DE1245142B - Verfahren zur Verhinderung der Korrosion beim Auslaugen des Fuellstoffes aus verformten metallischen Werkstuecken, insbesondere Turbinenschaufeln - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.

C22f

Deutsche KL: 40 d-1/10

Nummer: 1 245 142

Aktenzeichen: W 32499 VI a/40 d

Anmeldetag: 28. Juni 1962

Auslegetag: 20. Juli 1967

Beim Herstellen von metallischen, mit Kanälen versehenen Werkstücken wird so verfahren, daß man in einem Rohling Löcher anbringt und in jedes dieser Löcher ein Füllmittel einsetzt, das bei der Formgebung des Blocks, z. B. durch Strangpressen, gleichfalls verformt und später entfernt wird. Der Füllstoff und die ihn enthaltenden Hohlräume werden hierbei erheblich gelängt und im Querschnitt verringert. Dieses Verfahren wird insbesondere beim Herstellen von Turbinenschaufeln aus warm- und kriechfesten Legierungen der Kategorie Nickel— Chrom oder Nickel-Chrom-Kobalt-Legierungen angewendet. In einen aus einer derartigen Legierung bestehenden Block werden runde Löcher gebohrt, in die man runde Füllstäbe einsetzt. Danach wird der Block so verformt, daß sich in der Turbinenschaufel sehr enge Kühlkanäle von elliptischem oder annähernd elliptischem Querschnitt ergeben.

Zum Entfernen des Füllstoffes wird dieser aus den Löchern mittels einer sauren Lösung herausgelaugt, die ausschließlich oder im wesentlichen nur den Füllstoff angreift. Gewöhnlich besteht die saure Lösung aus 12,5°/oiger Salpetersäure, die bis zum Siedepunkt erhitzt wird.

Es ergab sich nun, daß die Anwendung dieses Auslaugeverfahrens bei Turbinenschaufeln aus Nickel-Chrom-Kobalt-Legierungen mit relativ geringem Chromgehalt, beispielsweise mit einem Chromgehalt von weniger als 16% zu einer erheblichen intergranularen Korrosion, insbesondere in den Endbereichen des Querschnittproiils der Kanäle führt. Zahlreiche Turbinenschaufeln mußten deshalb verworfen werden, ein Umstand, der besonders deshalb schwerwiegend ist, weil das Auslaugen des Füllstoffes erst während der letzten Bearbeitungsstufen geschieht, nachdem für die Herstellung der Schaufeln bereits ein erheblicher Aufwand an Arbeit geleistet worden ist. Eine Verringerung der Konzentration der Salpetersäure auf 5% verhindert die Korrosion nicht.

Gemäß der Erfindung geschieht dies nun dadurch, daß die mit dem Füllstoff versehenen Werkstücke vor dem Auslaugen einer Wärmebehandlung unterzogen werden, und zwar werden sie in einem Temperaturbereich von 1040 bis 1080° C so lange erhitzt, bis sich längs der Korngrenzen ihres Gefüges Karbid

Verfahren zur Verhinderung der Korrosion beim Auslaugen des Füllstoffes aus verformten
metallischen Werkstücken, insbesondere
Turbinenschaufeln

Anmelder:

Henry Wiggin & Company Limited, London
Vertreter:

Dr.-Ing. G. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

Düsseldorf, CecilienalIee 76

Als Erfinder benannt: .

John Thexton, Malvern, Worcestershire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 30. Juni 1961 (23 791)

phasen in Form stabiler, selbständiger und agglomerierter Teilchen abgeschieden haben. Nur eine kurze Zeit, beispielsweise ¹ZaStunde, ist hierfür erforderlich. Da eine längere Glühdauer unwirtschaftlich ist, werden die Gegenstände zweckmäßig nicht länger als 4 Stunden erhitzt. Es wurde gefunden, daß eine V2Stündige Glühung bei 1050° C zu guten Ergebnissen führt. Nach dem Glühen können die Gegenstände an Luft abgekühlt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung ist insbesondere auf Werkstücke, wie Turbinenschaufeln, anwendbar, die aus Nickel-Chrom-Kobalt-Legierungen folgender Zusammensetzung bestehen:

Chrom 13,5 bis 15,75%

Kobalt 10 bis 55%

Aluminium 4 bis 9,5% 1 „. , .. , m «o/

Titan 0,5 bis 2% J Al + Ti = höchstens 10,5%

709 617/436

Claims (1)

1. Kohlenstoff 0,05 bis 0,5%

   Bor bis 0,02%

   Zirkon bis 0,5%

   Molybdän 0 bis 10%

   Eisen bis 10%

   Wolfram bis 5%

   Mangan bis 1%

   Silizium bis 2,5%

   Niob bis 2%

   Tantal bis 2%

   Beryllium bis 3%

   Rest Nickel

   Der mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielte Fortschritt ist aus der Wiedergabe der Schliffbilder erkennbar. Es zeigt

   F i g. 1 das Gefüge nach dem Auslaugen des Füllstoffes ohne,

   F i g. 2 das Gefüge der gleichen Legierung mit erfindungsgemäßer Wärmebehandlung des Werkstückes.

   Die Legierung enthielt 19,4% Kobalt, 14,9% Chrom, 4,98% Molybdän, 0,17% Kohlenstoff, 1,12% Titan, 4,48% Aluminium, 0,41% Eisen, 0,37% Silizium, 0,02% Zirkon, 0,005% Bor, 0,07% Mangan und als Rest, abgesehen von Verunreinigungen, Nickel. Als Füllstoff wurde eine Legierung verwendet, die aus 88% Eisen, 10% Mangan und 2% Titan bestand. Dieser Füllstoff wurde durch Auslaugen mit 12,5%iger Salpetersäure entfernt. Die vor dem Auslaugen mit der in F i g. 2 dargestellten Legierung durchgeführte Wärmebehandlung bestand in einem Vastündigen Glühen bei 1050° C. Beide Legierungen wurden nach dem Auslaugen des Füllstoffes noch einer abschließenden Wärmebehandlung unterzogen, die in einer 4stündigen Glühung bei 1150° C, einem 16stündigen Glühen bei 1050° C

   und schließlich einem Glühen bei 850° C während weiterer 16 Stunden bestand. Nach jedem Glühen wurde an der Luft abgekühlt. Es ist bekannt, daß jede Art intergranularer Korrosion, die während des Auslaugens etwa eingetreten ist, bei der nachfolgenden abschließenden Wärmebehandlung noch verstärkt wird. Eine solche Wärmebehandlung beeinträchtigt jedoch die endgültigen Eigenschaften der Turbinenschaufeln nicht, wenn diese vor dem Auslaugen des Füllstoffes gemäß der Erfindung geglüht worden sind. Die Schliffbilder sind nach der abschließenden Wärmebehandlung gemacht.

   Um die besten Ergebnisse zu erzielen, sollte das Auslaugen nicht zu lange dauern. Zur Abkürzung des

   ig Auslaugevorganges können die Füllstoffelemente gemäß einem älteren Vorschlag Kerne aus einer Legierung aufweisen, die von der auslaugenden Säure nicht so rasch angegriffen werden.

   _ao Patentanspruch:

   Verfahren zur Verhinderung der Korrosion beim Auslaugen des Füllstoffes aus Werkstücken, insbesondere Turbinenschaufeln, aus einer weniger als 16 % Chrom enthaltenden Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung, der in Hohlräume der Rohlinge eingebracht und nach dem Verformen zur Erzeugung von Kanälen zu entfernen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke vor dem Auslaugen des Füllstoffes im Temperaturbereich von 1040 bis 1080° C so lange geglüht werden, bis sich längs der Komgrenzen ihres Gefüges Karbidphasen in Form stabiler, diskreter und agglomerierter Teilchen abgeschieden haben.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 066757.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen