DE1533349A1 - Verfahren zur Verformungshaertung von geformten Werkstuecken aus Legierung von Kobalt,Nickel,Molybdaen und Chrom - Google Patents

Description

Verfahren zur Verformungshärtung von geformten Werkstücken aus Legierung von Kobalt, Nickel, Molybdän und Chrom.

Diese Erfindung betrifft KobaltIegierungen und besonders neue, feste, zähe korrosionsbeständige geformte Werkstücke aus diesen Legierungen und Verfahren zu ihrer

Herstellung.

Aus der US-Patentschrift 2 841 511 ist es bekannt, G-ießlinge aus Kobaltlegierungen herzustellen und ansohliessend die Legierungen bei erhöhten Temperaturen zu altern, um eine strukturelle Härtung hervorzurufen und die teilweise allOtrope Umwandlung der kubisch-flächenzentrierten KristallgitterfOrm zur hexagonal-dichtgepackten Kristallgitterform zu erleichtern* Derartige Legierungen erfordern räativ hohe Prozentgehalte an Kohlenstoff, um hohe Krieehfestigkeit und angemessene Entwicklung der grobkristallinen Dendriden während der Alterungsstufe zu erhalten. Es wurde nun fest-

gestellt, daß aus Kobaltlegierungen ohne relativ hohen Kohlenstoffgehalt hergestellte, geformte Wirkstücke durch Verformung zu festen, zähen, korrosionsbeständigen Produkten gehärtet werden können, wodurch sie Eigenschaften erhalten,, die mit den bisher bekannten Methoden nicht zu erreichen waren. Unter dem Begriff "Verformungshärtung¹¹ (work-strengthening) versteht man hier die Verbesserung der physikalischen Eigenschaften, wie SUfeckgrenze, Zugfestigkeit, im gesamten Werkstück, nicht nur die oberflächliche Härtung. '

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren härtet man
geformte Werkstücke aus einer Legierung mit mindestens
25 $> Kobalt, 5 - 4-0 ?S Nickel, 7 - 16 ^ Molybdän und 15 25 $ Chrom durch Verformung, indem man ihren Querschnitt um mindestens 5 $ verringert, während sich das Werkstück auf einer Temperatur unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereichs befindet.

Gemäß dem bevorzugten Verfahren werden Kobalt^ Nickel, Molybdän und Chrom bei 1260 - 1815⁰C (2300 - 330O⁰P)zusammengeschmolzen, sodaß die Schmelze im wesentlichen 5 40 (vorzugsweise 5 - 35) i* Nickel, 7 - 16 (vorzugsweise 10 X4) S^ Molybdän, 13 - 25 (vorzugsweise 15 - 20) i> Chrom und restlich im wesentlichen Kobalt in einer solchen Menge enthält, daß der Gehalt an Kobalt mindesten» 25» vorzugsweise

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maximal 60 ft teträgt»Aus der Schmelze werden geformte Werkstücke hergestellt! diese abgekühlt und anschliessend in einem solchen Ausmaß bearbeitet, daß der Querschnitt um mindestens 5» vorzugsweise 10 - 80 #, verringert wird, während sioh das Werkstück auf einer Temperatur "befindet, die unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereiehs liegt. In den bevorzugten erfindungsgemäß verwendeten Legierungen stehen die Prοζentgehalte an Kiekel, Kobalt und Chrom in einer solchen Beziehung, daß die Summe dea? Prozentgehalte an Nickel und Kobalt dividiert durch den prozentualen Chromgehalt einen Wert > 2,6 ergibt· Jedooh kann dieser Wert auch 2,5 betragen, wenn Elemente, wie Hangan, Aluminium, Titan, Zirkon, Kupfer und/oder Eisen enthalten sind. Es ist auch günstig, wenn der G-esamtgehalt der Legierung an Kohlenstoff, Bor, Sauerstoff, Stickstoff und Beryllium 0,1 # nicht übersteigt·. Der hier angegebene •Üaiwandlung8bereichⁿ (transformation zone) bezieht sich auf •inen Temperaturbereich, oberhalb dem ein kubisch-fläohen-Bontrlertes Kristallgitter der Kobaltlegierung stabil ist. Unterhalb der oberen Temperatur dieses Bereichs neigt das kubieoh-fläohenzentrierteGitter bei Anwendung von Spannung dazu, in das hexagonal-diohtgepackte Gitter überzugehen. Die Methode zur Bestimmung dieses Bereichs soll nachfolgend ausführlicher beschrieben werden.

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Das nach, dem erwähnten Verfahren erhaltene neue Pr ο dukt ist eine legierung aus Kobalt, Nickel/Molybdän und Chrom in den angegebenen Verhältnissen und besteht im wesentliohen aus zwei Phasen: einer Grundmasse und mindesten« 5 bis 70 Vol-$ und darüber, vorzugsweise 5— 50 VoI-^ einer zweiten Phase feiner Plättchen, wobei die Phase der Grundmasse eine feste Lösung der Legierungsbestandteile mit kubisoh-fläohenzentriertem Gitter ist und die Plättchen eine feste Lösung der Legierungsbestandteile mit hexagonal-diohtgepacktem Gitter sind, wobei die Plättchen auf den /~111_7"· Fläohen der Kristalle der Grundmasse verteilt sind. Die Plättchen haben jeweils eine Stärke von drei Atomradien (etwa 4,15 X) bis zu einem Mikron, vorzugsweise 20 -1000 X, wobei ihre Breite und Länge,5 - 10 000 - mal größer ist al· ihre Stärke. Die Plättchen sind etwa 100 - 10 000 1,vorzugsweise bis zu 5 000 £, d.h* 0,5 /u ,von einander entfernt . Viele Plättchen sind Zwillingsbildungen in ihrem hexagonal-diohtgepackten Gitter, wobei die Hauptgleitebenen der Zwillinge etwa rechtwinkelig zu den Hauptgleitebenen der nicht als Zwillinge vorliegenden Bereiche verlaufene

Man nimmt an, daß die während der Verformung durch Spannung ausgelöste Bildung der Plättchen innerhalb dem kubisch-fläohenzentrierten Gitter der metastabilen Phaee der Grundmasse für die bedeutsamen Verbesserungen der

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Eigensehaften des erfindungsgemäßen Produktes verantwortlich ist β Genauer gesagt, wurde festgestellt, daß ein G-renzt-Umwandlungs'bereioh. (limiting transformation zone) existiert, innerhalb und unterhalb dem das kubisch-.flachenzentrierte Gitter (das oberhalb dieses Bereichs vorkommt) durch die erwähnte Bearbeitung in das hexagonal-dichtgepackte Gitter übergeführt werden kann, das die Festigkeit erzeugt.

Die erfindungsgemäßen Verformungsprodukte zeigen ungewöhnlich hohe FestigkeitBeigensohaften bei Kaumtemperatur _o Im einzelnen beträgt ihre Streckgrenze bei 0,2 #

ρ
Dehnung mindestens 11 200 kg/cm (160 000 psi) und erreicht bis etwa'24 600 kg/cm² (350 000 psi). Ihre Dehnfähigkeit, definiert als Einschnürung, beträgt mindestens 3 i> und kann bis zu 75 $> betragen. Es ist zu bemerken, daß die Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen Produkte 3-4- mal so hoch sind wie die Festigkeitseigenschaften von Gießlingen dieser Legierung. Überdies behalten diese Produkte ihre Festigkeitseigensohaften in einem wesentlichen Ausmaß bei, nachdem man sie 100 h Temperaturen von 65O⁰O (1200⁰F) ausgesetzt hatte. Einige der erfindungsgemäßen Produkte behalten diese Eigenschaften sogar nach 100 h 760⁰G (14-00⁰F) bei.

Diese Produkte sind außerordentlich gut zu gebrauchen bei höher Temperatur und als Preßmatritzen für Metalle, wie Aluminium und Messingi Besonders ihre Wärmefestigkeit und

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die Beibehaltung ihrer Wärmefestigkeit gestattet die Volumenextrusion von Rotmessing, die mit üblichen heiß bearbeiteten Werkzeugstahlformen bisher unmöglich war. Überdies sind diese Produkte ausreichend zäh, (die minimale KerbschlagZähigkeit nach Charpy beträgt 20,77 mkg (15 ft.lbs)) um als Kopf oder Brüokenspritzgußform beim Simngpressen von Aluminium zu dienen; wo soharfe Ecken und unzulänglich gelagerte Dorne eine geringe Kerbschlagempfindlichkeit und Biegen ohne Bruch ■erforderlich machen. Die erfindungsgemäßen Produkte sind beständig gegenüber thermischer Beanspruchung, Oxydation und gewissen korrodierenden Stoffen, wie alkalischen und sauren Lösungen und eignen sich als Bauelemente, wie Träger, Matritzenhalter, Extruderpressfutter und Extrusionspresstempel; als Pormen zum Heißschmieden und Prägen; als Heißmetallscheren; Stauchgesenke zur Warmformgebung in Pressen; und ähnliche Metallwarene

Bei der Herstellung dieser Produkte verwendet man bevorzugt handelsüblich reine Elemente» Da während der Verarbeitung nur geringfügige Änderungen in den relativen Mengenverhältnissen der wesentlichen Elemente stattfinden» ist es möglich, von den Mengen der im Endprodukt angestrebten Bestandteile auszugehen. Man schmilzt die erforderlichen Mengen der Elemente in einem, ßfen, der zum Schmelzen von Legierungen im Temperaturbereich 1 260 - 1 815⁰O (2300 - 330O⁰F) bestimmt ist und gießt die entstandene geschmolzene Masse in

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Formen oder Tiegel aus Graphit, Gußeisen, Kupfer oder Keramik» Der Guß kann in luft, ins Vakuum oder in inerter Atmosphäre erfolgen. yZum Gießen der geformten Werkstücke kann man Kokillen und Waohsaussohmelzformen verwenden.

In einem besonderen Verfahren wird das Gemisch der Elemente in einem mit Magnesiumoxyd oder Siliziumdioxyd gefütterten offenen Induktionsofen geschmolzen und in Gußeisenformen gegossen. Zu Beginn werden die gewünschten Mengen Kobalt und Nickel geschmolzen und danaoh Molybdän, Chrom und gegebenenfalls die Hälfte der Siliziummenge zugegeben. In dieser Stufe gibt man nur eine so lohe Menge Silizium su_s. die für die Verwendung als Desoxydationsmittel notwendig ist. Beim VakuumsohmeIzen ist der Zusatz von Silizium in dieser Verfahrensstufe nicht erforderlich. Bei Verwendung von Silizium als Beeoxydationsmittel erfolgt der Zusatz gerade vor dem Vergießen der Legierungsmasse. Zu dieser Zeit können auoh andere Legierungszusätze erfolgen. So kann man Galoium-BiIiZlUm₁ Ferrosilizium oder Ferromangan zusetzen, um die legierung zu desoxydieren, oder man kann übliche Lunkerpulver verwenden, um die Porigkeit und Lunker in den gegossenen Werkstücken auf ein Minimum herabzudrücken. Man sollte Molybdän und Ohrom in Form der billigeren Ferromolybdän- und Ferroohromleglerungen zusetzen. Jedoch sollte der Gesamtgehalt an Eisen,das teilweise erforderliches Nickel

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und Kobalt ersetzen kann_f 6 fi nicht überschreiten. Mehr als

6 i» Eisen führen zu einer bedenklichen Verschlechterung der Produkteigenschaften, besonders hinsiohtlieh Spannungsbruch, und Korrosionsbeständigkeit gegenüber wässrigen Säuren.

Wie bereits erwähnt wurde, sollte die fertige Legierung die folgenden Bestandteile enthalten! 5 - 4-0 # Nickel,

7 - 16 # Molybdän, 15 - 25 # Chrom und mindestens 25 # Kobalt. Die nach der Desoxydation verbliebene Menge an Silizium darf nicht mehr als 0,5 # betragen. Die bevorzugte legierung sollte nach Desoxydation höohstens 0,1 # Silizium · enthalten. Die Mengen an Chrom, Molybdän und Kobalt sind für das gewünschte Endprodukt kritisch. Sind die Prozentgehalte an Kobalt, Chrom und/oder Molybdän höher als die Maximalwerte, so wird die Legierung zu spröde, um bei Temperaturen innerhalb oder unterhalb des Umwandlungebereiohe bearbeitet zu werden. Liegen die Prozentgehaltβ an Molybdän und/oder Chrom unterhalb den angegebenen Minimalwerten, eo spricht die Legierung nicht in angemessener Weise auf die Verformungshärtung an. Es ist auch herauszustellen, daß die Legierung nicht mehr als 0,05 i» Kohlenstoff, Bor, Sauerstoff,

Stickstoff oder Beryllium enthalten darf, wobei der öeemmt

gehalt an diesen Bestandteilen 0,1 i» nicht überschreiten darf. Größere Mengen als diese, besonders an Kohlenstoff, verursachen im allgemeinen Versprödung.

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Die Legierung sollte auoh nicht mehr ale 0,02 # Wasserstpff, Schwefel oder Ph.osph.or enthalten. Mangan, Titan, Aluminium und Zirkon sollten auf maximal je 2 $ und insgesamt nicht mehr als 4 # beschränkt sein. In der Tat verleiht die Gegenwart von Elementen,wie Mangan, Aluminium, Titan oder Zirkon bis zu den angegebenen Grenzen eine gewisse zusätzliche Härtung bzw. Verfestigung. Die Grenze für Kupfer beträgt etwa 6 ^. Mindestens etwa 1 # Kupfer und bis zu etwa 5 $> Kupfer begünstigen die Verarbeitbarkeit, indem die Entstehung einer zweiten Phase an der Korngrenze eliminiert wird. Größere Mengen dieser Stoffe als die angegebenen beeinflussen nicht nur nachteilig die Eigenschaften der fertigen Legierung, sondern mindern· auch die Verarbeitbarkeit duroh Mechanismen wie Yersprb'dung, Entstehung einer zweiten Phase an der Korngrenze usw.

