DE1135670B

DE1135670B - Verwendung von verguetbaren Ti-Al-V-Fe-Legierungen als Werkstoff zur Herstellung von Blechen und anderen Walzwerkserzeugnissen

Info

Publication number: DE1135670B
Application number: DEM34474A
Authority: DE
Inventors: Stanley Abkowitz; Paul Edwin Moorhead
Original assignee: RMI Co
Current assignee: RMI Co
Priority date: 1956-06-19
Filing date: 1957-06-14
Publication date: 1962-08-30
Also published as: US2864698A

Description

Verwendung von vergütbaren Ti-AI-V-Fe-Legierungen als Werkstoff zur Herstellung von Blechen und anderen Walzwerkserzeugnissen Es ist bekannt, daß die Festigkeit von Titan durch einen Eisenzusatz erhöht werden kann. Gleichzeitig besteht aber bei solchen Legierungen bei einer nachfolgenden Vergütungsbehandlung die Gefahr der Versprödung, da das Eisen zur Verbindungsbildung neigt. Ein Zusatz von reinem Vanad'in als Verzögerer verbiet sich in den meisten Fällen schon wegen der damit verbundenen hohen zusätzlichen Kosten. Auch der Zusatz des Vanadins in Form einer Al-V-Legierung ist im allgemeinen nicht angebracht, da Aluminium erfahrungsgemäß die Bildung von Ti-Fe-Verbindungen und somit die Versprödung des Materials begünstigt.
Für die Herstellung von Blechen und anderen Walzerzeugnissen wird jedoch gerade eine vergütbare Titanlegierung benötigt, welche in vergütetem Zustand eine hohe Festigkeit aufweist und gleichzeitig gut dehnbar ist. Die moderne Technik fordert insbesondere eineMindeststreckgrenzevon $6,00 kg/mm2 im vergüteten Zustand.
Erfindungsgemäß läßt sich dieses Problem durch Verwendung von Ti-Al-V-Fe-Legierungen spezieller Zusammensetzung lösen, die einen Gehalt von 819/o V, 3 bis 5 % Fe und 1,519/o Al, Rest Titan neben unvermeidbaren Verunreinigungen, aufweisen.
Diese besonderen Legierungen sind nicht nur trotz höher Festigkeit sehr gut dehnbar, sondern sie lassen sich auch ohne die Gefahr des Ausseigerns leicht erschmelzen, und sie zeigen eine sehr erwünschte geringe Dichte. Diese Kombination von vorteilhaften Eigenschaften ist insbesondere deshalb überraschend, weil bekannte Ti-Al-V-Fe-Legierungen mit einem Gehalt von z. B. 419/o Al, 5-% V und 1,5'% Fe nur eine relativ geringe Dehnbarkeit aufweisen und auch sonst ein ungünstiges Verhalten zeigen.
Vorzugsweise werden erfindungsgemäß Legierungen mit einer Mindeststreckgrenze von 91,50 kg/mm2 im vergüteten Zustand verwendet.
Abgesehen von ihrer guten Dehnbarkeit unter Biege- und Zugbeanspruchung bei gleichzeitiger hoher Festigkeit im vergüteten Zustand, besitzen die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen eine ausgezeichnete Verformbarkeit.
Eine derartige Kombination von vorteilhaften Eigenschaften konnte bisher bei Titanlegierungen nur schwer erhalten werden.
Die .erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen können entweder aus Titan handelsüblicher Qualität oder aus Titan hoher Reinheit hergestellt werden. Eine typische Analyse der aus handelsüblich lieferbarem Titan hergestellten neuen Legierung zeigt neben den Hauptlegierungsbildnern einen Gehalt an beiläufigen Verunreinigungen von 0,02% C, 0,01% N2, 0,101/o 02 und 0,00511/o H2.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Titan der vorstehend erwähnten typischen Zusammensetzung beschränkt, da auch Titan mit 0,06% C, 0,03% N2, 0,150/0 02 und 0,02 bis 0,024% H2 verwendet werden. kann.
Handelsüblicher Titanschwamm mit einer Brinellhärte von 120 kg/mm2 kann gut verwendet werden. Die Schwammhärte kann im allgemeinen zwischen 100 und 150 kg/mm2 liegen. In den weiter unten angegebenen Beispielen wurde Titanschwamm der üblichen Zusammensetzung mit einer Brinellhärte von 120 kg/mm2 verwendet.

