DE1224939B

DE1224939B - Kobalt-Chrom-Wolfram-Tantal-Legierungen guter Zeitstandfestigkeit und Oxydations-bestaendigkeit

Info

Publication number: DE1224939B
Application number: DES59775A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Harold Thielemann
Original assignee: Sierra Metals Corp
Current assignee: Sierra Metals Corp
Priority date: 1957-09-12
Filing date: 1958-09-10
Publication date: 1966-09-15

Description

Kobalt-Chrom-Wolfram-Tantal,Legierungen guter Zeitstandfestigkeit und Oxydationsbeständigkeit Die Erfindung betrifft Kobalt-Chrom-Wolfram-Tantal-Legierungen, die sich gießen lassen und sich durch besonders gute Zeitstandfestigkeit und Oxydationsbeständigkeit bei Temperaturen bis 1200'C auszeichnen. Sie sind gekennzeichnet durch einen Gehalt an 16 bis 25 °/o, vorzugsweise 19 bis 23 °/o Chrom, 10,5 bis 12,5 °/o Wolfram, 7 bis 110/" vorzugsweise 8 bis 10 °/o Tantal, 0,6 bis 10/", vorzugsweise 0,7 bis 0,9 °/o Kohlenstoff, Rest Kobalt einschließlich Verunreinigungen.
Die erfindungsgemäßen Legierungen eignen sich infolge ihrer besonderen Eigenschaften als Werkstoff für heißgehende Teile von z. B. Gasturbinenschaufeln und -rippen, aber auch Auslaßventile, Auspuffleitungen in Explosionsmotoren, Wärmeaustauscher, sowie als Auskleidungsmaterial für Retorten und Reaktionsbehälter in der chemischen und metallurgischen Industrie. Aus den erfindungsgemäßen Legierungen lassen sich temperatur- und korrosionsbeständige Rohre, Bleche und Werkzeug, wie Schneidblätter, Sägeblätter, zur Bearbeitung von Glas und korrodierenden Stoffen und als Bauteile von Meßgeräten, wo es auf besonders hohe Stabilität der Werkstoffe ankommt, anwenden.
Es ist bereits eine Kobalt-Chrom-Wolfram-Molybdän-Eisen-Legierung (britische Patentschrift 780007) für Arbeitstemperaturen bis 900°C bekanntgeworden, die zusammengesetzt ist aus 15 bis 220/, Chrom, 2 bis 60/, Wolfram, 0,2 bis 0,60/() Kohlenstoff, 45 bis 70 °/o Kobalt, 1 bis 6 % Tantal oder Niob, 2 bis 6 °/o Molybdän, 0,3 bis 0,60/, Silicium, 0,5 bis 1,501, Mangan und bis 0,05 °/o Bor. Die besten Legierungen aus diesen Bereichen mit günstigstem Zeitstandverhalten fallen durch ihren hohen Molybdängehalt auf. Es ist andererseits bekannt, daß molybdänhaltige Legierungen Arbeitstemperaturen über 850°C nicht zulassen. Diese Legierungen können also nicht im strengen Sinne des Wortes als besonders hoch warmfest und oxydationsbeständig bezeichnet werden.
Aus der französischen Patentschrift 1027 064 ist eine hoch warmfeste, korrosionsbeständige Legierung mit 1,01 bis 3 °/o Kohlenstoff, bis 2 °/o Silicium, bis 2 °/o Mangan, bis 20 °/o Nickel, 20 bis 70 °/a Kobalt, 10 bis 300/, Chrom, bis 0,5010 Bor, bis 100/,) Vanadium, bis 10 °/o Wolfram, bis 10 °/o Molybdän, bis 6 °/o Niob, wobei die Summe von Vanadium -f- Wolfram + Molybdän + Niob 6,7 bis 16 °/o betragen soll, sowie bis 2 °/o Titan, bis 10 °/o Tantal, 0,5 bis 25 °/o Eisen bekannt.
Der Vergleich der Warmfestigkeit, also der Werte für die Zeitstandfestigkeit bei unterschiedlichen Prüfspannungen und unterschiedlichen Temperaturen von zwei verschiedenen Werkstoffen ist bisher auf große Schwierigkeiten gestoßen; es gibt keine exakte Vergleichsmöglichkeit. Eine Entwicklung geht dahin, einen Vergleich mit Hilfe des »Larson-Miller-Diagramms« zu erleichtern (s. hierzu »Transactions of the ASME«, Juli 1952, S. 765 bis 775). Hier wird eine Arbeit über die Hochtemperaturbestimmungen von Bruch- und Kriechspannungen gebracht und ein Diagramm aufgestellt, in welchem Spannung (in psi) gegen den Parameterder Formel Temperatur . (20 + Logarithmus der Zeit bis zum Bruch) aufgetragen ist. Dieses Diagramm gestattet nun einen Vergleich der Warmfestigkeit oder Zeitstandfestigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen gegenüber den besten Legierungen aus der als nächstkommender Stand der Technik zu berücksichtigenden französischen Patentschrift 1027 064. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß die Werte für die erfindungsgemäßen Legierungen wesentlich besser liegen als die für die bekannte Legierung.
Die Erfindung wird noch an den folgenden Beispielen näher erläutert. Beispiel 1 Es wurden Prüfstäbe nach dem Wachsausschmelzverfahren hergestellt, Länge 76 mm, Durchmesser 6,4 mm, und zwar aus einer Legierung mit 200/0 Chrom, 10 °/o Wolfram, 10 °/a Tantal,1 °/o -Kohlenstoff, Rest Kobalt.
Bei einer Prüfspannung von 74,2 kg/mm2 und Raumtemperatur betrug die Dehnung 8/" bei einer Prüfspannung von 14,3 kg/mm2 und einer Temperatur von 871°C betrug die Zeitstandfestigkeit >100 Stunden, bei 10,6 kg/mm2 und 927°C in Luft ebenfalls 100 Stunden.
Beispiel 2 Aus einer Legierung von 20 °/o Chrom, 10 °/o Wolfram, 10°/o Tantal, 0,8°/o Kohlenstoff, .Rest Kobalt wurden wieder Prüfstäbe nach Beispiel 1 abgegossen.
Bei einer Prüfspannung von 81,3 kg/mm2 betrug die Dehnung 8,4°/0; bei einer Prüfspannung von 14,3 kg/ mm2 und 871°C in Luft betrug die Zeitständfestigkeit >100 Stunden und auch bei 10,6 kg/mm2 und 927°C in Luft >100 Stunden.

Claims

Patentanspruch: Kobalt-Chrom-Wolfram-Tantal-Legierung mit guter Zeitstandfestigkeit und Oxydationsbeständigkeit bei Temperaturen bis 1200°C, bestehend aus 16 bis 25 °/o, vorzugsweise 19 bis 23 °/o Chrom, 7,5 bis 12,5 % Wolfram, 7 bis 110/" vorzugsweise 8 bis 10 °/o Tantal, 0,6 bis 1,0 °/o, vorzugsweise 0,7 bis 0,9 °/o Kohlenstoff, Rest Kobalt einschließlich Verunreinigungen. In Betracht gezogene Druckschriften; Französische Patentschrift Nr. 1027 064; britische Patentschriften Nr. 510154, 780 007; USA.-Patentschriften Nr. 1449 338, 2 763 547.