DE1533356A1 - Verfahren zur Herstellung dispersionsgehaerteter Legierungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung dispersionsgehaerteter Legierungen

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DE1533356A1
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Description

Verfahren zur Herstellung dispersionsgehärteter Legierungen.
Die Erfindung bezieht sich auf neue Herstellungsverfahren von Legierungen aus Nickel und Chrom, in denen pulverförmige hochschmelzende Metalloxyde dispergiert sind und auf die so hergestellten Produkte.
In der US-Patentschrift 2 972 529 wurden Chrom-Legierungen mit Eisen, Kobalt oder Nickel beschrieben, die mit einem pulverförmigen hochschmelzenden teilchenförmigen Metalloxyd von hoher thermodynamischer Bildungsarbeit dispersionsgehärtet sind. Diese Patentschrift beschreib* auch die Herstellung dieser Verbindungen in Pulver-
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form und die Verarbeitung solcher Pulver zu festen Metallkörpern durch Verfahren wie Heiß-Strangpressen, Gesenkhämmern oder Schmieden. Die erhaltenen Produkte werden als feinkörnig beschrieben, wobei die Korngröße weniger als 10 /um betrug, und die Körner im wesentlichen formisotrop, das heißt im wesentlichen äquiaxial waren.
In der US-Patentschrift 3 159 908 wurde ein Verfahren beschrieben zur Bearbeitung von mit hochschmelzenden Metalloxyden dispersionsgehärteten Metallen bei niederen Temperaturen, zum Beispiel unterhalb von Temperaturen, die derHälfte des absoluten'Schmelzpunktes des Metalls entsprechen, das sind im Falle von Legierungen auf Nickelbasis Temperaturen unterhalb 6000C.
Es ist nun im falle von Legierungen mit Chrom, Molybdän oder Wolfram gefunden worden, daß festere, kriechfestere und duktilere Produkte hergestellt werden können, wenn die dispersionsgehärtete Legierung eine bestimmte Heissbehandlung und Bearbeitungsfolge durchgemacht hat.
Erfindungsgemäß wird dps dispersionsgehärtete Legierungspulver auf praktisch 100 ^ Dichte verdichtet bei Temperaturen bis 10000C, um angestaute Energie in
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dem Körper zu belasten, dann wird der verdichtete Körper in beliebiger Reihenfolge einerseits rekristallisiert durch Erhitzen auf Temperaturen zwischen 1040° und 137Q0CJ und andererseits bei Temperaturen zwischen 700 und 12QO0C bearbeitet, um mindestens eine 50^-ige Verringerung der Qutrschnittsflache zu erreichen.
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse sind neuartige Legierungen und enthalten als metallische Komponente
(1) etwa 10 bis 40 $> von mindestens einem der folgenden Legierungsmetalle: Chrom, Molybdän und Wolfram, wobei die Maximalkonzentration des Chroms 35 $> beträgt, und die Maximalkonzentration von Molybdän plus vrfolfram 22 # und
(2) mindestens 60 $ Kobalt, Nickel oder eine Mischung von Kobalt und Nickel und (3)bie zu 6vol-$ eines fein in der metallischen Matrix dispergierten hochschmelzenden Metalloxyds, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße unter 0,1 yum, wobei das Metalloxyd bei 1000° eine Bildungsarbeit von über 106 kcal/Grammatom Sauerstoff hat und die Legierung, wie die metallographische Untersuchung zeigt, e;Lnen wesentlichen Anteil von formanisotropen Körnern enthält, die ein Verhältnis Länge : Dicke größer als 3 , und vorzugsweise größer als 10 aufweisen.
Zu den Zeichnungen}
Figur 1 zeigt eine Strichzeichnung einer 500-faoh vergrößerten Gefügeaufnahme der gemäss Beispiel 1 herge-
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ORIGINAL liNS
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stellten Legierung und
Figur 2 ist eine Strichzeichnung einer Gefügeaufnahme mit 100-facher Vergrößerung der gemäß Beispiel 2 hergestell- ' ten Legierung.
