermetallic γ'-phase with a longer holding time and subsequent cooling in air, the creep rupture even in the critical temperature range of application of these curable alloys from 800 to 950K by more than three times can be. In this connection, no reduction in the creep rupture strength was detected compared to the two-stage standard heat treatment (solution annealing + aging annealing). At the same time, tensile tests on stress-aged four-stage heat-treated specimens had lower 0.2-yield strength ratios to tensile strength and higher elongation at break values over standard heat-treated specimens.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll anhand eines Alisführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an Alisführungsbeispieles.
-- Die Ni-Basislegierung mit74Gew.-% Ni,20Gew.-%Cr2,8Gew.-%Ti und 1 Gew;-% Al sowie 2,2 Gew.-%Desoxidatiohszusät/eThe Ni-based alloy comprising 74% by weight of Ni, 20% by weight of Cr2.8% by weight of Ti and 1% by weight of Al and 2.2% by weight of deoxidation additives
und legierungsbedingte Verunreinigungen wurde wie folgt vierstufig thermisch behandelt: -and alloy-related impurities were thermally treated in four stages as follows: -
1400K/8Std./4K pro Minute geregelte Abkühlung auf ; 1275K/4Std./2,5K pro Minute geregelte Abkühlung auf1400K / 8h / 4K per minute regulated cooling on; 1275K / 4h / 2.5K per minute regulated cooling on
1125K/16Std./Luftabkühlung1125K / 16hrs. / Air cooling
+ 975K/16Std./Luftabkühlung+ 975K / 16h / air cooling
im Vergleich dazu erfolgte die dreistufigein comparison, the three-stage took place
14Ö0K/8Std./4K pro Minute geregelte Abkühlung auf14OK / 8h / 4K per minute controlled cooling on
1275K/4Std./Luftabkühlung ·1275K / 4h / air cooling ·
+ 975K/16Std./Luftabkühlung+ 975K / 16h / air cooling
und die zweistufige thermische Behandlung (Standardwärmebehandlung)and the two-stage thermal treatment (standard heat treatment)
1350K/8Std./Luftabkühlung ;. + 975K/16Std./Luftabkühlung ; f 1350K / 8h / air cooling; + 975K / 16h / air cooling; f
Die Zeitstandfestigkeitsprüfergebnisse sind der nachstehenden Zusammenstellung Tabelle 1 zu entnehmen:The creep rupture test results are shown in Table 1 below:
--Die FeNiCrTiAI-Legierung mit32Gew.-% Ni, 21Gew.-%Cr; 1,5Gew.-% Mn; 0,5Gew.-%Ti;0,25Gew.-% Al sowie 1Gew.-%FeNiCrTiAl alloy containing 32 wt% Ni, 21 wt% Cr; 1.5% by weight of Mn; 0.5% by weight of Ti, 0.25% by weight of Al and 1% by weight
Desoxidationszusätze einschließlich legierungsbedingte Verunreinigungen und Eisen als Rest wurde wie folgt vierstufig . .· thermisch behandelt:Deoxidation additives, including alloying impurities and iron as the remainder, became four-stage as follows. · Thermally treated:
1400k/2Std./2,5K pro Minute geregelte Abkühlung auf1400k / 2h / 2.5K per minute controlled cooling on
1275k/4Std./1,5k pro Minute geregelte Abkühlung auf 1^ ^1275k / 4h / 1,5k per minute controlled cooling to 1 ^ ^
1O75k/8Std./Luftabkühlung1O75k / 8h. / Air cooling
+ 925k/8Std./Luftabkühlung+ 925k / 8h / air cooling
Im Vergleich dazu die einstufige AS-BehandlungIn comparison, the single-stage AS treatment
J 400k/2Std./WasserabkühlungJ 400k / 2h / water cooling
In nachstehender Gegenüberstellung Tabelle 2 sind die Festigkeitseigenschaften im thermisch behandelten und gealterten Zustand <0,15% bl. Dehnung bei 875k und 90MPA Belastung nach 3000'Std. und-< 0,25% bl. Dehnung bei 975k undIn the following comparison Table 2, the strength properties in the thermally treated and aged state are <0.15% bl. Elongation at 875k and 90MPA load after 3000'h. and- <0.25% bl. Elongation at 975k and
7ÖMPA Belastung nach 3000Std. aufgeführt: ,7MPA load after 3000h listed:,
Tabelle2 /, ' ', ' ' , .' ' · ' . ' - ' . x ' ' " .' Table 2/, '', '', . ' '·'. '-'. x ''" . '
ZustandState
Prüftemp.Prüftemp.
einstufigestage
Rp 0,2Rp 0.2
MPAMPA
thermische Behandlung Rm A5 Z Rpthermal treatment Rm A5 Z Rp
0,20.2
MPAMPA
Rmrm
vierstufigefour stage
A5A5
ein-bzwa-or
yierstuf yierstuf
th. Behänd). th. Nimbly).
20 600 65020 600 650
246 185 173246 185 173
532 412 386532 412 386
42 37 4342 37 43
73 66 6973 66 69
193 160 156193 160 156
545 398 359545 398 359
46 44 4946 44 49
ZustandState
Prüf-test
temp.temp.
0C 0 C
einstufigestage
Rp 0,2Rp 0.2
MPAMPA
thermische Behandlung Rm λ Ä5 Z Rpthermal treatment Rm λ A5 Z Rp
0,2 % MPA0.2% MPA
Rmrm
vierstufige A5 Zfour-stage A5 Z
gealtertaged
875k/875K /
3000Std./3000Std./
9ÖMPA9ÖMPA
Beiast.Beiast.
20 60020 600
370 297370,297
630 482630 482
33 2433 24
61 5161 51
275 203275 203
592 427592 427
38 32'38 32 '
Claims (5)
, mit anschließendem Anlassen auf 975K/16Std. Haltezeit mit Luftabkühlung.Cooling time to 1 ^ oK / ieh. Hold time / air cooling
, followed by tempering at 975K / 16h. Holding time with air cooling.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD25963484A DD220845A1 (en) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | METHOD FOR DELAYING THE AGING EXPERIENCE OF NICKEL ALLOYS AND THEIR USE |
Applications Claiming Priority (1)
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DD25963484A DD220845A1 (en) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | METHOD FOR DELAYING THE AGING EXPERIENCE OF NICKEL ALLOYS AND THEIR USE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD220845A1 true DD220845A1 (en) | 1985-04-10 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD25963484A DD220845A1 (en) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | METHOD FOR DELAYING THE AGING EXPERIENCE OF NICKEL ALLOYS AND THEIR USE |
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DD (1) | DD220845A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5431750A (en) * | 1991-06-27 | 1995-07-11 | Mitsubishi Materials Corporation | Nickel-base heat-resistant alloys |
DE102021211652A1 (en) | 2021-10-15 | 2023-04-20 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Austenitic alloy, blank and part and process |
-
1984
- 1984-01-26 DD DD25963484A patent/DD220845A1/en unknown
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5431750A (en) * | 1991-06-27 | 1995-07-11 | Mitsubishi Materials Corporation | Nickel-base heat-resistant alloys |
US5516381A (en) * | 1991-06-27 | 1996-05-14 | Mitsubishi Materials Corporation | Rotating blade or stationary vane of a gas turbine |
DE102021211652A1 (en) | 2021-10-15 | 2023-04-20 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Austenitic alloy, blank and part and process |
DE102021211652A8 (en) | 2021-10-15 | 2023-06-15 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Austenitic alloy, blank and part and process |
DE102021211652A9 (en) | 2021-10-15 | 2023-07-27 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Austenitic alloy, blank and part and process |
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