DE1533256C3 - Heat-resistant alloy based on cobalt - Google Patents

Heat-resistant alloy based on cobalt

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DE1533256C3 DE1533256A DE1533256A DE1533256C3 DE 1533256 C3 DE1533256 C3 DE 1533256C3 DE 1533256 A DE1533256 A DE 1533256A DE 1533256 A DE1533256 A DE 1533256A DE 1533256 C3 DE1533256 C3 DE 1533256C3
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    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
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Description

Technik entsprechenden Materials belief sich nach 594 Stunden auf etwa 0,37 mm pro Seite. Die entsprechenden Korrosionstiefen der in den obigen Beispielen genannten Materialien sind in der Tabelle zusammengefaßt.Technically appropriate material was approximately 0.37 mm per side after 594 hours. The corresponding Corrosion depths of the materials mentioned in the above examples are shown in the table summarized.

Die 1000-Stunden-Zeitstandfestigkeit des dem Stand der Technik entsprechenden Materials betrug bei einer Temperatur von etwa 870° C ungefähr 740 kp/cm2.The 1000 hour creep rupture strength of the prior art material was approximately 740 kgf / cm 2 at a temperature of approximately 870 ° C.

Aus der Tabelle geht hervor, daß die der vorliegenden Erfindung entsprechenden Legierungen, welche relativ größere Chromzusätze besitzen, bei höheren Temperaturen eine ausgezeichnete Korrosionsfestigkeit aufweisen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß das Bruchfestigkeitsverhalten im obigen Sinn dem von Materialien gleichkommt, welche dem Stand der Technik entsprechen, wobei aber der bemerkenswerte Vorteil der Korrosionsfestigkeit noch hinzutritt. Die Bruchdehnbarkeit der in der Tabelle genannten Materialien ist im Vergleich zu der des dem Stand der Technik entsprechenden Materials günstig.It can be seen from the table that the alloys according to the present invention, which relatively larger additions of chromium have excellent corrosion resistance at higher temperatures exhibit. It should also be noted that the breaking strength behavior in the above sense that of Materials that correspond to the state of the art, but with the remarkable advantage the corrosion resistance is added. The elongation at break of those mentioned in the table Materials is cheap compared to that of the prior art material.

Die vorliegende Erfindung sieht demnach neuartige und zweckmäßige Legierungen vor, die insbesondere bei hohen Temperaturen sehr fest und dabei auch gegenüber oxydierenden und sulfidierenden Verbrennungsgasbestandteilen widerstandsfähig sind. Sie eignen sich daher besonders zur Herstellung vonThe present invention accordingly provides novel and useful alloys, in particular very solid at high temperatures and also to oxidizing and sulfiding combustion gas components are resilient. They are therefore particularly suitable for the production of

ίο Gasturbinenteilen, etwa Düsentrennwänden, und ebenso für andere Teile und Vorrichtungen, welche bei hohen Temperaturen korrosionsverursachenden und/ oder oxydationsverursachenden Einflüssen ausgesetzt sind. Sie lassen sich auch ganz allgemein in Öfen als Ventilatoren, Läufer oder als anderes Gerät verwenden, welches ähnlich extremen Bedingungen ausgesetzt ist.ίο gas turbine parts, such as nozzle partitions, and likewise for other parts and devices that cause corrosion at high temperatures and / or are exposed to influences that cause oxidation. They can also be generally used in ovens as Use fans, runners or any other device that is exposed to similar extreme conditions is.

TabelleTabel

CC. Zusammensetzung in Gewichtsprozent (1)Composition in percent by weight (1) CrCr YY chemische AnalyseChemical Analysis WW. FeFe MnMn BB. CoCo Korrosioncorrosion KorroCorro DauerstandfestigkeitFatigue strength Temp.Temp. ZeitTime 0,230.23 28,928.9 0,050.05 8,48.4 0,650.65 0,400.40 0,00100.0010 Rest2)Remainder 2 ) infolgeas a result sions-sion CC)CC) bis zumuntil Oxydationoxidation tiefedepth 790790 Bruch
(Stunden)
fracture
(Hours)
IIUU UIIUU U (mm/
Seite)
(mm /
Page)
BeanBean 870870 331,4331.4
0,240.24 29,629.6 0,380.38 NiNi 8,48.4 0,700.70 0,410.41 ungefährapproximately Rest2)Remainder 2 ) etwaapproximately spruspru 980980 1726,01726.0 10,410.4 0,0020.002 0,150.15 chung
(Kp./cm2)
chung
(Bp / cm 2 )
790790 1490,81490.8
0,240.24 28,628.6 0,390.39 8,38.3 0,660.66 0,410.41 0,00110.0011 Rest2)Remainder 2 ) ZeitTime 14001400 870870 505,3505.3 Bei
spiel
at
game
(dta.)(dta.) etwaapproximately 700700 790790 1075,61075.6
22 0,260.26 31,031.0 0,170.17 10,410.4 7,97.9 0,720.72 0,290.29 0,00250.0025 Rest2)Remainder 2 ) 635635 0,110.11 350350 870870 409,1409.1 etwaapproximately 14001400 870870 970,4970.4 10,510.5 0,120.12 700700 35,235.2 33 635635 (3)(3) 14001400 8,58.5 700700 44th 609609 10501050 55 (3)(3)

*) Komponenten und Verunreinigungen mit geringeren Anteilen in den gewöhnlichen Ausgangsmaterialien sind etwa folgende: Phosphor mit 0,02 Gewichtsprozent; Schwefel mit 0,02 Gewichtsprozent.*) Components and impurities with lower proportions in the usual starting materials are approximately as follows: Phosphorus at 0.02 percent by weight; Sulfur at 0.02 percent by weight.

2) Rest im wesentlichen Kobalt. 2 ) remainder essentially cobalt.

3) Nicht geprüft. 3 ) Not checked.

Claims (1)

1 21 2 Stande der Technik entsprechenden Aussagen sindState-of-the-art statements are Patentanspruch: beispielsweise in »Journal of the ElectrochemicalClaim: for example in »Journal of the Electrochemical Society«, Bd. 103, Nr. 8, von P f a 1 η i k a r et al,Society ", Vol. 103, No. 8, by P f a 1 η i k a r et al, Warmfeste Legierung auf Kobaltbasis, bestehend betitelt »High Temperature Scaling of Cobalt-Chroaus 0,10 bis 0,60% Kohlenstoff, mehr als 26,5 bis 5 mium Alloys«, weiter ausgeführt.
35% Chrom, 6,0 bis 9,0% Wolfram, 8,5 bis 11,5°/a Die vorliegenden Stoffe bestehen aus einer sorg-
Heat-resistant alloy based on cobalt, entitled “High Temperature Scaling of Cobalt-Chro from 0.10 to 0.60% carbon, more than 26.5 to 5 mium alloys”, further explained.
35% chromium, 6.0 to 9.0% tungsten, 8.5 to 11.5% / a The present substances consist of a carefully
Nickel, maximal 0,05% Bor, 0,61 bis 1,0% Yttrium, fältig hergestellten Kombination verschiedener Bemaximal 6,0 % Eisen und Rest Kobalt mit den standteile, von denen jeder zu den gewünschten und üblichen herstellungsbedingten Verunreingungen erzielten Eigenschaften beiträgt. Abweichungen in den einschließlich maximal 1% Mangan und je maximal ίο Anteilsmengen dieser Bestandteile zerstören dieses 0,04% Phosphor und/oder Schwefel. - kritische Gleichgewicht und führen zu Materialien,Nickel, maximum 0.05% boron, 0.61 to 1.0% yttrium, well-made combination of various maximums 6.0% iron and the rest cobalt with the components, each of which is desired and common manufacturing-related impurities contributes to the properties achieved. Deviations in the including a maximum of 1% manganese and a maximum of ίο proportions of these components destroy this 0.04% phosphorus and / or sulfur. - critical balance and lead to materials, welche bezüglich wesentlicher Eigenschaften Wünsche offen lassen. Sinkt beispielsweise der KohJenstoffanteilwhich leave something to be desired with regard to essential properties. For example, if the proportion of carbon sinks unter den obengenannten Wert, so läßt die Festigkeitbelow the above value, the strength drops 15 in unerwünschter Weise nach. Andererseits beeinträchtigt ein erhöhter Kohlenstoffgehalt sowohl die15 in an undesirable manner. On the other hand, an increased carbon content affects both the Diese Erfindung bezieht sich auf neuartige und Schweißbarkeit als auch die Bruchdehnbarkeit und zweckmäßige Legierungen, welche eine geeignete vermindert die Oxydationsfestigkeit. Die Zusätze an Warmfestigkeit aufweisen und gegen oxydierende, Nickel, Eisen und Wolfram sind in bezug auf Oxysulfidierende und andere Verbrennungsgase hoher ao dations- und Korrosionsfestigkeit nicht besonders Temperatur widerstandsfähig sind. kritisch, es ist aber zweckmäßig, sie innerhalb der an-This invention relates to novel and weldability as well as elongation at break and Appropriate alloys, which a suitable one reduces the resistance to oxidation. The additions to Have heat resistance and to oxidizing, nickel, iron and tungsten are related to oxysulfidizing and other combustion gases of high aodation and corrosion resistance are not particularly Temperature resistant. critical, but it is useful to Es ist bekannt, daß Maschinen, die die Antriebs- gegebenen Mengengrenzen beizugeben, um geeignete kraft von Verbrennungsgasen ausnutzen bei höheren mechanische Eigenschaften zu erzielen. Bor verleiht Temperaturen mit besserem Wirkungsgrad arbeiten der Legierung Duktilität, wenn dies gewünscht, wird, und mehr Leistung abgeben. Es ist aber auch bekannt, 35 Steigt der Boranteil über den obengenannten Wert, so daß bei solchermaßen erhöhten Temperaturen die bilden sich in