DE1906007C3 - Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung - Google Patents
Verwendung einer Nickel-Chrom-LegierungInfo
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Description
15 ^n mit 30 bis 757 Chrom lassen sich nur schwer verform™
ob^eichfhre Verformbarkeit unterschiedlich
Lt da diesT mit steigendem Chromgehak abn.mmt.
inier denvorenvärmten Legierungen sind insbesondere
Hie binären Chrom-Nickel-Legierungen mit 30 bis
75»/ Chrom als besonders korrosionsbeständig unter anderem gegen Brennstoffaschen bei erhöhten Temperature^^bekannt;
aber selbst einfache Teile aus diesen LegjS-unSn werden gegossen, da sie außergewohnhch
SP;mang"drneinen wird die Verformbarkeit verbessert,
wenn da! Gußgefüge anfänglich einmal durch Pressen oder auf andere Weise zerstört worden ist, so daß s.ch
Sie Legierungen mehr im gekneteten als im Gußzuind
Sen. Aber auch im gekneteten Zustand besLn
diese Legierungen nur eine geringe Tors.onszahgkeit
bei hohen Temperaturen, wie em Versuch m,t dem Torsionsplastometer beweist; s.e sind daher nur
schwer durch eine Warmverformung in ihre Endform
die außerdem nur bis insgesamt 2,5% übliche Beimengungen und Verunreinigungen, einschließlich
bis 1 % Mangan, bis 1 % Silizium, bis 0,1 % Kohlenstoff, bis 0,02% Schwefel, bis 0,02% Phosphor und
außerdem bis maximal 4% eines der Elemente Zirkonium, Cer, Yttrium oder Hafnium enthält,
mit der Maßgabe, daß die untere Gehaltsgrenze des aus den letzten vier Elementen ausgewählten
Zusatzes in Abhängigkeit von dem Stickstoffgehalt gewählt wird und im Falle von Zirkonium über
6,5-(%N), im Falle von Cer über 9·(%Ν), im Falle von Yttrium über 6 · (%N) und im Falle von
Hafnium über 13 · (%N) gewählt wird, als Werkstoff zum Herstellen warmgeformter Werkstücke.
2. Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung nach Anspruch 1, deren Zirkoniumgehalt
das 6,5fache des Stickstoffgehaltes um einen dem Chromgehalt proportionalen Betrag übersteigt und
bei einem Chromgehalt von 35,5% mindestens 0,236%, bei einem Chromgehalt von 70% mindestens
0,35%, maximal 2% beträgt, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung nach Anspruch 1, die 50% Chrom, unter
0,1 % Stickstoff und 0,5 bis 1 % Zirkonium enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung einer Legierung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die bei
600 bis 850°C geglüht worden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
*5 'deutschen Patentschrift 6 62 432 ist bereits
7c£o^fNickel_Legierung mit bis 40% Chrom
eine <££™ 1^ se^tcnen Erdmetallen, Rest Eisen
und unem £isau Hitzebeständigkeit aufweisen
bekannt d eme ^ anderehohenTem.
Teile Verwendung finden soll, p^ffs der deutSchen Patentschrift
Des weite en ndi chrom-Nickel-Eisen-
9 59 681^ emc Kohlenstoff, 5 bis 30%
|i^™n* mJ$· Nickel bis 25% Kobalt und/oder
Chrom,,bis *u /„ ν , Wolfram, Molybdän,
Mangan b, V TiUU« . ark bis 0>5„,
Vanadin^ Alumin.^ M ium und stickstoff
ff zum Umhüllen von Gastur- ^£in soll.
Patentschrift 6 62 432 ist auch f ^ ψ ^ korrosionsbestän
reite eine^^ J it 10 bis 40% Chrom
dip!Chrom
^O bis «% Nickd
Emgejnh^tug
." -t . · 1fl
Legierung mi JlO
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung iner Nickel-Chrom-Legierung mit 35,5 bis 75%
:hrom, 0 bis 31,5% Eisen, 0 bis 1% Mangan, 0 bis % Silizium, bis insgesamt 2,5% übliche Beimengen
nd Verunreinigungen einschließlich bis 1 % Mangan, lis 1% Silizium, bis 0,1% Kohlenstoff, bis 0,02%
Schwefel, bis 0,02% Phosphor sowie bis maximal 4% ines der Elemente Zirkonium, Cer, Yttrium, Hafnium,
lest Eisen.
Chrom-Nickel- und Chrom-Nickel-Eisen-Legierun- ~..ö mit 10 bis 40% Chrom,
1,5 bis 5% Zirkonium, Rest Verformbarkeit sich in der indet. Schließlich wird in der
139 eine Nickel-Chrom-Knetbis je 1 % Zirkonium maximal 0,7% ... kann, wenn sie
gleicnzemg dichiciug uuuau, ».».»... Affinität zum Kohlenstoff,
Stickstoff und Sauerstoff größer ist als dieenige des Chroms. Diese Elemente sollen wie das
Hafnium und das 2'.irkonium mit dem Kohlenstoff oder dem Stickstoff eine zweite, die Legierung verfestigende
Phase bilden. Somit wird in der bekannten Legierung weder freies Hafnium noch freies Zirkonium
angestrebt. Da somit dem Kohlenstoff eine wichtige Funktion zukommt, wird bei der Nacharbeitung der in
der USA.-Patentschrift angegebenen Lehre von handelsüblichen Rohstoffen ausgegangen, die in die fertige
Legierung mindestens 0,15% Kohlenstoff einbringen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Legierung vorzuschlagen, die sich als Werkstoff zum Herstellen warmgeformter Werkstücke eignet. Zur
Löiäung dieser Aufgabe wird die Verwendung einer Chrom-Nickel-Legierung der eingangs erwähnten Art
vorgeschlagen, die aus solchen Gehalten an Chrom, Nickel und Eisen besteht, die in dem System Nickel-Chrom-Eisen
innerhalb eines von einem Polygonzug umschlossenen Bereich liegen, der definiert ist durch
die Eckpunkte B, C, D und F mit folgenden Koordinaten.
Ni | Cr | Fe | |
(%) | (%) | <"/„) | |
B | 33 | 35,5 | 31,5 |
C | 8 | 66 | 26 |
D | 25 | 75 | 0 |
F | 60 | 40 | 0 |
die außerdem nur bis zu insgesamt 2,5 n/o übliche Beimengungen
und Verunreinigungen, einschließlich bis zu 1 % Mangan, bis im 1 % Silizium, bis zu 0,1 % Kohlenstoff,
bis zu 0,02 % Schwefel, bis zu 0,02 % Phosphor und außerdem bis maximal 4% eines der Elemente
Zirkonium, Cer, Yttrium und Hafnium enthält, mit der Maßgabe, daß die untere Gehaltsgrenze des aus den
letzten vier Elementen ausgewählten Zusat^s in Abhängigkeit von dem Stickstoffgehalt gewählt wird, und
im Falle von Zirkonium über 6,5 · (%N), im Falle von Cer über 9 · (%N), im Falle von Yttrium über 6 · (% N)
und im Falle von Hafnium über 13-(%N) gewählt wird. Alle Gehaltsgrenzen gelten in Gewichtsprozent.
Die in das Feld BCDFB (s. Zeichnung) fallenden Legierungen besitzen zwei Phasen ("*,)'), woraus sich die
schlechte Verformbarkeit erklärt, während die in das Feld ABFEA fallenden Legierungen, obgleich sie
nominell nur die Λ-Phase aufweisen, in der Praxis ia
geringen Anteilen der ,-x-Phase neigen. Diese ganzen
Legierungen sind weitaus schwieriger zu verformen als beispielsweise dieals Werkstoff für Widerstandselemente
in großem Umfange benutzte 80/20-Nickel-Chrom-Legierung.
