DE1758237B2 - Hartlot - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hartlot aus einer nickelhaltigen Legierung, die besonders günstig zur Verbindung von rostfreien Stählen, Legierungen mit hohem Nickelgehalt u. dgl. einsetzbar ist.

Rostfreier Stahl, Legierungen mit hohem Nickelgehalt u. dgl. sind dank ihrer hohen Festigkeit und Korrosions- und Oxydationsbeständigkeit als Bauelemente für Kernreaktoren und ähnliche Anlagen ·· von großem Nutzen. Die für Hartlotverbindungen verwandten Legierungen sollen dabei die gleichen günstigen Eigenschaften aufweisen, da sonst die durch Einsatz der Bauteile erzielten Vorteile wieder in Frage gestellt werden.

Eine Erhitzung des Stahls auf HOO⁰C wesentlich übersteigende Temperaturen soll vermieden werden, weil sonst Gefügeänderungen durch Kornwachstum eintreten und das Material erheblich geschwächt wird. Zu beachten ist ferner als eine untere Grenze die normale Betriebstemperatur von Kernreaktoren, die bei 700° C oder höher liegt. Das Hartlot soll daher einerseits oberhalb dieser Betriebstemperatur schmelzen oder fließen, andererseits aber keine Erhitzung über 1100° C erfordern, günstigerweise also bei einer etwas unter 1100° C liegenden Temperatur fließen.

Hartlote mit einem Anteil an Metallen, wie z. B. Bor, Phosphor, Gold, Kupfer oder Palladium, sind für den Einsatz in Kernreaktoren oder Anlagen, in denen ein Kontakt mit einem flüssigen Metall erfolgt, ungeeignet. Gold, Kupfer und Palladium haben z. B. eine sehr geringe Korrosionsbeständigkeit gegenüber flüssigen Metallen, während Bor im Neutronenfluß zu Helium umgewandelt wird, das zu einer unerwünschten Porosität der Lotverbindung führt. Phosphorhaltige Legierungen haben einen niedrigen Fließpunkt (etwa 880° C) und führen in vielen unedlen Metallen zum Bruch unter Belastung oder bei Korrosion.

Besonders für Kernreaktoren wurden daher bereits Nickel-Germanium-Lote in Betracht gezogen, s. die US-PS 29 01347, die allerdings bei Germaniumanteilen von 20 bis 30% erst oberhalb von 1100° C schmelzen; z. B. liegt der Schmelzpunkt einer Legierung aus 75% Ni und 25% Ge bei 1176° C. Durch einen Chromzusatz entsprechend der US-PS 29 01 347 läßt sich die Schmelztemperatur etwas herabdrücken, wobei gleichzeitig auch die Oxidationsfestigkeit noch etwas verbessert wird. Beispielsweise kann eine Legierung aus 65%Ni, 25%Ge und 10VoCr bei 1148° C gelötet werden. Es stellte sich jedoch heraus, daß Zusätze von mehr als 10% Cr nicht nur schwieriger zu löten sind, sondern auch die Fließ- bzw. Löttemperatur wiederum erhöhen, z. B. auf 1177° C im Falle eines Hartlots aus 57% Ni, 30% Ge und 13% Cr.

Die Erfindung hat ein zur Verbindung von rostfreiem Stahl, nickelhaltigen Legierungen u. dgl. ge-A hmelzpunkt Ees Lots liegt bei etwa 1000 κ ^^ _Verbindung_en mit besonders ^ bhß

runstie, weil die Löttemperatur wieder über 'hinaus ansteigt. Siliziumzusätze von über ie Lotverbindung zunehmend bruchiger lassen. Der angegebene Bereich von 5 bis i! 5 bis 10% Cr und/oder 2 bis 5% Si wird

Tabelle I sind einige typische nach dem erfindungsgemäßen

Vorschlag aufgeführt.
Tabelle I

3°	Legie	_ Gewichtsprozent	Ge	——	■ ■ —	Si
	rung Nr	Ni	— 25	Cr	Fe	—
	l^tl · 1	_-————— 65	25	- 5	— 5	—
35	2	60	25	10	5	—
	3	60	25	5	10	—
	4	55	30	10	10	—
40	5	60	30	5	5	—
	6	55	20	10	5	5
	7	65	25	5	5	5
	8	55	25	10	5	5
45	9	57	30	10	5	3
	10	57	30	5	5	3
	11	52	20	10	5	5
50	12	70	—	5

Nochmals erwähnt sei, daß Nickel, Germanium und Eisen anwesend sein müssen sowie Chrom und

Silizium oder Chrom oder Silizium einzeln, so daß also die Anwesenheit wenigstens eines der beiden letztgenannten Elemente neben Nickel, Germanium und Eisen für die Erfindung wesentlich ist.

Die Legierung kann in beliebiger Weise hergestellt

werden, sofern der erforderliche Schmelzpunktbereich von 1000 bis 1100° C erzielt wird. Die in der Tabelle I verzeichneten Legierungen wurden hergestellt, indem die erforderlichen Komponenten ausgewogen und, vorzugsweise in fein verteilter Form, z. B. als

Pulver gemischt und im Lichtbogen in träger Atmo-Sphäre, z. B. in Argon, erschmolzen wurden.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung ohne Beschränkung.

Beispiel

Es wurden unter Verwendung der Legierungen 1, 7 und 12 der Tabelle I Hartlotverbindungen mit 316 rostfreien Stahlabschnitien hergestellt. Jeweils der eine Stahlabschnitt wurde dabei senkrecht auf die Flächenmitte des zweiten Abschnitts gesetzt, so daß ein umgekehrtes T-Profil entstand. Eine geringe Menge des Hartlots wurde auf die Stoßstelle gegeben und die Probe in trockener Wasserstoffatmosphäre 10 Minuten lang auf die Löttemperatur erhitzt. Die Untersuchung der Lötverbindung ergab, daß ein Fließen und eine gute Benetzung des Lots stattgefunden hatte, und zwar ohne nennenswerte Umsetzung zwischen dem rostfreien Stahl und der Lotlegierung. Die hartgelöteten Proben wurden sodann bei Zimmertemperatur sowie bei einer Temperatur von 815° C auf ihre Scherfestigkeit geprüft.

Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in der Tabelle II wiedergegeben. ao

Tabelle II Legie- Fließ- Prüf- Scherfestig- Scherfestigkeit

rung tempera- tempera- keit nach 1000 Std.

tür tür bei 840° C

Nr. (⁰C) (⁰C) (kg/qcmj (kg/qcm)

1	1090	20	2275	3496,5
		815	630
7	1060	20	2607,5	2800
		815	1015
12	1090	20	2387	3430
		815	980

Die Tabelle zeigt, daß die mit dem erfindungsgemäßen Hartlot hergestellten Verbindungen sowohl bei Zimmertemperatur als auch bei stark erhöhter Temperatur ausgezeichnete Festigkeitswerte aufweisen; bei hoher Temperaturbehandlung nimmt die Festigkeit sogar noch zu.

Claims (1)

1. unter HOO⁰C liegenden

   Patentanspruch:

   Hartlotlegierung zur Verbindung von rostfreiem Stahl, Legierungen mit hohem Nickelgehalt u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Lot Nickel, Germanium, Eisen sowie Chrom und/oder Silizium enthält.

   dung
   Eisen

   und

   ^g _welches neben Nickel und Germanium _Eisen und Sihz.um, oder Eisen, enthält.