Eine zweite mögliche Methode zur Legierung der Bestandteile und zur Herstellung von geformten Werkstücken besteht darin, daß man das Gemisch zunächst vorschmilzt _t dann die entstandene Legierung zu einem Pulver zerkleinert und schließlich das pulver in das gewünsohte geformte Werkstüok überführt. Das Verschmelzenkann Lichtbogenschmelzen und Induktionssohmelzen umfassen/ Man kann die geschmolzene Masse zerstäuben, um die feinteilige Legierung zu erhalten. Die Pulver lassen sich weiter zerkleinern durch Vermählen in einer mit Stahl oder Tungstenkarbid ausgekleideten Anlage,

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Die erhaltenen Pulver lassen sich leicht durch Kaltpressen in Stahlformen "bei Drucken von etwa 1575 - 7870 kg/om (10 - 50 tons/sq,.ineh) verformen· Es wird vorgezogen, die kaltgepreßteli Werkstücke bei Temperaturen von 982 - 137O⁰O (1800 - 250O⁰F) 15 min bis 6 h in Gegenwart eines inerten Gases oder Wasserstoff oder im Vakuumofen zu sintern· Man kann die Pulver auch in Graphitformen bei Io9o - 1310⁰O (2000 - 240O⁰F) unter Druckanwendung von 70 kg/cm (1000 psi.) und darüber vorpressen·

Nach Ausformung der Werkstücke durch Gießen, Pressen oder anderswie werden sie durch Verformung gehärtet (workstrengthened)· Der Prozeß der Verformungshärtung umfaßt die Verringerung des Querschnitts des Werkstücks um mindestens 5 $>_t jedoch nicht mehr als 90 #, vorzugsweise um 10 - 80 #» bei einer Temperatur unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereichs« Zur Erzielung der Querschnittsverringerung oder Deformation kann man die üblichen Metallbearbeitungsteohniken anwenden, wie Schmieden, Gesenksstauohen, Extrudieren, Walzen, Rohrreduzieren, Prägen, Ziehen, Pressen, Sprengbehandlung und Schlagbelastung. Eine geeignete Methode zur Verformung der Werkstücke ist das Gesenkstauchen. Die Gesenkstauchanlage kann eine 30 PS-Zweihammermaschine sein, wobei jedes Stauchgesenk eine 12-20 ^ige Quersohnittsverringerung erzeugt·

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Der UmwandlungBbereioh ist in gewissem Maße von

der besonderen !legierung abiiängig und reiGht von etwa

43O^QC (800⁰P) bis etwa 93O⁰O (1700⁰P). Daraus geht hervor, daß die Verformungshärtung, die unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereiohs, vorzugsweise unterhalb dem Umwandlungsbereich, durchgeführt werden muß, für die angegebenen Legierungen unterhalb 430⁰O (800⁰P) sicher durchgeführt werden kann, um die erfindungsgemäßen Ergebnisse zu erzielen· Jedoch gestatten höhere Temperaturen, die noch, unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereions liegen, größere Querschnittsverringerungenhei Anwendung einer bestimmten Kraft· Darum ist es wünschenswert bei höheren Temperaturen zu härten· In der Tat kann die Bearbeitung einsetzen, während das Werkstück sich noch auf einer Temperatur oberhalb des Umwandlungsbereichs befindet und man läßt es bis zu mindestens 5 i» Querschnittaverringerung bei einer Temperatur des Werkstückes unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereiohs abkühlen· Man versteht, daß es nicht immer-möglich ist, bei allen Legierungen, die in den angegebenen Bereich fallen, den Querschnitt um bis zu 90 $> bei einer besonderen Temp·, besonders den niedrigeren Tempp. zu verringern· Pur diese Erfindung ist eine Verformungshärtung durch Querschnitteverringerung um mindestens 5 i> kritisch.

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Die Abbildung zeigt als grafische Darstellung den Umwandlungsbereich gegen den Kobaltgehalt einer Legierung mit 20 # Ohrom, 10 # Molybdän, 0,5 # Silizium und restlioh Niokel. Die Ergebnisse, aus denen die Punkte der Kurven erhalten wurden, zeigt die !Tabelle A. Die Legierungen wurden gemäß den Beispielen 1 bis 3 behandelt. Der "TJmwandlungsbereioh" wurde durch Röntgenstrahlenbeugung ermittelt. Die Legierungen wurden unter strengen Bedingungen bei 21⁰C (70⁰F) verformt und dann 24 - 100 h bei Temperaturen «wischen 370 und lo4o°O (700 und 1900⁰F) wärmebehandelt. Röntgenbeugungsdiagramme wurden aufgenommen mit gefilterter CrK^-Strahlung vor und nach jeder Wärmebehandlung. Das Verhältnis I₂, der Intensität der /~101_7-Bande des hexagonal-diohtgepaokten Gitters zur 200-Bande des kubisch fläohen-zentrierten Gitters wurde aus den Beugungsbildern bestimmt· Ein Ansteigen des Verhältnisses I zeigt an die Zunahmeder hexagonal-diohtgepaokten Phase auf Kosten der kubisoh-flächenzentrierten Phase, während ein Abfall des Verhältnisses I_ die Zunahme der kubisch-fläohenzentrierten Phase auf Kosten der hexagonaldiohtgepaokten Phase anzeigt. !Treten in der Abbildung die Symbole HOP (hexagonaldiohte Packung) in der Nähe eines Punktes bei einer besonderen Legierung auf, so zeigen sie an, daß das Intensitätsverhältnis während der Wärmebehandlung bei der angegebenen Temp, zunimmt (d.h. die Phase des

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hexagonal-dichtgepackten Gitters ist die stabile Phase). Nähern, sich die Symbole IOC (kubisoh-fläohenzentriertes Gitter) einem Punkt der besonderen Legierung, so zeigen sie an, daß das Intensitätsverhältnis sioh 0 nähert während der Wärmebehandlung bei der angegebenen Temp. (d.h. die Phase des kuMsoh-fläohenzentrierten Gitters ist die stabile Phase). Die Symbole HOP +I¹GG in der Nähe eines Punktes zeigen an, daß das Intensitätsverhältnis während der Wärmebe-r handlung im wesentlichen !constant bleibt (d.h. daß. sowohl die Irfc-Phase wie die HCP-Phase stabil sind).

