Titanlegierungen Gegenstand
der Erfindung sind Titanlegierungen.
Die Festigkeit und
auch andere mechanische Eigenschaften des, Titanmetalls
können bekanntlich
durch Zusatz verschiedener Kombinationen
von
Legieruagsmetallen
wesentlich verbessert
werden. Die bekannten bzw.
bisher benutzten
Titanlegierung.en weisen
jedoch nicht,
was an erster Stelle erwünscht
ist, Festigkeit sowohl
bei er-
höhter wie bei:
Raumtemperatur
und zugleich,
die Eigenschaft
auf,
selbst
nach langen Beanspruchungen
bei erhöhter Temperatur
dehn-
bar zu bleiben, .
Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Titanlegierung
zu bilden,
die folgende Eigenschaften aufweist:
eine gesteigerte
Festigkeit
bei erhöhter Temperatur und Raumtemperatur;
eine
verbesserte Festigkeit
und eine Dehnbarkeit, die
auch nach Beanspruchungen
bei erhöhter Temperatur
erhalten-bleibt;
eine
gesteigerte Festigkeit, Dehnbarkeit und Warmverformbarkeit.
Diese
und weitere der Erfindung zugrundeliegenden
Aufgaben er-
geben
sich aus
der folgenden Beschreibung.
Die Erfindung
betrifft,
ganz allgemein betrachtet,
eine Titanlegiefrungi
die im wesentlichen
besteht auss 1 %
bis höchstens
795 % Aluminium,
0,25
,f
bis 5 %s Melybdän, 0"5 ;$-
bis _ %Vanadium, wobei
die Summe
von Molybdän
und Vanadium
6 fo-nicht übersteigt,
und im übrigen aus Titan und
den üblichen Verunreinigungen.
Der
Gehalt--der
Legierung .der Erfindung an Aluminium äst in Kombination
mit Molybdän
und Vanadium wichtig,
um die gewünschte Pestigkeitasteigerung
zu erhalten. Weniger
als 1 .% Aluminium fuhrt
nicht zu einer
nennenswerten
Festigkeitssteigerung, während
mehr als 7,5 % Aluminium
eine Legierung ergibt,- die sich schlecht
verarbeiten läßt
und eine verringerte Dehnbarkeit besitzt. Es
wurde
gefunden, daß es
beim Schmelzen
von Blöcken aus aluminiu8-. haltigen Titsnlegierungen
wegen der verschiedenen Schmelzpunkte vors. Aluminium und
den anderen
Metallen im allgemeinen schwierig_
ist, eine Homogenität
zu erzielen. Wenn
der Aluminiumgehalt Biber
7,5 %
liegt, wirkt sich die fehlende Homogenität
entscheidend
aus; schon
ein geringfügig
oberhalb dieser Grenze liegender
Aluminiumgehalt
hat schwerwiegende
Nachteile zur
Folge. Mit
steigendem
Aluminiumgehalt
wächst die Festigkeit,
aber Legierungen
mit einem höheren Gehalt an Aluminium
als 7,5 yg weisen eine
auffallend erhöhte Sprödigkeit
auf. Hohe Schmiedetempera-
turen
sind erforderlich, die wiederum die Befahr
der VerunreInigung und Oxydation
mit allen sich daraus ergebenden Nächteilen
mit sich bringen.
Auch bei höheren.
Schmiedetemperaturen führt
die durch "den oberhalb
7,5 ,%
liegenden Aluminiumgehalt
bedingte
Sprödigkeit
dazu, daß die Legierung während
der Bearbeitung.
rissig wird. Wenn
man
eine Legierung herstellen *ill,
die
Festigkeit und
zugleich Dehnbarkeit und andere Qualitäten auf-
weist, und die sich ferner,
beispielsweise durch Schmieden, _,,
leicht zu den für die Herstellung
von Fertigerzeugnissen er-
forderlichen Fabrikaten verarbeiten läßt,
dann
muß der Aluminium-
gehalt der erfindungsgemäßen
Legierung unter
7s5.% bleiben.