Die Erfindung basiert auf der überraschenden Feststellung, daß die Torsionszähigkeit der in Rede stehenden
Legierungen im gekneteten Zustand wesentlich höher ist, so daß sie leichter verformt werden können,
wenn sie ein Nickel-Eutektikum aufweisen.
Außer aus Nickel besteht das Eutektikum vorzugsweise aus Zirkonium, wenngleich statt dessen auch Cer,
Yttrium oder Hafnium in Frage kommen. Jedes dieser Elemente besitzt eine hohe Stickstoffaffinität. Stickstoff
ist, obgleich bei den Sollanalysen von Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen nicht angegeben, tatsächlich als
Verunreinigung immer zugegen. Typische Legierungen enthalten 0,2% Stickstoff, und 0,3% Stickstoff gelten
im allgemeinen als zulässig, wenngleich der Stickstoffgehalt häufig auch bis 0,4% beträgt. Im Hinblick auf
das Eutektikum muß der Gehalt des eutektischen Bestandteils in erfindungsgemäß verwendeten Legierungen
diejenige Menge übersteigen, die durch Stickstoff abgebunden wird. Die den durch Stickstoff abgebundenen
Teil übersteigende Menge bezeichnet man zweckmäßigerweise als wirksamen Zirkonium-, Cer-,
Yttrium- oder Hafnium-Zusatz. So entspricht der wirksame Zirkoniumgehalt dem das 6,5fache des Stickstoffgehaltes
übersteigenden Zirkoniumgehalt, der wirksame Cergehalt dem das 9fache des Stickstoffgehaltes
übersteigenden Anteil, der wirksame Yttriumgehalt dem das 5fache des Stickstoffgehaltes übersteigenden
Anteil und der wirksame Hafniumgehalt dem das 13fache des Stickstoffgehaltes übersteigenden Anteil
und der wirksame Hafniumgehalt dem das 13fache des Stickstoffgehaltes übersteigenden Anteil. Es liegt
auf der Hand, daß die Zähigkeit in dem Maße ansteigt, wie das Eutektikum im Gsfüge Spuren übersteigt, dennoch
übersteieen die Gehalte an Zirkonium oder den anderen eutektischen Elementen, ausgenommen Nikkei,
vorzugsweise 2%, allenfalls 4% nicht.
Wegen der Gefahr, daß sich freie eutektische Elemente
im Chrom lösen und daher "nicht für die Bildung des Eutektikums mit Nickel zur Verfügung stehen,
sollten die Gehalle der eutektischen Elemente in erfindungsgemäß verwendeten Legierungen mit steigendem
Chromgehalt ansteigen. So sollte vorzugsweise der wirksame Zirkoniumgehalt bei einem Chromgehall
ίο von 30% mindestens 0,2% und bei einem Chromgehall
von 70% mindestens 0,35",', betragen, wobei die zwischen den angegebenen Chromgehalten liegenden
Legierungen entsprechende Gehalte an eutektischen Elementen aufweisen.
Dei Stickstoffgehalt der erfindungsgemäß verwendeten
Legierungen sollte so niedrig wie möglich sein und vorzugsweise unter 0,1% liegen, da das Zirkoniumnitrid
und die anderen Nitride die Verformbarkeit der erfindungsgemäß verwendeten Legierungen heeinträchtigen;
in der Praxis ist es jedoch schwierig, den Stickstoffgehalt unter 0,005% oder auch unter 0,01 "„
bei höheren Chromgehaltcn zu halten. Um einen möglichst niedrigen Stickstoffgehalt zu erreichen, werden
die erfindungsgemäß verwendeten Legierungen vorzugsweise im Vakuum erschmolzen, wenngleich sie
auch in Luft erschmolzen werden können, vorausgesetzt, daß die Badoberfläche mit einer geeigneten
Schlacke bedeckt und mit Inertgas gegen die Aufnahme von Stickstoff geschützt ist. Der Stickstoff gelangt iiblicherweise
mit dem Chrom in die Schmelze, weswegen die Verwendung aluminothermisch erschmolzenen
Chroms mit einem niedrigen Stickstoffgehalt von beispielsweise etwa 0,01 % vorzuziehen ist.