Die Vierte der tabelle A zeigen, daß die Streckgrenze von Legierungen, die bei Tempp« in der Nähe oder unterhalb des Umwandlungsbereiohs bearbeitet wurden, auf über 11200 kg/ om (160 000 psi) ansteigt und dann etwa 4 mal so groß ist wie die Streokspannung von Legierungen im gegossenen Zustand. Die versohliisselten Zahlenpunkte in Tabelle A sind bei ihren entspreohenden Verformationstempp. im Diagramm aufgetragen. In gesteuerten Bearbeitungsversuohen bei erhöhten Tempp· wurde die Temperatur von Stangen mit einem Anfangsdurchmesser 1,016 cm (Q,4ⁿ) vor und nach Gesenkstauohen gemessen.- Die Verformationstemp. (Td) ist als das arithmetische Mittel aus der Temp, vor und nach dem ßesenkstauchen definiert»

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	i» co	Tabelle A	(1825)
Punkt	65,0	Deformations- temp. C (°f.)	(1625)
A	65,0	996	(1825)
1	59,5	885	(1625)
B	59,5	996	(1425)
CVJ	59,5	885	(70)
3	59,5	774	(1825) .
4	49,5	21,1	(1625)
O	49,5	996	(1350)
D	49,5	885	(1175)
5	49,5	732	(70)
6	49,5	635	(1625)
7	34,5	21,1	(1450)
E	34,5	885	(1250)
J	34,5	788	(70)
ff	34,5	677	(-320)
8	34,5	21,1
9	-196

0,2 ia

$> Streckgrenze Deformation kg/cm ^r-ⁿ°-

60	7450	(106)
60	13600	(193)
60	5340	(76)
60	13500	(192)
20	13600	(193)
40	18700	(266)
60	5340	(76)
60	11000	(158)
40	13400	(190)
40	15700	(224)
40	17800	(254)
60	8300	(118)
60	9700	(138)
60	9550	(136)
60	15600	(221)
60	17900	(255)

Wie bereits erwähnt, besteht die fertige Legierung im wesentlichen aus zwei Phasen, einer Phase der Grund- '' masse mit kubisoh-fläohenzentriertem Gitter und aus 5-70 Vol-$ einer zweiten Phase von feinen Plättchen mit hexagonal-dichtgepaoktem Gitter, wobei die zweite Phase auf den

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Ebenen dtr Kristalle der Phase der Gründmasse verteilt ist. Um die Gegenwart dieser Phasen, ihre Mengen und ihre lage zu bestimmen, kann man die einschlägig bekannten Techniken anwenden», die in "Transmission Electron Microscopy of Metals'¹, G. Thomas, (1962) John Wiley, New York, beschrieben sind. So kann man sich der üblichen Analyse von Rö'ntgenbeugungsbildern bei Legierungen mit bis zu etwa 20 # Niokel, oder der elektronenoptisoher Methoden bedienen, wobei die Proben sehr dünn sein müssen, um einen Durchgang des Elektronenstrahls duroh die Proben zu gestatten·

Im einzelnen läßt sich bei Legierungen mit über etwa 4-5 Ί» Kobalt die spannungsinduzierte Entstehung von hexagonaldiohtgepaokten Plättchen bei Räumtemp. mit Hilfe der üblichen Röntgenstrahlenbeugungstechniken überwachen. Das Verhältnis I_, der Intensität der 101-Beugungsbande des hexägonal-dichtgepackten Gitters zu derjenigen der 200-Beugungsbande des kubisoh-fläohenzentriertenGitters ist ein quantitativeβ Maß fUr die in einer verformten Legierung entstandene Menge hexagonal-diohtgepaokte Phase. Die Werte der Tabelle B zeigen, daß die Zunahme einer 0,2 # Streokgrenze einer Legierung während Deformation bei Raumtemperatur von einer sprunghaften Zunahme der Menge an entstandener hexagonal-diohtgepackter Phase begleitet ist, wie durch das Intensitätsverhältnis I ausgedrückt wird. Die Intensitäten zur Berechnung der in

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Tabelle B angegebenen Werte für I wurden aus Röntgenbeugungsbildern ermittel, die mit gefilterter GrBI -Strahlung angenommen wurden. .

Bei Legierungen mit weniger als etwa 45 i» Kobalt wurde die Gegenwart von hexagonal-dichtgepackter Phase mit Hilfe der hochempfindlichen Techniken der Elektronenmikroskopie und Elektronenbeugung bestimmt. Diese Techniken kann man verwenden zur Bestimmung der spannungsindizierten Bildung in allen erfindungsgemäßen Legierungen. Die Proben wurden elektrolytisch abgeätzt, um sie mit Hilfe eines aus einem Fenster austretenden Elektronenstrahls nach G, Thomas (SS. 153 seines Buches) oder nach der "jet oupping"-Methode von P.R. Strutt, Res. Sei« Inst· £2, 411| 1961, durchstrahlen zu können.

Elektronenmikroskop!sehe Aufnahmen und Elektronenbeugungsbilder wurden von kleinen Bereichen im Inneren von Körnern unter strengen Bedingungen verformter Legierungen aufgenommen. Die Elektronenbeugungsbilder bestanden aus Einkristallbildern von kubisoh-fläohenzentrierten Körnern plus da"n ein Kristallbildern der hexagonal-diohtgepackten Plättchen auf einem oder mehreren der vier Sätze von /""11I_-JT-Ebenen des kubisch-fläohenzentrierten Korns. Die Beugungssj> ektren zeigten auch die Gegenwart von Zwillingelamellen

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innerhalb vieler hexagonal~dichtgepackter Plättchen an, wobei die Hauptgleitebenen der Zwillinge etwa einen rechten Winkel zu den Hauptgleitebenen der. nicht als Zwillinge vorliegenden Bereiche bilden»

Messungen der Stärke der hexagonal-dichtgepaekten Plättchen und des mittleren Abstandes zwischen den Plättchen erhielt man mit Hilfe von Elektronenmikroskopaufnahmen» Das Prozentvolumen der durch Spannung ausgelösten Umwandlung der hexagonal-dichtgepaokten Phase wurde durch Plächenanalyse der Elektronenmikroskopaufnahmen ermittelt» Beispielsweise wurde eine Legierung mit 34t5 $ Kobalt, 35 $> Nickel, 20 $> Chrom, 10 # Molybdän und 0,5 $ Silizium bei Räumtemp. 80 i<> gewalzt, flächenanalyaen von Elektronenmikroaufnahmen einer Probe dieser Legierung zeigten die Gegenwart von etwa 30 VoI.-^ hexagonal-dichtgepackter Phasen. Die Durchschnittsstärke der hexagonal-dichtgepaokten Plättchen betrug 300 Angström-Einheiten, der mittlere Abstand der Plättchen 1400 Angström-Einheiten. Die Probe hatte folgende mechanische Eigenschaften:

,Zugfestigkeit 17 600 kg/cm² (250 OQö'psi)'

0,2^ Streckgrenze 16 000 kg/cm² (22? 000 psi)

Einschnürung . 57

$> Dehnung 7»7

Es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen verformungs-

' - 18 -■' ■ 10988 3/ HU-

gehärteten Mehrphasenlegierungen 5 - 70 VoI·-# hejcagonaldichtgepaokte Plättchen enthalten·

Tabelle B

ZUSAMMENHANG ZWISCHEN VERFORMUNGSHÄRTUNG SPANNUNGSINDUZIERTER BILDUNG VON HEXAGONAL-DICHTGEPACETER PHASE BEI DEFORMATION BEI 21⁰O (7O⁰F).