der Legierung schädliche, niedrig-Festigkeit vieler Materialien rasch abnimmt, wobei schmelzende Phasen heraus. Setzt man weniger diese sehr schnell korrodieren, was auf oxydierende Yttrium zu als oben angegeben, so nimmt die Oxy- oder andere Korrosion verursachende Bestandteile in dationsfestigkeit ab. Es ist praktisch schwierig, dem verbrannten Brennstoff oder in der Verbrennungs- 30 größere Mengen Yttrium als die obengenannte Höchstluft zurückzuführen ist. In Gasturbinen, welche bei menge wirksam in das Produkt einzuschmelzen. Das Temperaturen um etwa 8700C und bei Höchstwerten die Grundsubstanz bildende Kobalt ist dafür bekannt, um etwa HOO0C betrieben werden, bedeutet eine Ver- daß es zur Oxydations- und Sulfidierungsfestigkeit besserung von etwa 38 0C in bezug auf die Korrosions- beiträgt. Mengenanteile bis etwa 1,00% können hinfestigkeit der in der Konstruktion verwendeten Ma- 35 genommen werden, Mangan wird jedoch in keinem terialien einen wesentlichen Vorteil. Beispielsweise be- Fall absichtlich zugesetzt. Andere Verunreinigungen, wirkt die Erhöhung der Betriebstemperatur von etwa hervorgerufen etwa durch Phosphor und Schwefel, 820 auf etwa 8700C in einer typischen Gasturbine eine betragen maximal jeweils etwa 0,04%.
Zunahme der abgebbaren Leistung um ungefähr 14 % Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Bei-
It is known that machines that adhere to the drive-given quantity limits in order to utilize suitable power of combustion gases with higher mechanical properties. Boron gives better working efficiency temperatures to the alloy, ductility, if so desired, and more power output. However, it is also known, 35 If the boron content rises above the above-mentioned value, so that at such elevated temperatures the harmful, low-strength of many materials that form in the alloy decreases rapidly, with melting phases emerging. If one uses less of these to corrode very quickly, which is due to oxidizing yttrium than stated above, the oxy- or other corrosion-causing constituents in dation resistance decreases. It is practically difficult to return larger amounts of yttrium than the above-mentioned maximum air to the burned fuel or in the combustion 30. In gas turbines, which can be effectively melted down into the product. The temperatures of about 870 0 C and at maximum values, the basic substance forming cobalt is known about HOO 0 C are operated, a comparison means that the oxidation and Sulfidierungsfestigkeit improvement of about 38 0 C with respect to the corrosion contributes . Quantities of up to about 1.00% of the strength of the measures used in the construction can be assumed, but manganese is not a significant advantage in any of the materials. For example, deliberately added case. Other impurities, the increase in the operating temperature from about caused by phosphorus and sulfur, 820 to about 870 0 C in a typical gas turbine is a maximum of about 0.04% each.
Increase in the output power by approximately 14% In the following, the invention is based on two
und eine Zunahme des Wirkungsgrades um 1 bis 40 spielen erläutert.and an increase in efficiency by 1 to 40 games. 5 Prozent B e i s ρ i e 1 e 1 bis 45 percent B e i s ρ i e 1 e 1 to 4 Es ist Aufgabe der vorliegendea Erfindung, neuartige und zweckmäßige Legierungen zu liefern, die in Es wurden Legierungen hergestellt, deren ZuVorrichtungen wie etwa Gasturbinen eine wesentliche sammensetzung in Gewichtsprozenten auf Grund der Erhöhung der Betriebstemperatur gestatten. 45 Analyse von Gußproben in der folgenden Tabelle dar-It is the object of the present invention to provide novel and to supply suitable alloys, which in Alloys were produced, their supply devices such as gas turbines an essential composition in percent by weight due to the Allow the operating temperature to be increased. 