In beiden Abbildungen repräsentieren die Linien Korngrenzen, obwohl einige Linien in Figur 1 Zwillingskorngrenzen darstellen. Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzte Pulver ist ausführlich in der US-Patentschrift 2 972 529 beschrieben. Geeignete Pulver erhält man folgendermaßen: Durch gemeinsames Ausfällen der Nitrate in wäßriger Lösung mit Amoniumcarbonat erhält man ein Gemisch von Nickeloxyd, Chromoxyd und Thoriumoxyd. Das Oxydgemisch wird bei 30O0C getrocknet, gemischt mit 9 bis 12 Teilen Kohle auf 100 Teile Oxyd und bei 4000C mit Wasserstoff behandelt, um das Nickeloxyd zu reduzieren, dann mit einer Mischung von Y/asserstoff und Methan bei 900 bis 95O0O, um das Chromoxyd zu reduzieren. Der überschüssige Kohlenstoff wird dann mit reinem Wasserstoff entfernt unter Druck und bei Temperaturen zwischen 750 und 9000C.
Das so hergestellte Pulver wird mit pulvermetallurgischen Methoden verdichtet, beispielsweise durch Vorpressen und Sintern bei 900 bis 10000C unter Wasserstoff und anschlieesendem Strangpressen in Stabform bei etwa 10000O.
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Auf diese V/eise wird das Pulver zu einem Werkstück von mehr als 99 $ der theoret.Dichte verarbeitet. Der stranggepresste Stab besteht aus Feinkornmaterial.
Der feste Metallkörper wird dann auf Temperaturen zwischen 1040 und 137Ο°σ erhitzt bis er rekristallisiert. Während dieser Heißbehandlung wachsen die Körner und werden/formanisotrop und langgestreckt in Bearbeitungsrichtung.
Das stranggepreßte Material wird auch warmverformt. Unter dem Begriff Verformung versteht man im all-gemeinen ein Verfahren zur Verringerung der Stabdurchmesser, wie Stabwalzen, Hämmern, Ziehen, Schmieden und andere konventionelle metallurgische Verfahren. Die Warmverformung findet bei Temperaturen zwischen 700 und 10000C statt, die Verformung kann bis mindestens 50 $> Abnahme gehen.
Es ist zu betonen, dass die oben beschriebenen Stufen der Rekristallisation und Warmverformung in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können.Bei einer bestimmten Ausführungsform wird das verdichtete Werkstück warmverformt und anschliessend geglüht. Bei dieser Reihenfolge liegt die Verformungsteaperatur bei ungefähr 80O0C und muss innerhalb eines Temperaturbereichs von 700 bis 10000C liegen. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das verfestigte warmverformte Werkstück geglüht
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I \J yJ yj si
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und danach heiQverformt. In diesem Fall sollte die Temperatur, bei der die Heissverformung stattfindet, im Bereich zwischen 1000 und 1200°C liegen. Sowohl Verformung als auch .Glühen kann in Luft vorgenommen werden. Das Material ist so oxydationsunempfindlich, daß die Zunderbildung vernachlässigt werden kann. Bei einer weiterenfoesonderen Ausführungsform wird das verdichtete Werkstück zuerst geglüht^, um Rekristallisation zu erreichen und anschließend warmverformt.
Bei den erfindungsgemäßen Erzeugnissen handelt es sich im besonderen um legierungen mit Nickel-oder Kobalt-Basis, die mindestens 60 Gew.-$ Nickel, Kobalt oder eine Uischung aus beiden enthalten. Sie enthalten außerdem 10 bis 40 °/> eines der folgenden Legierungsmetalle: Chrom, Molybdän, Wolfram, wobei die Maximalkonzentration des Chroms bei 35 fo und die Maximalkonzentration von Molybdän und Wolfram zusammen bei 22 cß> liegt. Vorzugsweise enthält die Metall-Legierung 10 bia 35 Gew.-# Chrom. Wenn gewünscht, kann die Legierung geringere Mengen anderer Metalle enthalten, wie zum Beispiel bis 15 $> Mangan und bis zu 20 # Eisen. Es können auch bis zu 1 $> Zirkon, Hafnium oder Magnesium enthalten sein.
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Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse enthalten dispergierte hochschmelzende Oxyde, deren durchschnittlicher Durchmesser weniger als 0,1 /am. und vorzugsweise weniger als 0,03 yum beträgt. Solche Oxyde müssen eine freie Bildungsarbeit bei 10000C von mehr als 106 kcal/Grammatom Sauerstoff aufweisen. Typisch für solche Oxyde sind Y2^V CaO, La3O5, ThO2, BeO und MgO. Der Gehalt an hoohschmelzenden Oxyden kann bis zu 6 Vol.-# gehen, der bevorzugte Bereich liegt zwischen 0,1 und 3 $.
Der Durchmesser der hochschmelzenden Oxydpartikel kann aus deren gemessener Oberfläche berechnet werden. Die MetalUcomponente des erfindungsgemäßen Pulvermaterials wird in Säure oder in Brom-Methanol gelöst, wobei die Oxydteilchen zurückbleiben, die durch Koagulieren, Zentrifugieren, Waschen und Trocknen wieder gewonnen werden.
Die Brom-Methanol-Extraktion kann folgendermassen durchgeführt werden: Man berechnet die zu extrahierende Metallmenge, die notwendig ist, um einen Rückstand von etwa 0,2 g Thoriumoxyd zu erhalten. So sind beispielsweise 10 g einer 2 i» Thoriumoxyd enthaltenden Metall-Legierung notwendig.
PÜr je 10 g HetaH-Legierung stellt man 500 ml einer Lösung von 5,3 Vol.-?6 Brom in trockenem Methanol her.
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Kompaktes Material verarbeitet man zu Spänen. Dann wird die legierung langsam zu der Brom-Methanol-Lösung unter Hühren hinzugefügt. Man gibt die Lösung in ein Wasserbad und kühlt während der Zugabe (die Temperatur sollte unterhalb 350O liegen). Durch überschüssige Gasentwicklung verursachtes Schäumen ist zu vermeiden. l\fach Zugabe des
Metalls
gesamten/wird die Lösung vom Wasserbad genommen und 24 Stunden bei gelegentlichem Kühren stehengelassen. Man lässt den Niederschlag absitzen und dekantiert dann sorgfältig die klar überstehende Lösung ab. Der zurückbleibende Rückstand wird zentrifugiert und wiederholt mit trockenem Methanol gewaschen und zentrifugiert bis die überstehende Lösung farblos erscheint. Man bewahrt die abdekantierten Lösungsreste und Waschlösungen 24 Stunden lang auf, um zu sehen, ob sich ein zusätzlicher Niederschlag ausscheidet. Ist dies der Fall, so wiederholt man die Reinigung durch Waschen und Zentrifugieren, und vereinigt die Rückstände. Sollte während des Waschen» das Thoriumoxyd zu peptisieren beginnen, so kann dieses durch Zusetzen von 2-3 Tropfen konzentrierter Salpetersäure wieder ausgeflockt werden, worauf man das Zentrifugieren fortsetzt. Der gewaschene Rückstand wird getrocknet und auegewogen.
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Die Oberfläche des durch das oben beschriebene Verfahren wieder gewonnenen Oxyds wird dann mittels der konventionellen BET-Methode oder entsprechenden Methoden gemessen, (P.H. Emmett in "Symposium on New Methods for Partiole Size Determination in the Subsieve Range," Philadelphia: ASTM,1941, S.95). Aus dieser Oberflächenbestimmung wird die durchschnittliche Teilchengröße D bestimmt durch die !Formel : D = -m—» wobei f die absolute
fA- y
Dichte der üxydpartikel in g/ml und k^ deren Oberfläche in
m /g darstellt.