Legierungszusammensetzung: 49»5 $> Co, 20$ Ni, 209δ Cr, 10$ Mo,

"0,5 io Si

Behandlung vor Deformation bei 21⁰C (7O⁰F): Gesenkstauchung

60 $> bei 885⁰C (1625°F)

ia Deformation durch Gesenk- stauohen bei 210C(7O0F)	0,2	i» Stseokgrenze kg/cm (psi)	(158 000)	Intensitätsverhältnis 1OlOl) hop/I(200) f0°
O	11	000	(191 000)	< 0,02
15	13	500	(224 000)	0,15
22	15	700	(246 000)	0,30
37	17	200	0,50

Zur Erläuterung der besonderen AusftUarungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die folgenden Beispiele angeführt. In diesen werden verschiedene Kennzahlen der Eigenschaften wiedergegeben. Falls nicht anders angegeben, wurden diese Daten nach den AS3?M«>*T.estmethoden unter Ytrwenduug von Standard ASTM-Testproben erhalten_f

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Beispiel 1

Eine Beschickung von 24,9 kg (55 lbs) "mit 4-9,5 # Kobalt,

■■-■-■■ λ

IO $> Molybdän, 20 $ Chrom, 0,5 $> Silizium, 20 # Nickel wurde in einem offenen Kohlenlichtbogenofen (mit saurem Ofenfutter) geschmolzen "und in eine Gußeisenform 10 χ 10 cm (4"square) mit einer Verjüngung auf 6,35 x 6,35 cm (2,5"square) am Boden und einer länge von 22,9 cm (9") gegossen, die einen Sandsteiger von etwa 10 cm (4") Höhe hatte. Zuerst wurden Kobalt und Nickel geschmolzen und Chrom, Molybdän, die Hälfte dee Siliziums und 42,5 g (1,5 uz) von Ferromangan und die gleiche Menge FerroSilizium zugegeben. Bevor das Metall direkt in die Form gegossen wurde, wurde der Rest des Siliziums zugegeben. Die Gießtemp. betrug 1640⁰C (298O⁰S). Die ohemische Analyse zeigte, daß der Gehalt an Kobalt, Nickel, Molybdän und Chrom um höchstens 2 Ji von der zugegebenen Menge abwich. Die fertige Legierung enthielt 0,3 # Silizium. Der Gußblock war ausreichend kalt, um nach 1/2 h der Form entnommen zu werden, und wurde danach mit Wasser abgeschreckt.

Bin Preßbolzen von 5,8 cm Durchmesser und 11,4 cm Länge (2ⁿ, 4»5ⁿ) wurde aus dem Boden des Gußblockes gearbeitet unter Verwendung üblicher Hartmetallwerkzeuge für unterbrochene Zerspannung und dieser in einer 360 t Presse extrudiert bei einer Temperatur von 126O⁰G (2300⁰P) und

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einem ReduktionsVerhältnis 8ti. Als Schmiere verwandte man Quarzglas. Der Preßling wurde weiter homogenisiert durch 1 stündige Wärmebehandlung bei 1200⁰G (220O⁰I¹). Danaoh war der Stab durch Gesenkstauohen. 60 i» verformt. Als Stauohmaschine verwandte man eine solche mit zwei Hammern und einer Antriebsleistung von 50 PS. Der verformte Stab wurde nach dem Verlassen der Stauchmaschine mit Wasser abgeschreckt« Bei der Korngrößenbestimmung ergab sioh die Korngröße im homogenisierten Stab entsprechend 10-8 ASTM-Zahlen.

Die Verformungshärtung des Werkstüokes erfolgte dann durch Erwärmen der geschliffenen Stäbe von 15 »24 cm Länge und dem Durohmesser 1,27 - 2,22 öm (6^wj 0,5" to 0,875") in einem elektrischen Ofen auf die in der Tabelle 1 angegebene Temp, und anschließendes Gesenkstauchen· Jeder Satz Stauohgestnke gestattet eine Quersohnittsyerringerung von 12 - 20 1»* Währendder Formveränderungen wurde der Stab in den Ofengebracht. Nach der letzten Querschnittsverringerung wurde der Draht mit Waeeer auf Raumtemperatur abgesohreokt«

Der Stab wurde dann geschnitten und zu Proben für die Bestimmung der Zugfestigkeit zerkleinert· Es wurde die Oj Streokspannung, Zugfestigkeit und Einschnürung ermittelt· Die Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften bei Raumtemp. und die bei" verschiedenen Deformationstemperaturen erhaltenen pro—

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zentualen Deformationen, verglichen mit den Eigenschaften de? Gußlegierung (as*-eass material) und von solchen Proben, die oberhalb dem ümwandlungsbereioh bearbeitet wurden.

Beispiel 2

Vorgehen von Beispiel 1 wurde wiederholt mit einer von 24,9 kg (55 lbs) mit 34,5 i> Kobalt, IO ^ Molybdän, 2Q # Ohrom, 0,5 $> Silizium und 35 Ί* Hiofcel, Die erhaltenen Paten sind'in der Tabelle-2 aufgeführt,

Beispiel 3 ^:' , '. ' ^: ' ■ -

Beiapiel 1 wurde wiederholt mit einer Beschickung von 24,9 feg (55 lbs·) mit 59_t5 $ Kobalt, 10 $ Molybdän, 20 $ Chrom, 0,5 ⁰J* Silizium und 10 ^ Niokel, Die erhaltenen EigejiSGhafteil sind in der Tabelle 3 aufgeführt.

Eigensahaften von verformungsgehärteten Werk stücken gemäß der Erfindung, im Vergleich zu anderen. Werk*

49,5 Qo, 10 Mo, 20,Gr, 0,5 Si,

Deformationstemp·

A Λ)

und w Deformation

O$ 2$ Streckgrenae Zugfestigkeit

'¹"¹"

Gießling

21⁰G(TO) -

10
20

540 (1000)-20
650 (12000 40$

;■ ■. . · 46

635 (1175)-2Q
760 (''1400'04O
52>

730 (1350)~20

870(^M1600^M)40

790(1450) -10 #
950 ("1750»)20#

3g

90 $>

885 (1625) «
1070(^w1950")

995 (1825)—
(^^M)

160 (45)

12	100	172
15	000	214
17	800	254
10	900	269

11 800

15 300 (218]

15 700 (224]

11 500 (164) 15 700 (224) 15 600 (222)

12 400 (Ί76]

13 400 (190; 13 500

U 400 13 900 12 900 15 200 17 100

163) 198) 184) 216) 242)

11 000 (158)

5 340 (76) 200 (74)

900
100
800
400

500

600

900

13IOO

700

500

100

700
300

197:
244]
281]
346)

:i91)
'236)

!■255)

;i86)

237

.249)

'20O)

224

!204

12	700	180
14	600	208
14	300	202
16	100	229
18	200	259

300 (189)

700 (152)

Einsonnürung

28

29

36 10 16

24 10 14

25 24 21 41 15

54

^) die Werte in AnfüJirungszeioiien geben die Temperatur vor der Verformung an

⁺⁺) 1 Stunde bei 120Q⁰O (220O⁰F) wärmebehandelt und mit Wasser abgesenrealEt

^++φ) ebenfalls 3 Stunden bei 43O⁰O (800⁰F) wärmebenandelt; ^Q dem ümwandlungsbereiQh,

- 23 -

413

TABBLIiE II

Physikalische Eigenschaften von gemäß der Erfindung verfor— mungsgehärteten Werkstücken, im Vergleich zu anderen Werk-

stüoken.

Legierungszusammensetzungs 34,5 Co, 10 Mo, 20 Cr, 0,5 Si, 35 Ni

Deformationstemp· ^eC (⁰P)⁺

und ¥> Deformation

0,2 # Streckgrenze Zugfestigkeit Einschnü-

kg/cmCxIO^ psi) ο ' ■ ■ » rung

Gießling	80#	2	670	(39)
-196(-32O) -	7596	16 17 18	700 900 500	;255] Ϊ264)
21 (70) v-	60?i	11 12 13 15 15 16	200 000 900 600 700 400	160) 170) 197) 221) 220) 234)
680 (1250) - 820 ("1500")	4O?6	9	500 I	:i36)
790 (1*50) 950 ("1750")	60£	7 9	360 I 820 I	;io3) !l38)
885 (16Z5)++ - 1090 ("1950")	8	420 (	:ii8)

610 (94)

600 (250]

800 (268]
400 (29O]

12	000	170)
13	800	196
14	900	211
16	800	239
16	900	240
17	600	250)

500 (150)

800 (154)
13.500 (191)

700 (152)

18 30 44 40 40 56

17

56 17

58

⁺ die Werte in Anführungszeichen geben die Temperatur vor der Verformung an

•berhalb dem Umwandlungbereioh -■24-

909883/U53

TABELEE III

Legierungszusammensetzungi 59»5 Co» 10 Mo, 20 Cr, 0,5 Si, 10 Ni

Deformationstemp. 0,2 # Streckgrenze Zugfestigkeit Einsohnu-

⁰O (⁰F)⁺ kg/em²(xlO⁵ psi) Kg/cm²(xlO³psi) run« und ja Deformation - - ' (ft.)

Gießling 3 300 (47) 4 640 (66) 30

21 (70) - 10# 16 400 (234) 20# 17 700 (251) 40# 18 700 (266)

770 (1425)⁺⁺⁺-20# 13 500 (193) 930 («1700»)

885 (1625) - 25?6 8 440(120) 1090 ("1950")' 6Ο96 13 600 (192)

18 19 23	VJJVDVD OOO OOO	269 (282) (334)	4 5,5 5,5
15	100	(215)	39
11 15	600 000	|165) (212)	20 25
11	200	(160)	38

996 (1825)⁺⁺- 60# 5 340 (76) 1200 ("2200")

⁺die Werte in Anführungszeichen geben die Temperatur vor der Verformung an

⁺⁺ oberhalb dem Umwandlungsbereioh

⁺⁺⁺ 60 ft* gesenkgestauoht bei 996⁰O (1825⁰F) vor Verformung bei 774⁰O (1425⁰F)

Beispiel 4

Das Gemisch von Beispiel 1 (49,5 # Kobalt, 10 # Molybdän, 20 fi Ghrom, 0,5 Silizium und 20 # Niokel) wurde in einem offenen Lichtbogenofen geschmolzen und in Sandformen zu Stäben' von 3,175 cm 0 und 15,24 cm Länge (1,25" - 6") gegossen. Die

-25 -

909883/14S3

Stäbe wurden auf 1,27 cm 0 und 15*24 cm länge (0,5" - 6") bearbeitet. Sie wurden bei 885⁰O (1625⁰F) ge senkge staucht (die Temp, vor der Deformation betrug 1066'⁰O (195O⁰F), indem der Querschnitt um 60 # verringert wurde. Dann wurde mit einer 60 PS-(Jesenkstauohmasehine bei Raumtemperatur (21⁰O (70⁰I)) der Querschnitt um 60 fi verringert.

Aus den erhaltenen Stäben wurden Proben geschnitten die Temperaturen von370,430 und 65O°C (700, 800, 1200⁰F) bis zu 100 h ausgesetzt und bei Raumtemp. untersucht wurden. Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Werkstücke, ihre Raumtemperaturfestigkeitseigenschaften in einem wesentlichen Maße beizuhalten, geht aus der Tabelle 4 hervor. Die. Tatsache, daß das RöntgenstrahlenintensitätBverhältnis während verlängerter Hitzebehandlung bei 370 und 43O⁰C (700, 800⁰F) im wesentlichen konstant bleibt, zeigt an, daß die HCP-Phase in dieser legierung nicht wesentlich zunimmt, obwohl sogar bei diesen Tempp. die stabile Struktur 100 $> HCP-Phäse ist. In der Feinstruktur der bei Raumtemp. unter strengen Bedin-. gungen verformten Proben bleibt die Plattchenform nach verlängerter Behandlung bei Tempp. unterhalb 650⁰C (120O⁰F) überwiegend erhalten. Bei 370 und 427⁰C (700, SOO⁰F) bleibt die Plättchenform in der Legierung deren Eigenschaften in Tabelle 4 bei mindestens 100 h Behandlung wiedergegeben sind, erhalten„ Bei 65O⁰G (1200⁰F) bleibt die Plättohenform

- 26 ^ 90988 3/14 53

mehr als 10h, aber weniger als 100h in einer legierung, die bei Eaumtemp. 60 $ verformt wurde, erhalten.

So die Plättchenform erhalten bleibt, verringert sich nicht die "Festigkeit der Legierung. Findet eine übermäßige Zunahme der HCP-Phase bei erhöhten Tempp. statt, was durch ein wesentliches Ansteigen des Intensitätsverhältnisses angezeigt wird, so werden die Plättchen kugelig weiohgeglüht (spheroidize) und es entstehen neue gleichaohsige Körner von HOP-Phase. Bei der in der Tabelle 4 angeführten legierung ist das Verschwinden der Plättchen durch Weichglühen und die Zunahme an gleichaohsigen (equiaxial) Körnern von einer Abnahme der Streckgrenze von etwa 21 100 auf 14 100 kg/ om² (300 000 to 200 000 psi) begleitet.

TABELIfl IV

Legierungszusaiiimensetzung: 49	700)	h	1	kg/cm	psi)	10 Mo, ,	psi)	0,5 Si, 20 Ki	3,3+
	700		10	(xlO5				Röntgenstrah-	3,1+
	700	100		323)	20 Cr,	324)	lenintensitäts	3,2+
	800	1	22700	338)		340)	verhältnis
0,2 5	800	10	23700	346	Zugfestigkeit	346)	Ι(101)Ησρ/Ι(20)	3,4
,5 Co,		100	24400	320	ρ kg/om Λ	320)	FCC	5,6+
		1	22500	349	(xlO3	350)	4,2+
Behandlungsbedingungen Streckgrenze		10	24500			348)
Temp,		100	24400		22800	323)	470,V+
	800)	• 21100		23900	334)
0O (0P.)	1200)	22900	347)	24400	2o8)
	1200)	13900	300)	22500
370	1200)	326)	24600
370		197]	24500
370	I	22700
430	23500
430	14600
430
650
650
650

309883/ USf

-27 -.

