DE1458405A1 - Verwendung einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung - Google Patents
Verwendung einer Nickel-Chrom-Eisen-LegierungInfo
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Description
DR.-ING. R. KÖNIG fernsprecher«2732
P Η 58 405o5
International nickel Limited» Thames House, Millbank,
London, S. W· 1, England
■ - - ι
"Verwendung einer Nickel-Chrom-Eisen-LegierungM
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Nickel-Chrom-Eisen—Legierung aus 16 bis 17$ Chrom,
bis 45$ Eisen, 0,04 bis 0,08$ Kohlenstoff, 0,7 bis 2,5$ Titan, 0,7 bis 1,5$ Aluminium, 3 bis 3,5$ Molybdän, bis
1$ Kobalt, 0,001 bis 0,009$ Bor, 0,01 bis 0,1$ Zirkonium, bis 0,5$ Silizium, bis 0,5$ Mangan und 37 bis 50$ Nickel·
In der australischen Patentschrift 166 814 und
der deutschen Auslegeschrift 1 096 040 wird bereits eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit 4 bis 30$ Chrom, 0 bis
55$ Kobalt, 0 bis 40$ Eisen, bis 0,5$ Kohlenstoff, 0 bis 20$ Molybdän* ' 0%is 5$ Wolfram, 0 bis 1$ Niob und/oder Tantal,
bis 1$ Mangan, bis 2$ Silizium, 0,01 bis 0,2$ Zirkonium, 0,5 bis 8$ Titan, 0,3 bis 8$ Aluminium, Rest mindestens
40$ Nickel beschrieben. Wegen ihrer Hitzebeständigkeit und Kriechfestigkeit eignet sich die bekannte Legierung
als Werkstoff für Gasturbinenschaufeln oder andere bei hohen Temperaturen stark beanspruchte Werkstücke· Über die
Beständigkeit der bekannten Legierung gegen Versprödung im
809813/0576
Neue Unterlagen (Art 71! Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 des Änderung**«*, v. 4.9.1967Ϊ
BANKKONTO« DEUTSCHE BANK AG., DOSSELDOfF Mm«! · POSTSCHECKKONTO: ESSEN 1734
ζ. .
Zum Schreiben vom 3Q. Augs. 1.9.68 an *|^.Verwendung.....einer .lickelzOhi^Qm^.." gja« fjfe...
Bereich hoher Temperaturen ist dagegen nichts bekannt.
Weiterhin wird in der Zeitschrift "The Iron Age", 22. Januar 1959, Seiten 70/71 eine Legierung mit 15$ Chrom,
0,0596 Kohlenstoff, 3,0$ Titan, 1,0$ Aluminium, 4,0$ Molybdän,
0,01$ Bor, 0,3$ Silizium, 0,3$ Mangan, 15$ Nickel und 4$ Wolfram, Rest Eisen beschrieben. Diese Legierung enthält
weder Kobalt noch Zirkonium, jedoch 4$ Wolfram. Eine ähnliche kobalt- und zirkoniumfreie Legierung wird in "Alloy-Digest",
Oktober 1960, beschrieben; sie besteht aus Η bis 16$ Chrom, 25 bis 29$ Eisen, höchstens 0,08$ Kohlenstoff,
2,7 bis 3,3$ Titan, 0,75 bis 1,3$ Aluminium, 3,5 bis 4,5$ Molybdän, 0,008 bis 0,016$ Bor, höchstens 0,75$ Silizium,
höchstens 0,75$ Mangan und 42 bis 48$ Nickel.
Die bekannten Legierungen gelten zwar als schweißbar, besitzen jedoch den Nachteil, daß ihre Zähigkeit nicht
ausreichend ist. Mit Heißdampf in Berührung kommende Teile müssen jedo ch auch dann noch gegen Versprödung beständig
sein, wenn sie während einer Betriebsdauer von 10000 Stunden und mehr Temperaturen im Bereich von 600 bis 8000C
ausgesetzt werden» Es wurde nun festgestellt, daß es hinsichtlich der Gefahr einer Versprödung wesentlich darauf
ankommt, daß die Gehalte der Elemente Chrom, Nickel, Kohlenstoff, Titan, Aluminium, Molybdän, Bor und Zirkonium innerhalb
"bestimmter kritischer Grenzen gehalten und insbesondere die Gehalte an Titan und Aluminium aufeinander abgestimmt
werden·
809813/0576
Zum Schreiben vom .!lÖ»Mg....... 1968_ an »Verwendung einer Nickel-Chrom-,." B,
H58405
Hiervon ausgehend besteht die Erfindung darin,, eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung der eingangs erwähnten
Art, deren Gesamtgehalt an Titan und Aluminium bei einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 0,5 bis 4,0$ 2 bis
3,5$ beträgt und so auf das Verhältnis von Titan zu Aluminium eingestellt ist, daß die Legierung in das Gebiet