Die erfindungsgemäßen Erzeugnisse sind aus formanisotropen Körnern aufgebaut. Mindestens 25 # des Gefüges enthält Körner mit einem Verhältnis von Länge : Dicke von etwa 3:1. Vorzugsweise liegen mehr als 60 $ der Körner in dieser Kategorie und haben beispielsweise ein Verhältnis Länge : Dicke oberhalb 3. Das Verhältnis Länge : Dicke der Körner ist grosser als 3 und vorzugsweise grosser als 10. Insbesondere kann das Verhältnis den Wert 25 oder noch höhere Werte annehmen. Daraus geht hervor, daß diese Körner in !Form von Nadeln oder Plättchen vorliegen können und flies hängt, wie die metallographische Betrachtung zeigt, davon ab, ob man in longitudinaler oder transversaler Richtung betrachtet.
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Im einzelnen wurde bemerkt, daß einige der Körner scharfe Spitzen an den Enden besitzen,das heißt die Körner scheinen zugespitzt zu sein, wenn man sie in longitudinaler Richtung betrachtet. Dies^ scheint mit der guten Festigkeit des Materials zusammenzuhängen.
Wenn ein Material hier als fest bezeichnet wird, so geschieht dies hinsichtlich der Fließgrenze und der Zeitstandfestigkeit bei 11000C. So ist beispielsweise ein Material mit einer ZeitStandfestigkeit von mehr als 20 h bei 422 kg/cm2 und 11000C als fest anzusehen.
Die Reinheitsanforderungen der erfindungsgeaiäßen Legierungen liegen bei folgenden Werten:
1) Sauerstoffüberschuss j geringer als 1000 ppm insbesondere unter 200 ppm.
2) Kohlenstoffgehalt unter 100 ppm- )
) Gelegentlich vor-
3) Schwefelgehalt unter 50 ppm ) handene Terunrei-
) nigungen
4) Stickstoffgehalt unter 200 ppm )
Die folgenden Beispiele sollen zum besseren Verständnis
der Erfindung beitragen:
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Beispiel 1
Ein gemeinsam ausgefälltes Mischoxyd aus Nickeloxyd, Ghrojaoxyd und Thoriumoxyd wurde hergestellt durch intensives Mischen der folgenden wäßrigen Lösungen:
a) Losung von 272 kg Ammoniumbicarbonat in 471 kg Wasser und Zusatz von 220 kg Ammoniumhydro/zixydlösung mit 28 i* freiem Ammoniak.
b) Lösung von 362 kg Hi (HO3J2'.6H3O, 136 kg Cr(NO O und 4,5 kg Th(IO,),'4H2O in 190 kg Wasser
Diese Lösungen wurden in einem Tank gemischt, der bereits mit 23 1 Filtrationslöeung eines zuvor hergestellten Gels gefüllt warf die Zugabegeschwindigkeit wurde derart kontrolliert, daß ein pH-Wert der Tanklösung von etwa 7 aufrecht erhalten wurde und die Lösungen nach 3 1/3 h vollständig zusammengegeben waren*
Der Niederschlag wurde filtriert, mit Wasser gewaschen und bei etwa 1100C 16 Ji lang getrocknet. Die Temperatur wurde dann 4 h lang auf 4i>0°C erhöht, um die restlichen Nitrate und Carbonate zu entfernen und die Hass« vollständig in ein Oxydgemlech umzuwandeln. Die getrocknete Hasse wurde in einer Hammermühle pulverisiert.
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Ein Teil der Oxydmasse wurde mit 12 Teilen Ruß auf 100 Teilen Oxyd gemischt und dann 4 h bei etwa 4250C erhitzt unter strömendem Wasserstoff, wobei der Wasserstoff zuvor sorgfältig von Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff und Feuchtigkeit befreit wurde.
Der Wasserstoffstrom wurde dann durch einen Argonstrom mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min ersetztl Die Temperatur wurde auf ungefähr 975 C erhöht, Argon wurde dann durch Wasserstofff wiederum ersetzt, die Temperatur bei 9750C 20 h gehalten und dann auf 110O0C erhöht. Nach 5 h Haltezeit wurde der Ofen wieder auf 9250C abgekühlt und unter Wasserstoff 30 h lang auf dieser Temperatur gehalten, um den überschüssigen Kohlenstoff als Methan zu entfernen, dann wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Das gesinterte Material wurde gemahlen und kleiner 250 /um abgesiebt.
Das so erhaltene Material war ein feines Pulver, das Thoriumoxyd mit einem Gehalt von 2 Volumenprozent gleichmäßig verteilt in der lögierungsmatrlx von Nickel und Chrom enthielt, die in einem Verhältnis von 80$ zu 20$ Chrom zusammengesetzt war. Die Säuerstoffanalyse des reduzierten Materials zeigte, daß weniger als 0,05$ Sauerstoffüfaerschuß gegenüber ThO2 vorhanden war, die Analyse des
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Kohlenstoffrückstandes ergab 151 ppm. Der Schwefelgehalt betrug 30 ppm. Die mittlere Teilchengröße des Thoriumoxyd wurde einerseits durch die Röntgenlinienverbreiterung zu 0,05-yum, andererseits nach der BET-Methode zu 0,035 /um bestimmt.
Das so hergestellte Ni-Cr-ThOp -Pulver wurde hydro-
P
statisch verdichtet bei 4,2 t/cm und der Preßzylinder dann auf 14,15 cm Durchmesser und etwa 20 cm Länge bearbeitet, ummantelt und danach mit trockenem reinen Wasserstoff bei 93O0C gesintert. Er wurde dann bei 9300C mit einem Verhältnis 10 : 1 zu einem Stab stranggepreßt.
Die analytischen Daten des Stabmaterials waren: Stickstoff 215 ppm, Schwefel 31 ppm, Kohlenstoff 170 ppm. Chrom 20,4 $» Eisen weniger als 100 ppm, Thoriumoxydpartikelgröße (Brom-Methanol-Extraktion und Oberflächenbestimmung) 0,03 /um. Ein Teil dieses Stabes wurde dann bei 11500C 1 h lang geglüht, worauf er rekristallisierte. Das rekristallisierte Stabmaterial wurde dann bei 9800C von einem Durchmesser von 3,8 cm auf 2,5 cm geschmiedet. Dieser Stab ist ein Beispiel für die erfindungsgemäßen Produkte.
Das Gefüge des Schmiedestabes blieb nach einstündigem Erhitzen auf 43200C unverändert. Durch Röntgen-Rückstr^hlaufnahmen wurde sichergestellt, daß der geschmiedete Stab
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kalt verformt war, und daß diese Kaltverformung auch nach «der Hitzebehandlung bei 13200C beibehalten wurde. Die Festigkeitseigenschaften bei 11000G waren bei dem geschmiedeten und bei dem geglühten-(i h 132O0C) Sr.ab dieselben, nämlich Zerreißfestigkeit: 1200 kg/cm , 0,2 Streckgrenze
1125 kg/cm , Dehnung 15$, Einschnürung 13$. Die äeitstandfestigkeit bei HOO0C war bei einem stufenweise von 420 kg/cm an belasteten Stab größer als 90 h bei 773 kg/cm"".
Das Gefüge des Stabes bestand aus einer Mischung versohiedener Korntypen. Ein auffallendes Merkmal war die Gegenwart vieler extrem dünner, nadelartiger Körner, im allgemeinen 0,025 mm lang und 0,001 mm dick.
Der Rockwell-Test von einer longitudinalen Schnittfläche dieses Stabes zeigte kubischen Eindruck, das heißt einen quadratischen Eindruck mit den Seiten parallel bzw. senkrecht zu der Stabachse. Dies wurde sowohl bei den geschmiedeten als auch bei dem 1 h auf 13200C hitzebehandelten Stab gefunden.
Beispiel 2
Ein anderer Stab wurde aus dem in Beispiel 1 beschriebenen extrudierten Material folgendermaßen hergestellt:
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Das 3f8 cm starke Rundmaterial wurde bei 8200C auf einen Durchmesser von 1,3 cm geschmiedet. Dies wurde in fünf Durchgängen mit zehnminütigea Wiedererhitzen zwischen den Durchgängen durchgeführt. Der 1,3 cm sterke Stab wurde während 1 h bei 13200C an Luft hitzebehandelt.
Folgende Werte wurden für die Festigkeit des rekristallisierten Stabes bei 11000C erhalten«
Zerreißfestigkeit: 984 - 1230 kg/cm2 0,2^ Streckgrenzet 984 - 1230 kg/cm2 Dehnung : 7?t
Einschnürung : 3%
Mit demselben Material wurde bei 1100°C die Zeitstandfestigkeit getestet, der Stab wurde mit 422 kg/cm2 20 h lang
belastet, dann stufenweise belastet bis 1125 kg/cm , nach
belastung
49 h Gesamti«4e*Httg trat Bruch ein.
Die Härte des rekristalliBierten Stabes betrug bei RsuMtemperatur 24 RC. Hir das Gefüge des Stabes war folgendes charakteristisch:
1) Das Gefüge bestand grouteils an« stark gesteckten Körnern mit einer Dicke von 0,1 bis 0,25 mm.
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Das Verhältnis Länge: Dicke lag im wesentlichen bei und ging herauf bis auf 20.
2) Die gestreckten Körner neigten zu schärferen Rändern und weniger gezackten Korngrenzen als dies bei schwächerem Material vorgefunden wurde.
3) Wie der Rockwell-Test zeigte, wies das Gefüge eine
ninterbevorzugte Orientierung auf. Die Prüfkugel/ließ einen quadratisch geformten Eindruck auf einer längs angeschliffenen Fläche. Die Diagonale des Quadrates war parallel zur Stabachse orientiert.
Beispiel 3
Dieses Beispiel entspricht den vorhergehenden mit folgenden Ausnahmen:
Aus dem in Beispiel 1 beschriebenen Pulvergemisch, das
/um Thoriumoxyd-Partikel kleiner als 0,03' enthält, wurde durch Pressen des Pulvers, Sintern und Strangpressen im Verhältnis : 1 bei 93O0C ein Stab hergestellt, der dann auf 70$ Abnahme geschmiedet wurde in etwa 12 Stufen, wobei bei jedem
auf
Durchgang/etwa 870 + 60 C aufgeheizt wurde. Der erhaltene
Stab wurde bei 11000O rekristalli£rsiert. Die Körner waren formanisotrop und hatten eine Länge von etwa 20 bis 200 /um.
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Beispiel 4
Ein thoriertes Legierungspulver auf Niokelbasis mit 15 fo Chrom und 1196 Molybdän wurde gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Im besonderen wurde ein Gemisch von Nickel und Chrom-Hydroxycarbonat und Thoriumoxyd ausgefällt. Der Niederschlag wurde abfiltriert und mit Wasser gewaschen, dann wieder in Wasser aufgeschlemmt und eine Lösung von Ammoniummolybdat hinzugefügt. Der größte Teil des Ilolybdats wurde von dem Niederschlag absorbiert, der dann durch Filtration wiedergewonnen wurde. Der Filterkuchen wurde getrocknet,und die Nickel-Chrom- und Molybdänverbindungen wurden zu Metall reduziert gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren. Das thorierte Nickel-Chrom-Mölybdän-Legierungspulver hatte folgende Zusammensetzung: 4,5 Gew.-$>
Gew.L/i
Thoriumoxyd, 11,16/Mo, 15,2 Gew.-^ Chrom, 0,0046 Gew.-^ Kohlenstoff, Rest Niclctl. Danach wurden 0,3 Gew.-ψ pulveriges Zirkonhydrid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße kleiner als 10 /um 2 h lang mit einer Fraktion kleiner als 74 /um des thorierten Legierungspulvers im Komismisc&ea? gemischt.
Dmreh hjr&rostatisiihea Verdiohten bei 4,2 t/cm wurde au» da» erhaltenen Pulvergemisch ein Formkörper her* gestellt , der dann bearbeitet wurde zu einem gleichmäßigen Zylinder und da&n eingeschweißt wurde in eine Hülle aus
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weichem Stahl, mit Eingangs- und Austrittsstutzen für «durchtretenden '.Wasserstoff und zum Evakuieren. Der ummantelte Körper v/urde bei Raumtemperatur evakuiert auf einen Druck kleiner als 5*10 Torr (50-microns) und mit reinem trockenen Wasserstoff gefüllt. Er wurde dann langsam auf 304 C erhitzt unter einem Wasserstoffstrom von 0,2 m /h. Nach etwa 16 h wurde die Temperatur von 304°C auf 36O0C erhöht, dort 1 1/2 h gehalten, dann auf 5000C erhöht und nach 1 h schließlich auf 93O0C. Mach etwa zweistündiger Haltezeit bei 9300C wurde der Wasserstoffstrom abgestellt und die Ummantelung evakuiert. Fach weiteren 2 h Evakuierung bei gleichbleibender Temperatur wurde ein Endvakuum von 10 Torr erhalten.
Der ummantelte Zylinder wurde dann auf Umgebungstemperatur gekühlt, und die Ein- und Austrittsstutzen wurden zugeschweißt. Der ummantelte Zylinder wurde dann bei 9300C stranggepreßt bei einem Reduktionsverhältnis von 8 s 1. Nach dem Strangpressen wurde die Hülse aus weichem Stahl durch Abbeizen (pickling) entfernt.
Der Stab aus thorierter Nickel- Chrom- Molybdänlegierung wurde dann mit einem Rohr aus nichtrostendem Stahl umgeben, auf 8200C erhitzt und mit Zwischenerhitzen nach jedem Durchgang auf eine Querschnittsabnahme von 67,8# geschmiedet.
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-Λ
Nach dem Schmieden wurde die Hülle aus nichtrostendem Stahl durch Abbeizen entfernt. Die Vickers-Härte des geschmiedeten Stabes betrug etwa 484.
Der geschmiedete Stab wurde dann bei 12000C 2 h lang geglüht, danach betrug die Vickers-Härte etwa 377. Die metallographische Prüfung des geglühten Stabes zeigte eine relativ gleichmäßige, rekristallisierte Kornstruktur, wobei sich ein erheblicher Anteil des Gefüges aus formanisotropen Körnern zusammensetzte mit einem Verhältnis Länge : Dicke größer etwa 5·
Aus dem geglühten Stabmaterial hergestellte Testproben zeigten folgende Festigkeitswerte:
Versuchs- f °c7 Belastung
temperatur ι ^Ep/m27
760 24,6
760 21,1
1100 7,05
1100 5,62
Beispiel 5
Lebensdauer Dehnung
C*J
0,6 2,0
52,2 6,0
2,7 2,0
28,7 4,0
Ein thoriertes Legierungspulver auf Nickelbasia mit 19 ?6 Chrom und b?t Molybdän wurde hergestellt gemäß dem in Beispiel 4 beschriebenen Verfahren. Das thorierte Nickel-Ghrom-Molybdän-Legierungspulver hatte folgende chemische
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90
Zusammensetzung: 4,88 Gew.-^ Thoriumoxyd, 5,90 Molybdän, 19,34 Gew.-$ Chrom, Heat Nickel. o,3 Zirkonhydridpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße kleiner als 10 /um wurde 2 h mit einer Fraktion kleiner als 74/um des thorierten Legierungspulvers im Konusmischer gemischt.
Aus dem resultierenden Pulvergemisch wurde bei 4,2
t/cm hydrostatisch ein Formkörper hergestellt, der an- schließend zu einem gleichmäßigen Zylinder bearbeitet und in einem Mantel aus weichem Stahl eingeschweißt wurde, der Eingangs- und Austrittstutzen hatte, für den durchtretenden Wasserstoff und zum evakuieren. Der ummantelte Formkörper wurde bei Raumtemperatur evakuiert auf ein Vakuum kleiner als 5*10 Torr und anschließend gefüllt mit gereinigtem trockenem Wasserstoff. Der Körper wurde dann langsam auf 2740C erhitzt unter einem Wasserstoffstrom von 0,2 m /h. Nach etwa 9 1/2 h wurde die Temperatur auf 37O0C erhöht, 2 h gehalten, dann auf 4350C und schließlich auf 8850C erhöht. Nach 1 3/4 h wurde der Wasserstoffstrom abgestellt und der ummantelte Formkörper bei gleichbleibender Temperatur evakuiert. Nach achtstündigem Evakuieren bei 8850C wurde ein Endvakuum von 7,5·10 Torr erhalten.