⁺ Streifungen in FCC-Körnern auf Grund derspannung sindu*- zierten Entstehung von-HCP-Plättohen während Deformation bei Raumtemp· ist nooh in*, optischer Feinstruktur nach Hitzebehandlung vorhanden.

⁺⁺ Weichglühen der HCP-Plättchen und Zunahme an gleiohaohsigen HCP-Eörnern zeigt die optische Peinstruktur an.

Beispiel 5

Das Gemisch von Beispiel 2 (34,5 4» Kobalt, 10 # Molybdän, 20 1» Chrom, ¹0,5 # Silizium und 35 1> Nickel) wurde in einem offenen Lichtbogenofen geschmolzen und in Sandformen zu Stäben von 3»175 cm (1 1/4") Durchmesser und 15,24 om (6^W) Länge gegossen. Sie wurden auf 2,54 om (1") Durohmesserund 15,24 cm (6«) Länge verformt und dann bei 885⁰C (1625⁰P) unter 60 # Querschnitt!Verringerung und dann bei Räumteng unter Verringerung des Querschnitte um 60 ?6 in einer 30 PS-Gesenketauohmaschine bearbeitet·

Die erhaltenen Stäbe wurden zu Proben geschnitten, Temperaturen von 370, 430 und 65O⁰O (700, 800 und 1200⁰P) bis zu 100 h auegesetzt und untersucht. Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Werkstücke ihre Pestigkeitseigensohaften bei Raumtemp· und 680⁰C (1250⁰P) beizubehalten, geht aus der Tabelle 5 hervor.

; ■■■.-. ; - 28 - ■■

909883/ 1-453 ■

a b e 1 1 e 5
Legierungszusammensetzung: 34,5 Go, 10 Mo, 20 Or, 0,5 Si, 35

	Beliandlungsbedingungen	"h. ·	Räumtemp.	Zugfestigkeit kg/cm (x105 pel)	6800C (1	25O0P)
	Temp. C (0F)	1	Streckgrenze Ό.? #2 kg/cm (XiO3PSi)	19 000 (270)	Streckgrenze 0,2 * kg/cm (xTO^ psi)	Zugfestigkeit kg/cm (x103 psi)
	370 (700)	10 100	18 600 (265)	20.100 (286) 20 400 (291)	8 800 (126)	12 900 . (182)
(O O	370 (700) 370 (700)	1	19 700 (280) 20 100 (286) .,	20 300 (288)	8 800 • (126) 9 120 (128)	12 100 (T72) _ 13 300 (189)
988 3/ U	430 (800)	10 "	19 800 (282)	21 100 (300)	9 820 ' (138)·	12 900 (184)
cn	430 (800)	100	20 600 (293)	22 400 (318)	8 810 (127)	13 400 (190)
	430 (800)	1	22 200 (316)	17 900 (255)' ν	9 140 (130)	12 600 (179)
	650 (1200)		17 800 (254)	19 400 (276)	9 490 (135)	13· 300 (189)
	650 , (1200)	100	19 200 (273)	17 600 (250)	- 8 770 . (123)	13 400 , (190)
	650 (1200) . Λ	16 900 (240) ,	6 120 (87)	9 870 (142)

Beispiel 6

Die Tabellen 6 und 7 fassen die Versuche 6 - 21 zusammen. Alle Legierungen wurden zuerst wie in Beispiel 1 gegossen. Sie wurden zu Werkstücken geformt und dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt und wie in Beispiel 1 geprüft« Tabelle 6 zeigt die Legierungszusammensetzung jedes Beispiels, sowie die Behandlung, der man die Formstücke nach dem Gießen aussetzte. Tabelle 7 zeigt die physikalischen Eigenschaften der verformungsgehärteten Werkstücke gemessen bei Räumtemp. im Vergleich zu den gegossenen Werkstücken. So würde Versuch 6 auf das verformungsgehärtete Werkstück passen, während Versuch 6 A dem gegossenen Vergleichswerkstück entspricht.

90988 3/ US 3

- 5ο -

TABBLIB VI

	Legierungszusammensetzung Temperatur	ι	5	Mo	Or	Sl	Ni -	vor der Deformation	Deformation
Versuoh	Cc		5					0C(0P)
		5	10	20	0,5	5	1070(1950)	60?S
6 ·	64,	5	12	16	0,5	5	1070(1950)	6Ο96
7.	66,	5	8	20	0,5	10	1070(1950)	60*
8	61,	5	10	20	0,5	10	21 (70)	40#
9+	59,	9	12	16	0,5	10	1070(1950)	60#
IO	56,	5	10	20	0,5	20	21 (70)	60#
11	49,		15,3	18,3	0,5	22	1070(1950)	60$
12	43,		10	20	0,5	28	1070(1950)	60$
13	41,						21 (70)	40$
							4 H bei 48O0C	(90O0F)
			12	20	0,5	32,5	Il Il ■	n
14	35		10	25	0,5	34,5	It Il	It
15	30		10	2Q	0,2	34,8	Il Il	Il
16	35	5	8	25	Ρ,5	36,5	ti it	η
17	30		8	20	0,5	36,5	H W	H
18	35	8	10	20	0,5	40	It It	It
19	29,	10	20	0,02	34,98	21 (70)	6θ?έ
20	35	10	20	0,02	35	21 (70)	60$
21++	29,

enthält auch 5# Eisen
enthält auoh 5 ^ Kupfer und 0,2 # Zirkon

- 31 -

909883/USI

TABELLE VII

0f2j£ Streckgrenze kg/om "* psi)

6 6A	13 Y	500 450	(193) (49)
7 7A	13 4	900 220	(197) (60)
ω ω	13 4	450 430	(191) (63)
9 9A	18 3	700 300	(266) (47)
10 1OA	13 3	800 590	(196) (51)
11 11A	17 2	000 880	(242) (41)
12 12A	14	600 590	(208) (51)
13 13A	22 2	200 880	(316) (41)
14 14A	21 2	600 880	(306) (41)
15 15A	21 2	200 880	(301) (41)
16 16A	21 2	400 530	(305) (36)
17 17A_	19 2	800 810	(282) r (40)
18 18A	20 2	000 600	(284) (37)
19 19A	20 2	100 530	(287) (36)
20 2OA	16 3	100 940	(229) (56)
21 2IA	15 3	500 660	(221) (52)

	1533349
Zugfestigkeit kg^om (xlO^ psi)	Einschnürung
15 500 (220) 4 710 (67)	19 21
16 600 (236) 5 620 (80)	6 6
16 300 (232) 5 620 (80)	14 13
23 500 (334) 4 640 (66)	6 20
16 200 (231) 4 £20 (70) 18 700 (266) 6 120 (87)	8 12 6 43
15 200 (219) 4 710 (67)	6 17
22 500 (320) 6 470 (92)	7 55
21600(3o7) 5 130 (73)	4 33
21 400 (3o4) 5 270 (75)	5 39
21 500 (306) 5 480 (78)	14 63
20 000 (284) 6 330 (90)	18 51
20 200 (287) 49 200 (70)	19 37
20300 (288) 5 770 (82)	11 54
16 400 (233) 9 140 (130)	61 70
15 600 (222) 8 o9o (115)	61 71