Eine für die erfindungsgemäße Verwendung besonders geeignete Legierung enthält 50% Chrom, unter
0,1% Stickstoff und 0,5 bis 1% Zirkonium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen
Nickel.
Beim Zusatz des Zirkoniums oder der anderen eutektischen Elemente zu der Chrom-Nickel-Schmelze
geht ein Teil des Zirkoniums verloren. Bei zirkoniumhaltigen Legierungen sollten Chrom und Nickel eingeschmolzen
und der Stickstoffgehalt der Schmelze durch Abgießen und Bestimmen des Reststickstoffs
unter Anwendung schnellarbeitender Vakuum- oder Inertgas-Schmelztechniken festgelegt werden. Der
Zirkoniumzusatz wird dann nach der Bestimmung des Stickstoffgehaltes rechnerisch festgelegt. Beim Schmelzen
in Luft kann der Schmelze bis zum Dreifachen des errechneten Zirkoniumgchaltes zugesetzt werden, um
einen ausreichend hohen Gehalt an freiem bzw. wirksamem Zirkonium sicherzustellen. Beim Vakuumschmelzen
und -gießen liegt der Zirkoniumzusalz entsprechend niedriger. Da sich das Nickel-Zirkonium-Eutektikum
unter dem Mikroskop im Gußgefüge dei erfindungsgemäß verwendeten Legierungen leicht nachweisen
läßt, kann in der Praxis vor dem Abgießen, eine Probe gezogen, ein Schliff angefertigt und dieser untei
dem Mikroskop auf das Vorhandensein des erfindungs
gemäßen Eutektikums geprüft werden. Obgleich dii erfindungsgemäße Verwendbarkeil auf der Zugab<
von Zirkonium in einer zur Bildung des Nickel Zirkonium-Eutektikums wirksamen Menge basiert
wurde durch Versuche festgestellt, daß dieses Eutek tikum bei der Warmverformung zerstört wird. E
scheint, daß das Eulektikum die anfängliche Umwand lung des Gußgefüges in ein Verformungsgefüge er
leichtert und das Eutektikum nach dem völligen Zer
stören des GulJgcfüges durch die intermetallische Verbindung
Nir.Zr mit Chrom in Lösung ersetzt wird.
Im wesentlichen dasselbe geschieht, wenn die Legierung
zur I lcrstcllung der erlindungsgemäßen Verwendbarkeit
eines der anderen euteklischen Elemente enthält, wobei sich als intermetallische Verbindungen
Ni5Ce, Ni5Hf und N7Y2 ergeben.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbcispielen
des näheren erläutert.
Durch umschmelzen von Nickelpellels in Luft mit
anschließender Desoxydation mit einem Kohlenstoffslab und Beruhigen der Schmelze mit einem Zusatz
von 0,05",', Silizium wurde eine Legierung aus 65'% Nickel und 35%Crerschmolzen. DieserSchmelze wurde
aluminothermisch erschmolzenes Chrom mit einem Stickstoffgehall von 0,01% zugesetzt, wonach das
Bad mil einer im Verhältnis von 3 : 1 aus Kalk und Kalziumfluorid bestehenden Schlacke abgedeckt wurde
und die Atmosphäre über der Schmelze aus Argon bestand, um eine Stickstoffaufnahme aus der Luft zu verhindern.
Die Schmelze wurde dann mit 0,15% Silizium und 0,2 % Aluminium desoxydiert. Bei der Stickstoffanalyse
ergab sich ein Stickstoffgehalt von 0,049% und damit eine Zirkoniumzugabe von 1 "/„. Die Schmelze
wurde bei 1520' C zu einem 102 mm langen Block mit
einem Durchmesser von 48 mm vergossen, der bei einer Tcmpcratnr von 11500C zu einem Rundstab mit
einem Durchmesser von 15,9 mm ausgeschmiedel wurde. Der Zirkoniumgehall der Legierung betrug
0.55",, bei einem Stickstoffgehalt von 0,049%, so daß der wirksame Zirkoniumgchalt etwa 0,23% betrug.
Der ausgeschmiedete Rundstab wurde durch spanabhebende Bearbeitung auf eine Länge von GO mm
und einen Durchmesser von 6,4 mm gebracht und dann bei 1000 1C in einem Torsionsplastometer mit
4(> Umdrehungen je Minute untersucht. Der Stab brach nach 63 Umdrehungen. Im Gegensalz dazu brach
ein Probestab aus einer zirkoniumfreien, jedoch im übrigen dieselbe Zusammensetzung aufweisenden Legierung,
der in derselben Weise bearbeitet worden war, bereits nach 6 Umdrehungen unter denselben
Versuchsbedingungen. Bei 850 und 10500C trat an den
Vergleichsstäben nach 5 bzw. 9,5 Umdrehungen bereits der Bruch ein.
Die Bedeutung des wirksamen Zirkoniumgehaltes
ίο zeigt eine andere Versuchslegierung, die in derselben
Weise erschmolzen und bearbeitet worden war, der jedoch nur 0,2% Zirkonium zugesetzt wurden. Der
Zirkoniumgehalt der Legierung betrug jedoch nur 0,11 % bei einem Stickstoffgehalt von 0,047% und lag
damit über dem Gehalt, der als Nitrid abgebunden wird. Dieser Stab brach jedoch nach 6 Umdrehungen
im Plastometerversuch.
Weitere Chrom-Nickel-Legierungen mit 35%, 50%, 60% und 70%Chrom wurden im Vakuum erschmolzen.
Jeweils einer Teilmenge dieser Schmelzen wurde Zirkonium zugesetzt, während die andere Teilmenge
zirkoniumfrei blieb. Die Teilmengen wurden zu 102 mm langen Blöcken mit einem Durchmesser von 48 mm
vergossen und warmstranggepreßt bei 1120°C und einem Strangpreßverhältnis von 12:1. Probestücke mit
einer Länge von 23 mm und einem Durchmesser von 4,8 mm würden aus jedem Strangpreßstab herausgearbeitel
und im Plastometer bei Temperaturen zwischen 800 und 11200C untersucht. Die Versuchsergebnisse,
d. h. die Umdrehungen bis zum Bruch, sind ir der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt und
zeigen, daß die durch gerade Zahlen gekennzeichneter zirkoniumhaltigen Legierungen in dem angegebener
Temperaturbereich eine weitaus bessere Zähigkeit be sitzen als die entsprechenden, durch ungerade Zahler
gekennzeichneten zirkoniumfreien Legierungen.