Der Körper wurde dann auf Umgebungstemperatur abgekühlt und die Austritts- und Eingtrittsstutzen zugeschweißt.
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- ACL - '1A-32 011
Der ummantelte Körper wurde bei 927°0 stranggepreßt mit einem Reduktionsverhältnis von 8:1. Nach dem Strangpressen wurde die Hülle aus weichem Stahl durch abbeizen entfernt.
Der Stab aus thorierter Nickel-Ohrom-Molybdän-Legierung wurde dann mit einer Hülse aus rostfreiem Stahl ummantelt, auf 8160G erhitzt und mit Zwischenerhitzen nach jedem Durchgang auf eine Abnahme von 64,3 $> geschmiedet. Nach dem Schmieden wurde die Hülse aus rostfreiem Stahl durch Abbeizen entfernt. Die Vickers-Härte des geschmiedeten Stabes betrug etwa 451. Der geschmiedete Stab wurde dann 2 h bei 12000O geglüht, worauf die Härte des geglühten Stabes etwa den Wert >80 aufwies.
Die metallographische Prüfung des geglühten Stabes zeigte eine relativ gleichmäßige rekristallisierte Kornstruktur, wobei sich ein wesentlicher Teil des Gefüges aus formanisotropen Körnern mit einem Verhältnis Länge zu Dicke größer als etwa 5 zusammensetzte.
Aus dem geglühten Stab hergestellte Testproben zeigen folgende Zeitstandfestigkeiten:
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Versuchstemgeratur
76O0C
76O0O
11000O
99
Belastung [hp/mm2j
24,6 22,5
7,03 + 7,73
+ 8,44 + 9,14
1533356
1A-32 011
Lebens
dauer
ßa		 Sehnung fjQ
25,4 4
47,1 2
204,5
22,2
21,9
24,3 6.0
XIII6938I
909851/0849 Patentansprüche;

Claims (3)

  1. Patentansprüche
    1· Verfahren zur Herstellung einer dispersionsgehärteten Legierung, die im wesentlichen enthält: (1) 10 bis 40 i» eines oder mehrerer der Metalle Chrom,Molybdän und Wolfram, wobei die Maximalkonzentration des Chroms 35$, und die Maxiiaalkonzentration von Molybdän plus Wolfram 22 # beträgt, (2) mindestens 60 # Kobalt, nickel oder Gemisch von Kobalt und Nickel, (3) eine fein in«der metallischen Phase diapergierte, bis 6 Vol.-$ betragende hochschmelzende Metalloxydphase mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse kleiner als 0,1 /um, wobei das Metalloxyd eine Bildungsarbeit bei 1000°G von mehr als 106 kcal Grammatom Sauerstoff besitzt, dadurch gek. ennzei chnet, dass das dispersionsgehärtete Legierungs-Pulver bei Temperaturen bis 100O0C verfestigt wird, die aufgespeicherte Energie in dem Körper belassen wird, worauf der verfestigte Körper in beliebiger Heinenfolge einerseits rekriststllisiert wird durch Aufheizen auf Temperaturen von 1040 bis 137O0C und andererseits bearbeitet wird bei Temperaturen zwischen 700 und 1200°G.
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    1A-32 011
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verfestigte Körper bei Temperatu ren zwischen 700 und 9800C bearbeitet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verfestigte und bearbeitete Körper einer weiteren Bearbeitung bei i'emperaturen zwischen 980 und 12000O ausgesetzt wird.
    XIII38I
    909851/0849
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