In der Praxis wird das Titan vorzugsweise mit dem Lichtbogen in einem wassergekühlten Kupfertiegel, beispielsweise in einer Argon-Atmosphäre, geschmolzen, wobei die Legierungselemente der Schmelze entweder einzeln oder in Form von Legierungen aus Vanadium und Eisen oder aus Vanadium, Eisen und Aluminium zugeführt werden können. Die Legierungen gemäß der Erfindung können nach dem Schmelzen und Gießen in der üblichen Weise geschmiedet oder gewalzt werden, um das gewünschte halbfertige oder fertige Material zu bilden. Zum Beispiel können Blöcke der verbesserten quaternären Legierung zu Brammen geschmiedet oder vorgewalzt, zu Flachknüppeln gewalzt und dann zu Blechen von beispielsweise 0,5 bis 2,3 mm Dicke fertiggewalzt werden. Einige Beispiele der neuen Legierungen gemäß der Erfindung werden im folgenden angegeben:

Tabelle I

Nominelle Fertigungs- nelle

oder erstrebte Zusammensetzung

nummer nummer

°/o V ! °/o Fe I °/o A1 @ °/o Ti

1 DM 454 8 3 1,5 Rest

2 DM 455

8 5 1,5 Rest

Die mechanischen Eigenschaften der aus diesen Legierungen hergestellten Bleche sind in der untenstehenden Tabelle II angegeben:

Tabelle 1I

Bruch- Streck- Deh-

Versuchs- Fertigungs- festig- grenze ö ung Durch-

nummer nummer keit k mm# /o je biegung

kg/mm' 5 cm

1 DM 454 91,50 86,00 12,9 2,0

2 DM 455

102,00

97,00

12,1

1,7

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen zeichnen sich durch ihre gute Dehnbarkeit und durch eine Mindeststreckgrenze von 86 kg/mm2 im vergüteten Zustand aus, die bei einem hohen Prozentsatz von Eisen noch höher liegen kann, ohne daß eine Versprödung beim Erhitzen oder bei der Wärmebehandlung eintritt.

Die als Beispiel 2 angegebene Legierung hat auch eine verhältnismäßig niedrige Dichte von etwa 0,468. Diese Dichte liegt günstig im Verhältnis zu der Dichte von 0,476 einer binären Titanlegierung mit 8 % Mangan, welche im vergüteten Zustand außerdem eine geringere Mindeststreckgrenze besitzt und auch schwieriger herzustellen ist, weil beim Schmelzen Ausseigerungen eintreten können.
Bei den vorstehenden Tabellen, in denen die nominelle oder erstrebte Zusammensetzung wiedergegeben ist, ist zu berücksichtigen, daß gewisse Abweichungen von den durch chemische Analysen bestimmten Zusammensetzungen vorhanden sein können, je nachdem, ob und in welchem Grad die Möglichkeit einer genauen Kontrolle beim Zugeben der Legierungskomponenten möglich ist. Die angegebenen Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verwendung von vergütbaren Ti-Al-V-Fe-Legierungen, bestehend aus 8% Vanadin, 3 bis 511/o Eisen, 1,5% Aluminium; Rest Titan neben unvermeidbaren Verunreinigungen, als Werkstoff zur Herstellung von Blechen und anderen Walzerzeugnissen mit einer Mindeststreckgrenze von 86,00 kg/mm2 und einer Dehnung über 12% im vergüteten Zustand.
2. Verwendung von Legierungen der in Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, die jedoch noch bis zu 0,06% Kohlenstoff, bis zu 0,03% Stickstoff, bis zu 0,15% Sauerstoff und bis zu 0,024% Wasserstoff enthalten können, für den in Anspruch 1 genannten Zweck. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1094 616.