Ein Mindestgehalt
von O¢75 % M®lybdän einschließlich
Vanadium
ist nötig, um die kleine Menge an Titan
der ß-Phase
zu bewahren,
die in der erfindungsgemäßen Legierung
erforderlich
ist, wenn
diese die gewünschten Eigenschaften haben soll:-Ein größerer
Gehalt
als 6 % Molybdän und Vanadium führt
.zu einer unstabilen Legierung,
in der beim Abkühlen
von erhöhten
Temperaturen eine
große Menge von Titan der ß-Phase
ausfällt, und die nicht stabil
ist,
wenn
sie bei erhöhten Temperaturen Beanspruchungen
unter
worfen
ist.
Eine Titanlegierung
mit den angegebenen Mengen an Aluminium,
Molybdän
und Vanadium
stellt eine Legierung
der ß-Phase
plus
9C
Phase dar, die eine beschränkte
Menge der ß-Phase
enthält,
.die
in der OL-Phaoe disperglert
und eine besonders
stabile Form
der ß-Phaee
ist. Das Aluminium wirkt festigkeitssteigernd, indem
es
die Zugfestigkeit des Titans besonders-bei hohen,Temperaturen
erhöht. Seine
Wirkung
wird indes modifiaiert_und
in gewisser
Hinsicht in Kombination
mit Molybdän und Vanadium
gefördert, so
daß die Dehnbarkeit und andere
Eigenschaften nicht nachteilig -beeinflußt und
vorteilhafte Eigenschaften
bei Raumtemperatur
entwickelt werden. Das Molybdä,n,
ein ß-Phasen.Stabilisator,
wirkt
zusätzlich zum Aluminium günstig
auf die Festigkeit der Legierung.
Das
Vanadium
zeichnet sich wie das Molybdän
dadurch aus, daß es
keine
Mutektiken
in dem System der erfindungsgemäßen Legierung
bildet, ferner
ein guter ß-Phasen-Stabilisator und
im beacht-
lichen Maße
im Titan der ac.-phase löslich
ist, so daß es bis
zur Höchstmenge
des oben angegebenen breiten
Bereiches angewendet
werden kann
und trotzdem als Stabilisator wirkt und
den für
die
Legierung
wesentlichen kleinen Gehalt an,ß-Phase
erhält.
Die mechanischen
Eigenschaften
der erfindungsgemäßen Legierung
können durch die Menge der
Legierungsmetalle abgewandelt werden.
Obwohl alle Legierungen der Exvfindung
überlegene Eigenschaften,
wenn
auch in verschiedenem
Grad, aufweisen,
können
diese in
drei spezielle Typen unterteilt
werden, die für
bestimmte Zwecke
unmittelbar Anwendung
in der Industrie
finden.
Legierungen
mit 1 %
bis 3 % Aluminium und
0,75 %
bis 3 % Molybdän
und Vanadin
haben unter etwa 77,3 kg/mm2
liegende Zugfertigkeiten.
Sie
wiesen eine mittlere Warmverarbeitbarkeit,
eine aufgezeich-
nete
Dehnbarkeit
und andere Eigenschaften auf, die sie zur Ver-
arbeitung zu
Blechen, Bändern und Drähten
besonders geeignet
machen. Die kleine
Menge der in den erfindungsgemäßen Legierungen
gut disporgierter ß-Phase
beseitigt die Richtungsabhängigkeit
der
Eigenschaften der lfalzerzeugnisse*von
der Richtung,-d.h.
die -Walzprodukte
haben keine 'Verschiedenen
mechanischen Eigenschaften,'
gleichgültig ob sie parallel oder quer zur
Malzrichtung geprüft
werden. -
Beispielsweise Zusammensetzungen
der erfindungsgemäßen Legierung
sind in folgenden Beispielen gegeben-
-
Tabelle 1 |
Beispiel 1 ? |
Zusammensetzung |
Al %, 2 3 1 1 |
Mo 96 0,5 0,25 1 1,5 |
Y 96 0 3 0.75- |
Rest Titan |
Zugfestigkeit kg/mm2 68,2 77,3 57s7 78,0 . |
Streckgrenze kg/mm2 (0,2 96) 61,2 66,8 49,g 68,9 |
Dehnung (5 cm) 96 1995 16,O 20,5 16,5 |
Ermittelt
an auf 1,3 mm
ausgewalzten Blechen, die eine Stunde
bei 6490 geglüht
waren.
Legierungen
mit 1 %
bis 4 %r
Aluminium
und 3 %
bis 6 % Molybdän
und Vanadium
haben Fertigkeiten
bis zu 105,4 kg/mm2.
Sie sind
warmverformbar und
haben im Hinblick
auf ihre hohe Festigkeit
eine ausgezeichnete Dehnbarkeit.
Bei einem
geringeren Gehalt
an Kolybdgn und Vanadium
innerhalb des in der Tabelle
1 gezeigten
beschränkten
Bereiches können
die
Legierungen zur Herstellung
von lfalzguterxeugnissen verwendet werden, Ihr
Hauptanwendungsgebiet
besteht jedoch in der Herstellung
von Schmiedesrzeugnissen
bzw..von Stangen,
wobei eine Värmebehandlung
bei Raum-und mäßig erhöhten
Temperaturen
zur Entwicklung
von wünschenswerten Eigenschaften-möglich
ist.
Die folgenden
Beispiele zeigen
für diese Gruppe typische
Legierungen
s
Tabelle 2 |
Beispiel . 6 2 8 |
Zusammensetzung |
A1 % 1 2 4 4 |
Mo % 1 2 1 3 |
V % 2 . 2 4 3 |
Rest Titan |
Zugfestigkeit kg/mm2 7897 8695 9193 1o4, o |
Streckgrenze kglmm2 (0,2%) 7093 77,3 79v11 9790 |
Dehnung (5 cm) % 1800 15,5 15.0 _ 14,2 |
Ermittelt aua. geschmiedeten Stangen
von 1,27
cm x 1027
cm, die
eine Stunde einer Wärmebehandlung
bei 650' und
einer folgenden
Luftkühlung
ausgesetzt.waren.
Die Legierungen,
die Aluminium
in größeren
Mengen innerhalb
des
größeren Bereiche, d.h. 4. %
bis höchstens
7,.5 %
und zugleich
0975 % bis 6 % Molybdän
und Vanadium emthalten,
sind
besondere
für .Anwendungen
geeignet, die bei erhöhten Temperaturen
eine
hohe Festigkeit erfordern. Diese Legierungen
sind im hohen
Maße
warmverformbar, um ktichst:werte
zu erzielen, wenn
der
Gesamtgehalt an Molybdän
und Vanadium
über 2 % liegt g sie--haben
Zugfestig-
keiten
von etwa 98,4 kg/mm2
bis etwa
126,s kg/ma2
und mehr und
ungewöhnliche Festigkeiten
und eine Stabilität
bei so hohen
Temperaturen
wie 426 bis 537o. Sie können durch Schmieden
und
Walzen zur Erzeugung von Schmiedestücken und Stangen terformt
werden.
Die folgenden Beispiele
zeigen in diese Gruppe fallende
typische
Legierungena
' Tabelle 3. |
Beispiel _ 2 10 11 ,2 |
Zusammensetzung |
Al g6 7 7 5 _ 6 |
No % 4 025 1 2 |
1 ®15 5 |
Rest Titan - |
Zugfestigkeit kg/mM2 135,1 98,4 105,4 l®4,0 |
streckgrenze kg/mm2 (0,2,) 92,1 92,1 97,7 9988 |
Dehnung (5 cm) % 12,0 16,.0 17,5 18,0 |
Querschnittsverminderung % 2590 3590a- ,42r5 34,5 |
Ermittelt
an geschmiedeten Stangen von 1,27
cm 'c
1,27 cm, die
eine
Stunde
einer Märmebehandlung
bei 8150 ausgesetzt waren und
durch Wasser
abgeschreckt wurden.
Die vorstehend wiedergegebene
Einteilung
der den der Erfindung
bildenden Legierungen soll als Richtlinie
bezüglich der tigenschaften
der Legierungen und ihrer besonders nützlichen
Anwen-
dungen dienen.