DE1271993B

DE1271993B - Hochwarmfeste Legierung auf Nickelbasis

Info

Publication number: DE1271993B
Application number: DE19631271993
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Winter
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland
Priority date: 1963-07-19
Filing date: 1963-07-19
Publication date: 1968-07-04

Description

Hochwarmfeste Legierung auf Nickelbasis Der Nickelmischkristall Ni - 7 °/o Cr - 3 % Al -3 °/o Mo - 3 °/o W - 2 % Nb bildet mit Titankarbid ein quasibinäres System mit einem Eutektikum bei etwa 5 Gewichtsprozent TiC und einer eutektischen Temperatur von etwa 1345°C. Bei der eutektischen Temperatur werden etwa 3 Gewichtsprozent TiC in Lösung aufgenommen; mit sinkender Temperatur nimmt die Löslichkeit jedoch rasch ab und ist bei 900°C praktisch gleich Null.
Mit steigendem TiC-Gehalt nehmen Kalt- und Warmfestigkeit solcher Legierungen zwar erheblich zu, ab etwa 1 Gewichtsprozent TiC geht jedoch die Duktilität stark zurück. Legierungen mit etwa 0,5 Gewichtsprozent TiC haben bei bereits sehr guter Kalt-und Warmfestigkeit noch eine vorzügliche Duktilität. Durch Erhöhung des Al-Anteils auf 5 Gewichtsprozent und des Cr-Anteils auf 10 Gewichtsprozent wurde eine wesentliche Verbesserung der Kalt- und Warmfestigkeitseigenschaften bewirkt; es befriedigten jedoch nicht mehr die Dehnungswerte bei höheren Temperaturen um 800 bis 900°C.
Aus der französischen Patentschrift 1160 309 ist eine Nickel-Gußlegierung mit Anteilen an Chrom, Kobalt, Aluminium, Molybdän, Niob, Vanadium, Wolfram, Titan und Kohlenstoff' bekannt. In dieser Legierung sowie in den vorgenannten Legierungen werden überwiegend M"Cg-Karbide in der Nickelmatrix ausgeschieden. Die M23C8-Karbide gehen bei Temperaturen um 1000°C in Lösung und scheiden sich beim Erkalten in den Korngrenzen in bemerkenswerter Größe wieder aus. Damit ist eine Versprödung dieser Legierungen verbunden. Bei Raumtemperatur beträgt die Zugfestigkeit der Legierungen nach der französischen Patentschrift 86,4 kg/mm2, die Dehnung 2°/0. Die 100-Stunden-Zeitstandfestigkeit kann bei 982°C mit 11 kp/mm2 angenommen werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, Nickellegierungen zu schaffen, die nicht nur gesteigerte Festigkeit und bessere Duktilität in sämtlichen Temperaturbereichen, sondern auch bei höheren Temperaturen bessere Dehnungswerte aufweisen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Legierungen 8 bis 121)/, Chrom, 5 bis 100/, Kobalt, 4 bis 7 % Aluminium, 3 bis 6 °/o Molybdän, 1 bis 3 °/o Niob, 1 bis 3 % Vanadium, 1 bis 3 °/o Wolfram, 0,5 bis 2°/o Titan, 0,2 bis 1,0°/o Zirkonium und 0,05 bis 0,3 % Kohlenstoff, Rest Nickel, aufweisen. Bei dieser Zusammensetzung werden die ausgeschiedenen Karbide in erster Linie infolge des Zirkoniumzusatzes in bisher nicht bekannter feinster Form in der Nickelmatrix dispergiert, und zwar vorwiegend als MBC-Karbide, die bis zu Temperaturen um 1100'C stabil sind. Die erfindungsgemäßen Legierungen weisen so bei Temperaturen ab 800°C eine ausgezeichnete Duktilität und Zeitstandfestigkeit auf. Aber auch bei Raumtemperatur besitzen sie eine viel bessere Verformbarkeit und Zugfestigkeit als herkömmliche vergleichbare Legierungen.

An einer Legierung der Zusammensetzung 66,30/, Ni, 10 % Cr, 7 °/o Co, 5 % Al, 4 °/o Mo, 2 % Nb, 2 °/o V, 2 °/o W, 1 % Ti, 0,5 °/o Zr und 0,2 % C wurden folgene Werte gemessen: Kalthärte HV 30 etwa 450 kp/mm2 (Gußzustand), Warmhärte (800°C) HV 5 etwa 400 kp/mm2 (Gußzustand), Zugfestigkeit (Raumtemperatur): etwa 115 kp/mm2 (Gußzustand) bei etwa 25°/o Dehnung.

Tem- Zugfestigkeit 100-Stunden-Zeit- in kp/mm2 Dehnung Standfundi keit in
tur (5 Stunden, 5 in °/o kp/mm2
in ° C 800'C, geglüht)
RT 112 14 -
800 96,7 7 47
871 78,5 5 33
927 59,2 6 -
982 48 7 15

Die mit dieser Legierung erzielten Kalt- und Warmfestigkeitseigenschaften im Gußzustand lagen somit weitü ber dem Durchschnitt der heute bekannten Superlegierungen auf Nickelbasis. Legierungen dieser Art sind besonders im Gasturbinenbau, z. B. für die Herstellung von Turbinenschaufeln, erwünscht.

Claims

Patentansprüche: 1. Hochwarmfeste Nickellegierungen, bestehend aus 8 bis 12 °/o Chrom, 5 bis 10 % Kobalt, 4 bis 7 % Aluminium, 3 bis 6 °/n Molybdän, 1 bis 3 °/a Niob, 1 bis 3 °/o Vanadium, 1 bis 3 °/o Wolfram, 0,5 bis 20/0 Titan, 0,2 bis 1,00/0 Zirkonium und 0,05 bis 0,3 °/a Kohlenstoff, Rest Nickel.
2. Nickellegierung nach Anspruch 1, bestehend aus 10 °/o Cr, 7 °/o Co, 5 °/o Al, 4 °/o Mo, 2 °/o Nb, 2% V, 2 % W, 1 % Ti, 0,501, Zr, 0, 15 °/o C, Rest Ni. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1160 309.