Legie | Ni | Cr | C | N | Zr | Effektiver Zr-Gehalt |
800 C | Umdrehung bis zum | 850 C | 900 C | 10000C | Bruch bei | 110O0C | 11200C |
rung | c;„) | (",.) | (','„) | (V,,) | (%) | 3 | 3 | 4 | 8 | 1050°C | 13 | 13 | ||
5 | Rest | 49,5 | .011 | .022 | _ | 23 | 33 | 38 | 37 | 11 | 33 | 33 | ||
6 | Rest | 49,5 | .011 | .022 | 1,15 | 1,01 | 3 | 3 | 3 | 6 | 35 | 11 | 13 | |
7 | Rest | 49,5 | .021 | .070 | — | 17 | 31 | 31 | 31 | 8 | 28 | 27 | ||
8 | Rest | 49,5 | .021 | .070 | 1,85 | 1,40 | 2 | 3 | 5 | 9 | 30 | 14 | 15 | |
9 | Rest | 60,0 | .021 | .068 | — | 8 | 15 | 23 | 30 | 11 | 29 | 21 | ||
10 | Rest | 60,0 | .021 | .068 | 1,15 | 0,70 | 2 | 2 | 2 | 5 | 31 | 9 | 9,5 | |
11 | Rest | 60,0 | .006 | .060 | — | 8 | 14 | 18 | 23 | 6 | 23 | 23 | ||
12 | Rest | 60,0 | .006 | .060 | 1,80 | 1,41 | 1 | 3 | 3 | 7 | 24 | 11 | 12 | |
13 | Rest | 60,0 | .005 | .110 | — | 3 | 12 | 20 | 26 | 10 | 21 | 18 | ||
14 | Rest | 60,0 | .005 | .110 | 1,70 | 0,95 | 2 | 2 | 3 | 25 | 16 | |||
15 | Rest | 69,8 | .021 | .053 | — | 4 | 12 | 21 | 4 | 20 | ||||
16 | Rest | 69.6 | .040 | .053 | 0,080 | 0,45 | 22 | |||||||
Einige Legierungen wurden darüber hinaus auch das Dehnungsmaximum bis zum Bruch ebenfalls stai
einem Zugversuch im Hounsfield-Tensomcler bei 65 ansteigt und die Legierungen mit 50 bis 70% Chroi
1000°C und konstanter Dehnungsgeschwindigkeit superplastisch sind. Die Dehnungsversuche der Legi
unterworfen. Die Versuchsergebnisse sind in der nach- rungen 10 und 16 wurden ohne Bruch beendet,
feinenden Tabelle 11 zusammengestellt: sie zeigen, daß
feinenden Tabelle 11 zusammengestellt: sie zeigen, daß
Tabelle | 11 | 0,5%/Sek. | |
Anfängliche | |||
Legierung | Dehnungsgeschwindigkeit | ||
Dehnung | |||
5 | (%) | ||
6 | 133 | ||
9 | 283 | ||
10 | 294 | Zugfestigkeit | |
15 | 600 | (kp/mm2) | |
16 | 124 | 11 | |
540 | 11 | ||
10,1 | |||
9,4 | |||
15,7 | |||
14,6 |
Mehrere Legierungen der ternären Grundzusammensetzung
wurden eingeschmolzen und jeweils einer Teilmenge Zirkonium zugesetzt, während die übrigen
Teilmengen zirkoniumfrei blieben. Die Zusammensetzungen dieser Legierungen und ihr Verhalten beim
Versuch mit dem Torsions-Plastometer nach der Bearbeitung zu Probestücken sind in der nachfolgenden
Tabelle III zusammengestellt.
Cr | Ni | Fe | Zr | N | Effektiver | Umdrehung bis zum Bruch | 9 | 1100°C | 1120"C | |
Zirkonium | 30 | |||||||||
-egierung | (%) | (%) | (%) | (%) | gehalt | 95O°C j 1050° C | 4 | |||
49,9 | Rest | 9,7 | 0,049 | (Vo) | 2 | 8 | ||||
25 | 49,9 | Rest | 9,7 | 1,00 | 0,049 | 30 | 13 | 24 | ||
26 | 49,2 | Rest | 19,4 | — | 0,088 | 0,68 | 4 | 7 | ||
27 | 49,2 | Rest | 19,4 | 1,55 | 0,088 | 31 | 5 | |||
28 | Rest | 20,6 | 10,5 | — | 0,061 | 0,98 | 1 | 9 | ||
29 | (70) | 9 | ||||||||
Rest | 20,6 | 10,5 | 1,50 | 0,061 | 3 | 10 | ||||
30 | (70) | 1,10 | ||||||||
Rest | 10,8 | 19,8 | — | 0,080 | 2 | 8 | ||||
31 | (70) | |||||||||
Rest | 10,8 | 19,8 | 1,80 | 0,080 | 4 | |||||
32 | (70) | 1,28 | ||||||||
Die überlegene Verformbarkeit der durch gerade Zahlen gekennzeichneten, erfindungsgemäß verwendeten
Legierungen mit einem ausreichenden wirksamen Zirkoniumgehalt ergibt sich deutlich aus Tabelle III.
Die Lage dieser Legierungen im ternären Zustandsschaubild ist durch die in der Zeichnung eingezeichneten
Ziffern gekennzeichnet.
40
Je eine mit Cer, Hafnium und Yttrium legierte Chrom-Nickel-Legierung wurde in der unter Beispiel 2
beschriebenen Weise eingeschmolzen. Die Zusammensetzungen dieser Legierungen und die Ergebnisse des
Plastometerversuchs sind in der nachfolgenden Tabelle IV zusammengestellt, die auch die keine erfindungs
gemäßen eutektischen Elemente enthaltende Vergleichs legierung 7 enthält.
Cr | Ni | Ce | Hf | Y | N | Wirksamer | Umdrehung bis zum Bruch | 1050°C | 11200C | |
Legierung | Gehalt des eutektischen |
11 | 10 | |||||||
(%) | (%) | (%) | (%> | (%) | r/o) | Elementes | 95O°C | 31 | 22 | |
48,5 | Rest | 1,63 | _ | 0,04 | (%) | 7 | 23 | 21 | ||
33 | 47,6 | Rest | 3,73 | — | 0,04 | 1,27 | 19 | 8 | 13 | |
34 | 46,5 | Rest | 1,83 | 0,04 | 3,21 | 20 | ||||
35 | 49,5 | Rest | — | — | — | 0,07 | 1,59 | 5 | ||
7 | ||||||||||
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäß verwen- 65 macht worden, um die Zähigkeit der eingangs erwähl
deten Legierungen einer besonderen Wärmebehand- ten Grundlegierungen durch eine Wärmebehandlui
lung zur Erhöhung der Zähigkeit unterzogen. In der zu erhöhen. Insbesondere wurden geknetete 50/5
Vereaneenheit sind bereits zahlreiche Versuche ge- Chrom-Nickel-Legierungen bei 12000C oder darüb
geglüht und anschließend in Wasser abgeschreckt. Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung basiert auf
der überraschenden Feststellung, daß durch ein Glühen bei niedrigerer Temperatur die Zähigkeit erhöht
und die Härte verringert werden kann.
Die erfindungsgemäße Glühtemperatur liegt bei 600 bis 850°C. Die im Hinblick auf eine gute Kaltverformbarkeit
erforderliche Glühzeit hängt von der Glühtemperatur ab und beträgt etwa mindestens 16 Stunden
bei 700°C und mehr bei niedrigen Temperaturen zwischen 600 und 700°C. Die mit der erfindungsgemäßen
Wärmebehandlung erzielbaren Vorteile ergeben sich
10
deutlich aus den Daten der Tabellen IV und V. Diese beziehen sich auf erfindungsgemäß verwendete
Legierungen mit 50%, 60% und 70% Chrom sowie unterschiedlichen Gehalten an Zirkonium und Stickstoff.
Sämtliche Legierungen wurden im Vakuum erschmolzen und gegossen sowie bei 1120°C und einem
Preßverhältnis von 12 : 1 warmstranggepreßt.
Aus Tabelle V ergeben sich die chemischen Zusammensetzungen der Legierungen, die Zugfestigkeiten der
ίο stranggepreßten Stäbe und die technologischen Eigenschaften
nach einem dreitätigen Glühen bei 700° C.
Zugfestigkeit | stranggepreßt | Zugfesüigkeit bei | Raumtemperatur | und 3 Tage bei 7000C geglüht | Einschnürung | |
Legierung | (kp/mm2) | Dehnung | stranggepreß | Dehnung | (%) | |
98 | (%) | Einschnürung | Zugfestigkeit | (Vo) | 49 | |
98 | 21,6 | (%) | (kp/mrn2) | 24 | 50 | |
6 | 153 | 21,0 | 30 | 104 | 23 | 44 |
8 | 159 | 0 | 32 | 101 | 22 | 38 |
10 | 152 | 0 | 0 | 110 | 20 | 40 |
12 | 132 | 0 | 0 | 113 | 19 | — |
14 | 139 | 0 | 0 | 108 | 17 | |
16 | 172 | 4,3 | — | 118 | 15 | — |
26 | — | 1,0 | — | 134 | 15 | |
28 | 93 | — | — | 129 | 1 | — |
33 | 5,0 | — | 109 | 16 | ||
35 | — | 113 | ||||
Die cerhaltige Legierung 33 war nach dem Warmstrangpressen so spröde, daß sie nicht untersucht werden
konnte.
Aus den Daten der Tabelle V ergibt sich, daß die Legierungen 6 und 8, obgleich sie nominell 50% Chrom
enthielten, ohne das erfindungsgemäße Glühen kaltgezogen werden konnten, da für das Kaltziehen eine
Dehnung von mindestens 10% und eine Einschnürung von mindestens 20% Voraussetzung sind; das erfindungsgemäß
bevorzugte Glühen erhöht jedoch die Einschnürung sehr wesentlich. Außerdem zeigt sich, daß
die Legierungen 14 und 16, die nominell 60% bzw.'70% Chrom enthielten, im stranggepreßten Zustand nicht
kaltgezogen werden konnten, während sie durch da! erfindungsgemäß bevorzugte Glühen kaltziehbar wur
den.
Aus Tabelle Vl ergeben sich Einzelheiten des Kalt Ziehens von Stählen aus einer erfindungsgemäß ver
wendeten Legierung mit 60% Chrom, 0,021% Koh· lenstoff, 0,063% Stickstoff, 1,15% Zirkonium, Resi
Nickel, die in der oben beschriebenen Weise warm stranggepreßt wurde. Die Stähle wurden geglüht unc
dann bei fünfmaligem Zwischenglühen kaltgezogen
wonach mehrere Proben verschiedenen Wärmebehand lungen nach einem Ziehen auf einen Durchmesser voi
1,4 mm unterworfen wurden.
Wärmebehandlung | Härte | Anfangsdurchmesser | Enddurchmesser | Einschnürung | Härte | 420 |
(Std./°C) | (HV 30) | (mm) | (mm) | (%) | (HV 30) | 400 Mitte Rand- |
480 | 450 zone | |||||
24/800 | 317 | 8,6 | 7,1 | 32,3 | 440 | |
24/800 | 286 | 7,1 | 5,6 | 42,2 | ||
16/750 | 289 | 5,6 | 2,8 | 74 | ||
6/750 | 310 | 2,8 | 1,4 | 75 | ||
(1) 2/750 | — | 1,4 | 1,1 | 35,7 | ||
(2) 1/1120 | — | 1,4 | 1,3 | 20,4 | ||
1,2 | Bruch 26.8 | |||||
1/4/1100 | — | 0,150 | nicht kaltziehbar |
Die Härte der Stäbe im warmstranggepreßten Zustand betrug 480 und nach einem 24stündigen Glühen
bei 8000C 317 (HV 30). Diese Härte wurde nach
dem ersten Ziehen auf 420 erhöht. Bestand die letzte Wärbemehandlung aus einem zweistündigen Glühen
bei 750°C, so konnte der Stab mit gutem Ergebnis
beim letzten Ziehen auf einen Durchmesser von 1,1 mm gebracht werden; wenn jedoch statt dessen
I Stunde bei 11200C vur dem letzten Ziehen geglüht
wurde, brach der Draht beim letzten Durchgang.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verwendung einer Chrom-Nickel-Legierung, bestehend aus solchen Gehalten an Chrom, Nickel
und Eisen, die in dem System Nickel-Chrom-Eisen
innerhalb eines von einem Polygonzug umschlossenen Bereichs liegen, der definiert ist durch die
Eckpunkte ß, C, D und F mit folgenden Koordina
(%)
(%)
(%)
'
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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