45 Analysis of casting samples shown in the following table Diese Aufgabe wird gelöst durch eine warmfeste gestellt ist. Die Legierungen wurden in Form vonThis task is solved by a heat-resistant one. The alloys were in the form of Legierung, bestehend aus 0,10 bis 0,60% Kohlenstoff; Stücken mit etwa 3 cm Durchmesser und etwa 13 cmAlloy composed of 0.10 to 0.60 percent carbon; Pieces about 3 cm in diameter and about 13 cm mehr als 26,5 bis 35,0% Chrom; 6 bis 9% Wolfram; Länge gegossen. Davon wurden zu Prüfzweckengreater than 26.5 to 35.0% chromium; 6 to 9% tungsten; Cast length. Of these were for testing purposes 8,5 bis 11,5% Nickel; maximal 0,05% Bor; 0,01 bis Scheiben mit etwa 2,5cm Durchmesser und etwa8.5 to 11.5% nickel; a maximum of 0.05% boron; 0.01 to disks with a diameter of about 2.5 cm and about 1,0% Yttrium; maximal 6,0% Eisen und Rest Kobalt 50 1,5 mm Dicke abgeschnitten und mit einer dem Stand1.0% yttrium; A maximum of 6.0% iron and the remainder cobalt 50 1.5 mm thick cut off and with a stand mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreini- der Technik entsprechenden Legierung verglichen,compared with the usual production-related impurities corresponding to the technology, gungen. welche folgende Zusammensetzung aufwies, wobei derworked. which had the following composition, the Alle Gehaltsangaben gelten in Gewichtsprozent. Restbestandteil im wesentlichen Kobalt war: 0,23%All contents are given in percent by weight. The remaining constituent was essentially cobalt: 0.23% Es wurde festgestellt, daß Legierungen, welche die Kohlenstoff; 25,5% Chrom; 10,5% Nickel; 6,9%It has been found that alloys containing carbon; 25.5% chromium; 10.5% nickel; 6.9% sorgfältig kontrollierte obengenannte metallurgische 55 Wolfram; 0,82% Eisen; 0,007% Bor und als Verun-carefully controlled above metallurgical 55 tungsten; 0.82% iron; 0.007% boron and as an impurity -Zusammensetzung aufweisen, erheblich korrosions- reinigungen 0,54% Mangan; 0,02% Phosphor; 0,02%-Composition have significant corrosion cleaning 0.54% manganese; 0.02% phosphorus; 0.02% fester sind, während sie gleichzeitig eine für den Be- Schwefel. Es sei darauf hingewiesen, daß diese demare more solid, while at the same time they are one for the loading sulfur. It should be noted that this dem trieb bei hohen Temperaturen geeignete Zeitstand- Stand der Technik entsprechende Legierung keindrove suitable creep rupture at high temperatures - no alloy corresponding to the state of the art festigkeit und Duktilität beibehalten. Diese Stoffe sind Yttrium enthält, welches der vorliegenden LegierungMaintain strength and ductility. These substances are yttrium, which contains the present alloy auch deshalb besonders brauchbar, weil sie leicht 60 äußerst vorteilhafte Eigenschaften verleiht,also particularly useful because it easily gives 60 extremely advantageous properties, schweißbar sind und daher die Herstellung ganz ver- Materialproben der obengenannten Beispiele undcan be welded and therefore the production is entirely possible. Material samples of the above examples and schieden geformter Gebilde ermöglichen. ein dem Stand der. Technik entsprechendes oben-enable differently shaped structures. a state of the. Technology corresponding above- Der erfindungsgemäße Chromgehalt von mehr als genanntes Material wurden mit ihren Seitenflächen 26,5 bis 35 % steht in unmittelbarem Gegensatz zu den einem Verbrennungsgasstrom in einer kleinen Brendem Stand der Technik entsprechenden Aussagen, 65 nervorrichtung ausgesetzt und getestet, wobei Naturnach denen Legierungen mit einem Chromgehalt von gas bei einem Luft-Brennstoff-Gewichtsverhältnis von über 25 % bei höheren Temperaturen in zunehmendem 50:1 und bei einer Temperatur von etwa 11000C verMaße abblättern und verschleißen sollen. Diese dem brannt wurde. Die Korrosionstiefe des dem Stande derThe chromium content according to the invention of more than the mentioned material was exposed and tested with its side surfaces 26.5 to 35% is in direct contrast to the statements corresponding to a combustion gas flow in a small state-of-the-art device, whereby alloys with a chromium content of gas with an air-fuel weight ratio of more than 25% at higher temperatures in increasing 50: 1 and at a temperature of about 1100 0 C dimensions should peel off and wear out. This was burned. The depth of corrosion of the state of the
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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