ABCD der Pig. 1 fällt, als Werkstoff für geschweißte Teile '"
zu verwenden, die wie tjberhitzerrohre, Dampfleitungen und Dampfturbinen neben einer hohen Kriech- und Zeitstandfestigkeit
im Temperaturbereich von 600 bis 8000C eine hohe Kerbschlagzähigkeit besitzen müssen0 ·
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Auslegeschrift 1 213 616 wird.als Werkstoff für aus Blechen geschweißte
Teile, die langfristig einer Temperatur von 700 bis 8500C ausgesetzt sind, die Verwendung einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung
vorgeschlagen, die aus 15 bis 25$ Chrom, 0 bis 45$ Eisen, 0,04 bis 0,15$ Kohlenstoff, 0,7
bis 2,5$ Titan, 0,7 bis 1,5$ Aluminium, 3 bis 6$ Molybdän, 0 bis 1$ Kobalt, 0,001 bis 0,009$ Bor, 0,01 bis 0,1$ Zir- ' "' '
konium, bis 0,5$ Silizium, bis 0,5$ Mangan, Rest mindestens 35$ Nickel sowie höchstens 0,5$ Verunreinigungen besteht und
deren Gesamtgehalt an Titan und Aluminium 2 bis 3,5$ bei
einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 0,5 bis 4 be-
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trägt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß aus einer derartigen
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hergestellte Maschinenteile, die sehr lange hohen
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Dampfdrücken und Temperaturen ausgesetzt sind, wegen der
809813/0576 ·
U5840
Bildung einer Sigma-Phase zum Verspröden neigen. Dieser
Versprödung kann aber durch die Wahl "bestimmter Gehaltsgrenzen für Nickel, Chrom und Molybdän wirksam begegnet wer
den. Aus diesem Grunde beträgt der Nickelgehalt mindestens 37# und, falls der Gesamtgehalt an Titan und Aluminium 3,0#
oder mehr beträgt, vorzugsweise mindestens 42}t. Aus Gründen
der Wirtschaftlichkeit kann der Höchstgehalt an Nickel auf begrenzt sein.
Neigung zur Versprödung wird verstärkt, wenn der Chromgehalt 17# und der Molybdängehalt 3,5?t übersteigt.
Bei einem Kohlenstoffgehalt über 0,08* kann sich ebenfalls
eine mit einer Abnahme der Seitstandfestigkeit verbundene Versprödung einstellen, weil sich an·den Korngrenaen eine
Karbidphase ausscheidet.
In der nachfolgenden Tabelle I sind tue unter die
Erfindung fallenden Legierungen T und 2 einer Vergleiehslegierung
3' gegenübergestelli;. -* -ι .
. , f- Tabelle I _ . .,( ...
legie Ni Cr'1 '· Mo;: 0 ' Mn "' Si·· ti" -'Al'"-- B -Zr =
•uHg
W
(st)
M (ft) m
(at)
M {*)
(*)/*)
45,4 16,5 3,0 0,069<0,05 <0,3 1,33 1,33 0,005 0,02 I 42,7 16,6 3,23 0,05 0,07 0,3 2,18 0,91 0,001 0,05 I
51,5 17,2 5,18 0,04 0,07 0,23 2,06 0,96 0,001 0,05 R«
809c Ό&76.,-. .· .·..; Λ
' v Copy
:um schreiben vom 30. Aug. 1968 απ "Verwendung einer Nickel-Chrom-.." BIatt
Die Legierungen -wurden zunächst zu Blöcken vergossen
und. dann zu Stangen geschmiedet, die 8 Stunden bei 10800C lösungsgelüht, an luft abgekühlt, 16 Stunden bei
7000C ausgehärtet und an luft abgekühlt wurden. Das Zeitstandverhalten
τοη Proben der Legierung 1, die den wärmebehandelten Stangen entnommen wurden, veranschaulichen die
Werte der Tabelle II.
| Belastung | Tabelle II | Standzeit | Zeitbruch | |
| Legierung | (kg/mm2) | Temperatur | (h) | dehnung (*) |
| 56,7 | ■ (0C) | 57 | 12,8 | |
| 1 | 44,1 | 650 | 948 | 18,5 |
| 650 | ||||
Die Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit wurden an weiteren Proben der Legierung 1 bei den Prüftemperaturen
200C, 55O0C, 65O0C und 75O0C ermittelt; außerdem wurden
Kerbschlagversuche an Proben der Legierungen 2 und 3 bei" einer Temperatur von 200C durchgeführt. Die Yersuchsergebnisse
sind in nachfolgender Tabelle III zusammengestellt.
