DE1103594B - High temperature and long-term stable alloy - Google Patents

High temperature and long-term stable alloy

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DE1103594B
DE1103594B DEG17459A DEG0017459A DE1103594B DE 1103594 B DE1103594 B DE 1103594B DE G17459 A DEG17459 A DE G17459A DE G0017459 A DEG0017459 A DE G0017459A DE 1103594 B DE1103594 B DE 1103594B
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DE
Germany
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aluminum
titanium
chromium
iron
carbon
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Pending
Application number
DEG17459A
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German (de)
Inventor
Dean Kneale Hanink
Fred John Webbere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motors Liquidation Co
Original Assignee
Motors Liquidation Co
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Publication date
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    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C5/00Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
    • G21C5/12Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator characterised by composition, e.g. the moderator containing additional substances which ensure improved heat resistance of the moderator
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine hochwarmfeste und dauerstandfeste Nickel-Chrom-Legierung mit Aluminium- und Titangehalt, die besonders für die Herstellung von Turbinenschaufeln für Gasturbinen geeignet ist, und stellt eine Verbesserung und weitere Ausbildung der Legierung nach Patentanmeldung G8036VIa/40b dar.The invention relates to a high-temperature and long-term stable nickel-chromium alloy with aluminum and titanium content, which is particularly suitable for the manufacture of turbine blades for gas turbines is, and represents an improvement and further development of the alloy according to patent application G8036VIa / 40b.

Die Hauptpatentanmeldung offenbart eine hochwarmfeste und dauer standfeste Nickel-Chrom-Legierung mit Aluminium- und Titangehalt, die durch folgende Zusammensetzung gekennzeichnet ist:The main patent application discloses a highly heat-resistant and permanently stable nickel-chromium alloy with aluminum and titanium content, which is characterized by the following composition:

0,00.0 bisuntil 0,25%,0.25%, vorzugsweisepreferably 0,100.10 bisuntil O',20%,O ', 20%, Kohlenstoff,Carbon, 1,51.5 bisuntil 3,0%3.0% Titan,Titanium, 0,00.0 bisuntil 1,0%,1.0%, vorzugsweisepreferably 0,00.0 bisuntil 0,25%,0.25%, Mangan,Manganese, 1,01.0 bisuntil 4,0%,4.0%, vorzugsweisepreferably 2,02.0 bisuntil 4,0%,4.0%, Aluminium,Aluminum, 0,00.0 bisuntil 1,0%,1.0%, vorzugsweisepreferably 0,00.0 bisuntil 0,75%,0.75%, Silizium,Silicon, 0,010.01 bisuntil 0,50%,0.50%, vorzugsweisepreferably 0,010.01 bisuntil 0,10%,0.10%, Bor,Boron, 1313th bisuntil 17%17% Chrom,Chrome, 88th bisuntil 12%12% Eisen,Iron, 44th bisuntil 6%6% Molybdän,Molybdenum, Restrest Nickel.Nickel.

Gemäß der Erfindung wird der Eisengehalt einer derartigen Legierung auf 0,1 bis weniger als 8,0% herabgesetzt. Man hat festgestellt, daß durch diese Herabsetzung des Eisengehaltes auf die Hälfte seines in der Hauptpatentanmeldung angegebenen Wertes die Zeitstandsfestigkeit der erhaltenen Legierung etwa um ein Drittel erhöht wird.According to the invention, the iron content of such an alloy is 0.1 to less than 8.0% degraded. It has been found that by reducing the iron content to half its the value given in the main patent application is the creep strength of the alloy obtained is increased by a third.

In dieser Richtung wirkt weiterhin eine Einschränkung des Borgehaltes, der 0,01 bis 0,15% beträgt.A restriction of the boron content, which is 0.01 to 0.15%, also acts in this direction.

In bestimmten Anwendungsfällen kann der Kohlenstoff ganz fehlen, während der Kohlenstoffgehalt für andere Verwendungszwecke bis zu 0,25% beträgt. Die Silizium- und Mangananteile können maximal bis zu je 1 % betragen und der Aluminiumgehalt bis auf 1% verringert werden.In certain applications, the carbon can be completely absent, while the carbon content for other uses is up to 0.25%. The silicon and manganese content can be a maximum up to 1% each and the aluminum content can be reduced to 1%.

Durch die Erfindung wird ein weiterer Fortschritt in der Entwicklung von hochwarmfesten und dauerstandfesten Legierungen erzielt, bei dem Zusätze an Sparstoffen, wie z. B. Kobalt, Wolfram und Tantal plus Niob, vermieden werden, aber andererseits die Warmfestigkeit wesentlich heraufgesetzt wird, ohne dabei besondere Einschränkungen in der Herstellungsweise in Kauf nehmen zu müssen.The invention makes a further advance in the development of high temperature and long-term stable Alloys achieved in which additives of sparing materials, such as. B. cobalt, tungsten and tantalum plus niobium, can be avoided, but on the other hand the heat resistance is significantly increased without having to accept special restrictions in the manufacturing method.

Im folgenden werden Beispiele von für die Erfindung typischen Legierungen mit Ergebnissen der mitThe following are examples of alloys typical of the invention, with results of the

Hochwarmfeste und dauerstandfeste LegierungHigh temperature and long-term stable alloy

Zusatz zur Patentanmeldung G 8036 VI/40 b (Auslegeschrift 1 093 995)Addendum to patent application G 8036 VI / 40 b (Auslegeschrift 1 093 995)

Anmelder:Applicant:

General Motors Corporation, Detroit, Mich. (V. St. A.)General Motors Corporation, Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Müller-BoreRepresentative: Dr. W. Muller-Bore

und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. H. Gralfs, patent attorneys,

Braunschweig, Am Bürgerpark 8Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Juni 1954
Claimed priority:
V. St. v. America June 28, 1954

Dean Kneale Hanink, Birmingham, Mich.,Dean Kneale Hanink, Birmingham, Mich.,

und Fred John Webbere, Pontiac, Mich. (V. St. A.),and Fred John Webbere, Pontiac, Mich. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

diesen Legierungen durchgeführten Versuche beschrieben. Tests carried out on these alloys are described.

Beispiel IExample I.

Die Prüfstücke wurden im Präzisionsformguß hergestellt und bestanden aus folgender Legierung:The test pieces were manufactured by precision molding and consisted of the following alloy:

0,18% Kohlenstoff,
0,10% Mangan,
0,60% Silizium,
15,5%. Chrom,
0.18% carbon,
0.10% manganese,
0.60% silicon,
15.5%. Chrome,

Molybdän,Molybdenum,

Eisen,Iron,

Aluminium,Aluminum,

Titan,Titanium,

5,0%
0,5%
3,0%
2,0%
0,075% Bor,
Rest Nickel.
5.0%
0.5%
3.0%
2.0%
0.075% boron,
Remainder nickel.

Die Prüfstücke wurden bei einer Temperatur von 870° C einer statischen Zugbeanspruchung von 19,7 kg/mm2 ausgesetzt. Unter diesen Prüfbedingungen dauerte es durchschnittlich 86 Stunden, um den Prüfling zu zerreißen. Die durchschnittliche prozentuale Drehung des Prüflings beim Bruch war 10,4.The test pieces were exposed to a static tensile load of 19.7 kg / mm 2 at a temperature of 870 ° C. Under these test conditions, it took an average of 86 hours to tear the specimen. The average percent rotation of the specimen at break was 10.4.

Beispiel IIExample II

Die Prüfstücke wurden im Präzisionsformguß hergestellt und hatten eine Zusammensetzung wie imThe test pieces were manufactured by precision molding and had a composition as in

109 538/473109 538/473

Beispiel I, mit der Ausnahme, daß der Eisenanteil 4,5% betrug. Ein Prüfstück dieser Zusammensetzung wurde bei einer Temperatur von 870° C einer statischen Zugbelastung von 19,7 kg/mm2 unterworfen. Bei diesen Prüf bedingungen dauerte es 100 Stunden, um das gegossene Prüfstück zu zerreißen. Beim Bruch hatte das Prüfstück eine prozentuale Dehnung von 13,4. Ein anderes Prüfstück mit dieser Zusammensetzung wurde bei einer Temperatur von 11500C 1 Stunde lang vergütet und an Luft abgekühlt. Dieser vergütete Prüfling wurde bei einer Temperatur von 870° C einer statischen Zugbeanspruchung von 19,7 kg/mm2 unterworfen. Bei diesen Prüfbedingungen dauerte es 155 Stunden, bis der Prüfling brach. Die prozentuale Dehnung betrug 13,2.Example I, except that the iron content was 4.5%. A test piece of this composition was subjected to a static tensile load of 19.7 kg / mm 2 at a temperature of 870 ° C. Under these test conditions, it took 100 hours to tear the cast test piece. At break, the test piece had a percentage elongation of 13.4. Another test piece with this composition was tempered for 1 hour at a temperature of 1150 ° C. and cooled in air. This tempered test specimen was subjected to a static tensile load of 19.7 kg / mm 2 at a temperature of 870 ° C. Under these test conditions, it took 155 hours for the test item to break. The percent elongation was 13.2.

Beispiel IIIExample III

Die Prüfstücke wurden im Präzisionsformguß hergestellt und hatten folgende Zusammensetzung:The test pieces were manufactured by precision molding and had the following composition:

0,12% Kohlenstoff, ao 0.12% carbon, ao

0,12% Mangan,
0,57% Silizium,
14,9% Chrom,
5,03% Molybdän,
0.12% manganese,
0.57% silicon,
14.9% chromium,
5.03% molybdenum,

4,80% Eisen,4.80% iron,

2,39% Aluminium,
2,16% Titan,
0,056% Bor,
2.39% aluminum,
2.16% titanium,
0.056% boron,

Rest Nickel.Remainder nickel.

3030th

Einige dieser Prüfstücke wurden bei 815° C einer statischen Zugbeanspruchung von 24,6 kg/mm2 unterworfen. Bei diesen Prüfbedingungen betrug die durchschnittliche Zeit bis zum Bruch der Prüflinge 104 Stunden. Die durchschnittliche prozentuale Dehnung war 16,2. Ein anderes Prüfstück dieser Zusammensetzung wurde bei 925° C einer Zugbeanspruchung von 14,6 kg/mm2 unterworfen. Bei diesen Prüfbedingungen dauerte es 17,2 Stunden bis zum Bruch des Prüflings. Beim Bruch hatte der Prüfling eine prozentuale Dehnung von 19,8.Some of these test pieces were subjected to a static tensile load of 24.6 kg / mm 2 at 815 ° C. Under these test conditions, the average time to breakage of the test specimens was 104 hours. The average percent elongation was 16.2. Another test piece of this composition was subjected to a tensile load of 14.6 kg / mm 2 at 925 ° C. Under these test conditions, it took 17.2 hours for the test piece to break. At break, the test specimen had a percentage elongation of 19.8.

Legierungen nach der vorliegenden Erfindung können im Rahmen des angebenen Bereiches in jeder beliebigen Weise zusammengesetzt oder aufeinander abgestimmt werden. Alle beliebigen Schmelzöfen können verwendet werden. Typische Beispiele von Schmelzöfen, welche hierzu verwendet worden sind, sind Schmelzöfen mit indirektem Lichtbogen und Induktionsschmelzöfen. Beim Schmelzen werden vorzugsweise Schutzgase verwendet. Es ist außerdem vorteilhaft, Schutzgas beim Gießen des Materials in die Formen zu verwenden. Als Formmaterial ist es zweckmäßig, das übliche für hochschmelzende Legierungen zu verwenden.Alloys according to the present invention can be used in any desired within the specified range Wise put together or coordinated. Any melting furnace can be used. Typical examples of melting furnaces which have been used for this purpose are Indirect arc melting furnaces and induction melting furnaces. When melting are preferred Protective gases used. It is also advantageous to use protective gas when pouring the material into the Shapes to use. As a molding material, it is expedient to use the usual one for high-melting alloys to use.

Claims (6)

55 Patentansprüche:55 claims: 1. Hochwarmfeste und dauerstandfeste Nickel-Chrom-Legierung mit Aluminium- und Titangehalt nach Patentanmeldung G 8036 VI a/40b, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:1. Highly heat-resistant and long-term stable nickel-chromium alloy with aluminum and titanium content according to patent application G 8036 VI a / 40b, characterized by the following composition: 0,0 bis 0,25% Kohlenstoff,0.0 to 0.25% carbon, 0,0 bis 1,00% Mangan,0.0 to 1.00% manganese, 0,0 bis 1,00% Silizium,0.0 to 1.00% silicon, 13,0 bis 17,00% Chrom,13.0 to 17.00% chromium, 4,0 bis 6,00% Molybdän,4.0 to 6.00% molybdenum, 6060 1,50 bis 3,00% Titan,1.50 to 3.00% titanium, 1,0 bis 4,00% Aluminium,1.0 to 4.00% aluminum, 0,01 bis 0,15% Bor,0.01 to 0.15% boron, 0,1 bis weniger als 8,0% Eisen,0.1 to less than 8.0% iron, Rest Nickel.Remainder nickel. 2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:2. Alloy according to claim 1, characterized by the following composition: 0,10 bis 0,20% Kohlenstoff, maximal 0,25% Mangan, maximal 0,75% Silizium, 13,00 bis 17,00% Chrom,0.10 to 0.20% carbon, maximum 0.25% manganese, maximum 0.75% silicon, 13.00 to 17.00% chromium, 4,00 bis 6,00% Molybdän,4.00 to 6.00% molybdenum, 1,5 bis 3,00% Titan,1.5 to 3.00% titanium, 2,00 bis 4,00% Aluminium,2.00 to 4.00% aluminum, 0,01 bis 0,15% Bor,0.01 to 0.15% boron, 0,1 bis weniger als 8,00% Eisen,0.1 to less than 8.00% iron, Rest Nickel.Remainder nickel. 3. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:3. Alloy according to claim 1, characterized by the following composition: 0,18% Kohlenstoff, 0,10% Mangan, 0,60% Silizium, 15,5% Chrom, 5,0% Molybdän, 0,5% Eisen, 3,00% Aluminium, 2,00% Titan, 0,075% Bor, Rest Nickel.0.18% carbon, 0.10% manganese, 0.60% silicon, 15.5% chromium, 5.0% molybdenum, 0.5% iron, 3.00% aluminum, 2.00% titanium, 0.075% boron, the balance nickel. 4. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:4. Alloy according to claim 1, characterized by the following composition: 0,18% Kohlenstoff, 0,10% Mangan, 0,60% Silizium, 15,5% Chrom, 5,0% Molybdän, 4,5%. Eisen, 3,00% Aluminium, 2,00% Titan, 0,075% Bor, Rest Nickel.0.18% carbon, 0.10% manganese, 0.60% silicon, 15.5% chromium, 5.0% molybdenum, 4.5%. Iron, 3.00% aluminum, 2.00% titanium, 0.075% boron, balance nickel. 5. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:5. Alloy according to claim 1, characterized by the following composition: 0,12% Kohlenstoff, 0,12% Mangan, 0,57% Silizium, 14,9% Chrom, 5,03% Molybdän, 4,80% Eisen, 2,39% Aluminium, 2,16% Titan, 0,056% Bor, Rest Nickel.0.12% carbon, 0.12% manganese, 0.57% silicon, 14.9% chromium, 5.03% molybdenum, 4.80% iron, 2.39% aluminum, 2.16% titanium, 0.056% boron, balance nickel. 6. Verwendung von Legierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von Turbinenschaufeln für Gasturbinen.6. Use of alloys according to one of claims 1 to 5 for the production of turbine blades for gas turbines. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 267 448, 003;Considered publications: Swiss patent specifications No. 267 448, 003; französische Patentschrift Nr. 932 273; britische Patentschriften Nr. 583 807, 607 616.French Patent No. 932,273; British Patent Nos. 583 807, 607 616. © 109 538/473 3.© 109 538/473 3.
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