⁺"A^H bedeutet im gegossenen Zustand

909883/1453 - 32

Beispiel 7

Dieses Beispiel erläutert, wie wichtig es ist, die Kohlenstoffmenge im Legierungsgemisoh zu begrenzen. Ein . Legierungsgemisoh aus etwa 34,5 # Kobalt, 10 # Molybdän, 20i> Chrom, 0,5 $> Silizium, 34,5 # Niokel und 0,38 $> Kohlenstoff wurde in einem offenen Induktionsofen geschmolzen und in eine Graphitform gegossen. Die V-KerbSchlagzähigkeit nach Charpy des Gießlings betrug < 0,692 mkg (5ft.Ib.).

Nach 4 h Lösungsglühen bei 1205⁰C (2200⁰I) braoh ein -"■ Darren der legierung beim Strangpressen bei 1205⁰O (2200°P) unter Anwendung eines Reduktionsverhältnisses 8t1·

Andererseits wurde das Legierungsgemisoh de· Beispiel (34t5 $ Kobalt, 10 # Molybdän, 20i> Chrom, 0,5 $ Siliziu«, 35 ^Nickel und nur 0,04 ?δ Kohlenstoff) auf gleiche Weise au einem Barren verformt. Seine V-Kerbsohlagzähigkeit nach Charpy betrug > 16,6 mkg (120 ft.Ib.).

Beispiele 8 und 9

Im Beispiel 23 wurde ein Legierungsgemisch aus 35 i» Niokel, 10 $> Molybdän, 20 1» Chrom, 0,1 i» Silizium und restlich Kobalt wie in Beispiel 1 in· eine offene Eisenform gegossen. Der Barren wurde bei 885⁰C (1625⁰I¹) gesenktgestaucht

909883/1 A53 - 33 -

(die Temp· vor der Deformation betrug 1O65°C (195O⁰F)), um seinen Querschnitt um 60 $> zu reduzieren, und dann bei 64 $ gesenktgestaucht. Bei der SpannungsbrucJiprüfung bei 595⁰C (1100⁰I) dehnte er sich um 6 $ nach 100 h Spannung von 6 330 kg/om² (90 000 pst).

Im Beispiel 24 wurde eine Legierung aus 20 $ Nickel, 10 $> Molybdän, 20 $ Chrom, 0,1 $> Silizium und restlich Kobalt in eine offene Gußeisenform wie in Beispiel 1 gegossen. Der. erhaltene Barren wurde bei 885 C (1625 3?) gesenkgestaucht (die Temp, vor der Deformation betrug 1065⁰C (195O⁰F)) um seinen, Querschnitt um 60 $ zu reduzieren und wurde dann bei Raumtemp. 37 $ gesenkgestaucht. Bei der Spannungsbruohprüfung bei 595°C (1100⁰F) dehnte er sich um 10 $> nacn 100 h. Spannung von 6610 kg/cm (94 ooo psi).

Zur Kontrolle wurde ein Barren einer hsndelsübliohen Legierung auf der Grundlage von Kobalt ( 2,^ Nickel, 6 $ Molybdän, 27 i> Chrom, 0,6 & Silizium, 0,25 $> Kohlenstoff, 1 i» Eisen, 0,6 f* Mangan und restlich, Kobalt) 100h. der Spannungsbruchprufung bei 595⁰C (1100⁰F) unterworfen. Er brach. bereits bei einer Spannungvon 4570 kg/cm (65 000 psi)»

Beispiel 10 ■

Die Wirkung einer Hitzebeh_andlung von mindestens 0*5 h. bei 315-650⁰C (600 - 1200⁰F) nach Deformation auf die mecha-

909883/ USt - 34 -

-34- ' 15333A9

nisehen Eigenschaften zeigt die Tabelle 8.

Ein ins Vakuum gegossener Barren von 6,8 kg (15 lbs.) Gewicht aus einer legierung mit 35 $> Nickel, 10 # Molybdän, 20 # Chrom, 0,5 i> Silizium, und restlich Kobalt wurde bei
1200⁰O (220O⁰F) 8:1 stranggepreßt. Er. wurde 1 h einer Temperatur von 1200⁰C (2200⁰F) ausgesetzt, anschließend mit Wasser abgeschreckt und danach bei Raumtemperatur 80 i» gesenkgestauoht. Teile des gesenkgestauchten Stabes wurden im Versuch 25 4 η bei 45O⁰C (80O⁰P) wärmebehandelt, im Versuch. 26 4 h bei 54O⁰C (1000⁰F) und im Versuch 27 4 h bei 65O⁰C (1200⁰F)·

Die Eigenschaften der hitzebehandelten Werkstücke
wurden mit einem Kontrollstück verglichen, das 80·$> gesenkgestaucht war und das nicht hitzebehandelt war. Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, besonders die Verbesserung der Streekspannung, geht aus der Tabelle hervor.
Es ist hervorzuheben, daß die Streckspannung bei dieser
Hitzebehandlung nicht zunimmt, wenn die legierung nicht zuvor bei einer Temp· unterhalb dem Umwandlungsbereich deformiert wurde·

■ - 35 - ' '

309883/145$

TABELItE VIII

Versuch. 0,2$ Streckgrenze Zugfestigkeit Einsohnürung Dehnung

kg/om²(xlO⁵ psi) kg/cm²(XlO³PSi) $ %

25 21 500 (3o6> 21 900 (312) 45 7

26 22 600 (321) 2 300 (327) 46 7

27 21900(312) 22 200(317) 16 2 Vergleicn 18J00 (260) 19 600 '(278) 56 12

EatentansprüGhe

90988 3/U53

Claims (3)

1. " . Verfahren zur Verformungshärtung von Werkstücken aus Legierungen von Kobalt, nickel,■Molybdän und Olirom, dadurch g e kenn ζ e i c h η e t , daß man V/erkstücke aus einer Legierung >25 °/o Kobalt, 5 - 40 io Sickel, 7 - 16 ^ok Lolybdän, 13 - 25 Io Chrom, Summe io (Kobalt + Nickel) dividiert durch φ Chrom ^2,5 bei einer femperatur,unter der oberen Temperatur des Umwandlungsbereichs durch Verformung unter Verringerung des Querschnitts um mindestens 5 fo, vorzugsweise 10 - 30 */o, härtet.

2.■ ". Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge k e η n

zeichnet, daß man bei einer Temperatur

unter dem Umwandlungsbereich härtet. . ■ ■ ■

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ■gekenn, z' ei c h η e t , daß das Werkstück nach der Verforinungshärtung bei 315 - 65O⁰C angelassen wird.

III-61 ■ "

BAD ORIGINAL

90 9883/ HS 3