809813/0576
copy
ium Schreiben vom 30α-Α££α .1.9.68 αη .!.!.lerwendung^....M.Mr......I.i.ckel-p..^Mz.ί...f..l.' Blatt LJ
U584G5
| Legie rung |
\ | 2 | Temper | a- Wärmebe- C) handlung h/°C |
Zugfestig- keit2 (kg/mm ) |
Streck- erenzep (kg/mm ) |
Dehnung | Kerbschlag- zähigkeit |
| 1 | 20 | O | 103,3 | 52,0 | 26,7 ' | (kgm) | ||
| 3 | 20 | 100/850 | 80,3 | 34,6 | 33,0 | 9,1 | ||
| 20 | 1000/850 | — | — | — | 8,7 | |||
| 20 | 1000/750 | 93,2 | 46,5 | 22,2 | 14,2 | |||
| 20 | 10000/750 | — | — | __ | 3,7 | |||
| 550 | O | 84,3. | 40,9 | 34,0 | 3,5 | |||
| 550 | 100/850 | 70,1 | 29,9 | 31,1 | 11,8 | |||
| 550 | 1000/750 | 81,9 | 44,4 | 15,2 | 12,5 | |||
| 550 | 10000/750 | — | — | — | 5,8 | |||
| 650 | O | 88,2 | 46,1 | 26,9 | 4,8 | |||
| 650 | 100/850 | 69,3 | 30,7 | 28,1 | 10,2 | |||
| 650 | 1000/750 | 79,7 | 44,9 | 14,4 | 11,2 | |||
| 650 | 10000/750 | — | — | — | 3,2 | |||
| 750 | O | 68,5 | 45,4 | 24,2 | 5,3 | |||
| 750 | 100/850 | 61,4 | 35,4 | 35,8 | 7,7 | |||
| 750 | 1000/750 | 64,6 | 44,9 | 26,7 | 8,6 | |||
| 750 | 10000/750 | — | — | — | 6,8 | |||
| 20 | 0 | — | —— | 5,7 | ||||
| 20 | 1000/750 | — | — | — | 9,8 | |||
| 20 | O | — | 4,6 | |||||
| 20 | 1000/750 | — | — | — | 6,4 | |||
| 8098 | 13/0576 | |||||||
Zum βφτβϊΒ^ voim V^O^BiS^V^ilSooi^iOn "ypJ^ejaclung. .einer' Niekel-ChJxmi-oV*' ri^ ■ ; ^
Sämtliche Proben.-wurden-den wärmebehandelten
.. Stangen eAtn,Pjpaen. Jim die Versprödung aufzuzeigen, wurden
die Proben vor dem·^ Jiiistellen-.-der! Prüftempera;turen einem
langzeitigen Glühen unterzogen; die jeweiligen Glühtemperaturen
un"cf Haltezeiten sind in der 3. Spalte angegeben.
Den vorstehenden Ergebnissen ist folgendes zu entnehmen: Die Legierungen 1 und 2 besitzen auch dann noch
eine hohe Kerbschlagzähigkeit, wenn sie sehr lange Zeit (1000 bis 10000 Stunden) höheren Temperaturen als in mit
Dampf betriebenen Maschinen ausgesetzt werden, unter Belastungaa also, die für gewöhnlich zu einer Versprödung führen«
Die Kerbschlagzähigkeit der Legierung 3» die außerhalb des Zusammensetzungsbereiches der erfindungsgemäß zu verwendenden
Legierung liegt, ist demgegenüber schon nach einem taus*endstündigen Glühen bei 75O0C unerwartet geringe
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809813/0
Claims (4)
1. Verwendung einer Nickel—Chrom—Eisen-Legierung, bestehend aus
16 bis 17 1° Chrom,
bis 45 $> Eisen,
0,04 bis 0,08 # Kohlenstoff,
0,7 bis 2,5 # Titan,
0,7 bis 1,5 # Aluminium,
3 bis 3,5 ?έ Molybdän,
bis 1 # Kobalt,
0,001 bis 0,009 $ Bor,
0,01 bis 0,1 $> Zirkonium,
bis 0,5 # Silizium,
bis 0,5 $> Mangan,
bis 50 ?έ Nickel,
deren Gesamtgehalt an Titan und Aluminium bei einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 0,5 bis 4,O?6 2 bis 3,5$
beträgt und so auf das Verhältnis von Titan zu Aluminium eingestellt ist, daß die Legierung in das Gebiet ABCD der
Fig. .1 fällt, als Werkstoff für geschweißte Teile, die wie Überhitzerrohre, Dampfleitungen und Dampfturbinen neben
809813/nr *
Neue Unterlagen (Art. 7 § t Abs. 2 n-
λ η tnr··".
_., α(1 ^I^e^U^e^^ BJptt „„J
Η58405
hoher Kriech- und Zeitstandfestigkeit im lemperaturbereich
von 600 bis .8'0O0C eine, hohe ,Kerbs ehlagzähigkeit besitzen
müssen. ;-. ;-.:;. , : ν , ;■ ,.: -.■<
·ν ν
2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, die jedoch höchstens 45$6 nickel enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 und 2, die
;,^ jedoch, 1,0: T3is: ,2^5$έ iCitan.- ϊΐή4 O-»7.-Ms- 1,5/^- AJLuminium enthält, für den Zweck jaaeh Anspruch. 1 <, ;;:
4. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 3, die jedoch mindestens '42$ ifickel e'nth'ält Und deren Gesamtgehalt
an Titan und Aluminium mindestens 3$ beträgt', für den Zweck
nach Anspruch 1# ^ - ; ' ■
809813/0576 '
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|---|---|---|---|
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| DE1458405C3 DE1458405C3 (de) | 1974-05-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |