DE1914230A1

DE1914230A1 - Chrom-Nickel-Legierung

Info

Publication number: DE1914230A1
Application number: DE19691914230
Authority: DE
Inventors: Brophy Jere Hall; Olsen John Henry
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1968-03-21
Filing date: 1969-03-20
Publication date: 1969-10-02
Also published as: BE730243A; GB1201448A; FR2004465A1; AT288039B; US3619183A

Description

Dipl.-Ing.Ή. Sauerland · Dr.-Ing. R. König Patentanwälte ■ 400α Düsseldorf · Cecilienallee TB -Telefon 43273s

Unsere Akte: 24 758 19. März 1969

IIl/Fu.

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International Nickel Limited, Thames House, Millbank,

London, S.W. 1, England " Chr om-Ni ckel-Legi erung"

Die Erfindung bezieht sich auf aushärtbare Nickel-Legierungen mit einer ausgezeichneten Kombination technologischer Eigenschaften, die sie besonders geeignet macht als Werkstoff für hohen Temperaturen ausgesetzte Befestigungselemente, insbesondere für Bolzen zur-Befestigung von Dampfturbinengehäusen.

Bolzen für große, bei Temperaturen von etwa 540⁰C arbeitende Dampfmaschinen müssen eine hohe Zugfestigkeit bei Räum- und Betriebstemperatur besitzen, die wesentlich höher ist als diejenige der bisher benutzten Bolzen aus rostfreien Stählen mit "\2% Chrom. Eine für derartige Befestigungsbolzen geeignete Legierung muß im ausgehärteten Zustand eine Streckgrenze von mindestens 60 kp/ mm bei Raumtemperatur und von mindestens 50 kp/mm bei 540⁰C besitzen. Vorzugsweise beträgt die Streckgrenze bei Raumtemperatur mindestens 63 kp/mm und bei 540 C mindestens 53 kp/mm .

Außerdem sollte eine Legierung der in Rede stehenden Art kerbunempfindlich sein, d.h. die Belastbarkeit der Legierung darf durch Kerben und Risse, die sich im

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Betrieb nicht vermeiden lassen, nicht beeinträchtigt werden. Schließlich muß die Legierung einen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, der möglichst dem des Gehäusewerkstoffs entspricht. Bei geringerem Ausdeh- ⁼ nungskoeffizienten verspannen sich die Bolzen und Muttern beim Abkühlen so stark, daß es meistens un- . möglich ist, sie zu lösen. Die üblicherweise für Turbinengehäuse verwendeten ferritischen Stähle besitzen bei 54O⁰C einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten * von 13,9 bis 14,4 χ 10 cm/cm/°C, so daß der Bolzenwerkstoff vorzugsweise ebenfalls diesen Ausdehnungskoeffizienten besitzt.

Außerdem sollte eine derartige Legierung im Temperaturbereich von 540 bis 650⁰C eine geringe Kriechgeschwin-. digkeit besitzen. Turbinenbolzen werden anfänglich bis zu einer bestimmten elastischen Dehnung und einer dem entsprechenden elastischen Spannung angezogen. Das Kriechen des Bolzenwerkstoffes bei Betriebstemperaturen überführt einen Teil der elastischen in plastische Dehnung, so daß die Bolzenspannung verringert wird. Dieses Phänomen ist als Entspannung bekannt, bei der im Falle einer zu starken Entspannung die Verbindung undicht werden kann. Um eine als Bolzenwerkstoff geeignete Legierung auch anderweitig verwenden zu.können, beispielsweise als Werkstoff für Rohre und Röhren* Ventile od.dgl. sollte sie eine hohe Zeitstandfestigkeit, Duktilität und Kerbschlagzähigkeit bei Temperaturen von 540 bis 650°C besitzen.

Den vorerwähnten Anforderungen genügt die erfindungsge— mäße Legierung, die im wesentlichen aus 17,5 bis 22% Chrom, 0,3 bis 3,3% Niob, '2,5 bis 3% Molybdän, 2,5 bis 3,25% Wolfram, 0,4 bis 0,75% Aluminium, 0,25 bis 0,7%

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Titan, bis 0,12% Kohlenstoff und 3 bis 12% Eisen, Rest Nickel besteht.

Die vorerwähnten Elemente sind von wesentlicher Bedeutung für die Eigenschaftskombination der Legierung, wobei sie innerhalb der angegebenen Gehaltsgrenzen nicht nur unerlässliche Legierungsbestandteile darstellen, sondern auch in bestimmter Weise aufeinander abgestimmt werden müssen. .

Obgleich die Legierung Aluminium nur in sehr geringen Mengen enthält, besitzt dieses Element einen wesentlichen Einfluß auf ihre Härte und hohe Zugfestigkeit sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhter T.empe- · ratur und auf die Zeitstandfestigkeit. Bei Aluminiumgehalten unter. 0,4% ist die Zugfestigkeit unzureichend, während 0,75% übersteigende Aluminiumgehalte die Bruchzähigkeit beeinträchtigen, insbesondere wenn Niob, Titan, Molybdän und Wolfram im oberen Bereich ihrer Gehaltsgrenzen liegen. Ein weiterer Grund zur Vermeidung zu hoher Aluminiumgehalte besteht darin, daß dies den Festigkeitsanstieg.der Legierung verstärkt, wenn diese längere Zeit· hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Dieser Festigkeitsanstieg dürfte dadurch bedingt sein, daß es bei hoher Temperatur-zu einem weiteren Aushärten kommt,' selbst wenn die Legierung bereits ausgehärtet worden ist. Da sich ein derartiges Aushärten nicht immer vermeiden läßt, kann es zu,Dimensionsänderungen kommen, die gerade bei Verwendung der Legierung als Werkstoff für Turbinenbolzen zu Schwierigkeiten führen.^gleich die vorerwähnten Schwierigkeiten durch eine besondere Wärmebehandlung, wie sie weiter unten noch im einzelnen erörtert wird, verringert werden kann, ergeben sich aus dervsorgfältigen Einstellung des Aluminiumgehaltes Vorteile.

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Titan trägt zur Zugfestigkeit und Härte bei und ver-. bessert die Zeitstandfestigkeit, wenngleich in geringerem Maße als Aluminium. Anders als das Aluminium ■· verringert Titan im Überschuß die Stabilität der.Legierung, was in starkem Maß die Fähigkeit beeinträchtigt, bei langandauernder Temperaturbeanspruchung . Schlagenergie aufzunehmen. Demzufolge sollte im Hin- _; blick auf eine optimale.Kombination der Streckgrenze, Stabilität und Duktilität bei hohen Temperaturen AIuminium und Titan nicht gleichzeitig im Bereich ihrer oberen oder unteren Gehaltsgrenzen vorliegen. Der Ge-, samtgehalt an Aluminium und Titan muß daher 0,9 bis' 1,4%, vorzugsweise mindestens 1% betragen. . ■-._.

Niob, Molybdän und Wolfram verbessern gemeinsam die Härte und Festigkeit der Legierung. Außerdem erhöht Niob die Zeitstandfestigkeit, vermindert aber die Stabilität, insbesondere im.Zusammenwirken.mit Molybdän. Sofern die-Legierung Niob und Molybdän enthält, vermindern beide Elemente synergistisch die KerbSchlagzähigkeit, d.h. der Schlagfestigkeitsverlust ist größer als wenn die Legierung nur eines der beiden Elemente enthielte. Demzufolge sollte im Hinblick auf eine, optimale Kombination der Festigkeit und Stabilität der Gesamtgehalt an Niob und Molybdän 6% nicht übersteigen. Obgleich Wolfram sich positiv auf die Festigkeit der Legierung auswirkt, beeinträchtigt^Wolfram. im . Überschuß die Zähigkeit der Legierung bei hohen Temperaturen und erhöht in unerwünschter Weise deren Dichte, so daß der Wolframgehalt vorzugsweise 3% nicht übersteigt. , ........

Zahlreiche Versuche haben erwiesen, daß die* härtenden unä verfestigenden Elemente Aluminium, Titan, Niob, .Molybdän und Wolfram nicht sämtlich"im Bereich ihrer

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oberen Gehaltsgrenzen liegen sollten, wenn die Legierung eine ausreichende Stabilität und Duktilität besitzen soll. Andererseits besteht die Gefahr, daß die Festigkeit unzureichend ist, wenn die Legierung nur ein Minimum jedes dieser Elemente enthält. Demzufolge müssen die Gehalte dieser Elemente sorgfältig aufeinander und auf den Kohlenstoffgehalt abgestimmt werden, wie das in der nachfolgenden Gleichung zum Ausdruck kommt.

2,2 χ (%A1) + 1,2 χ (96Ti)'+ 0,6 χ (%Nb) + 0,6 χ (96Mo) + 0,3 χ (%W) - 5 x (96C) = 5,25 - 6,4%.

Aus der Gleichung ergibt sich der sogenannte Festigkeits- und Stabilitätsfaktor F, der vorzugsweise 5,4 bis 6,2% beträgt.

Chrom verfestigt die Legierung sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen merklich} außerdem scheint es sich überraschenderweise auch auf das Aushärtungsverhalten der Legierung auszuwirken, im Hinblick auf eine hohe Festigkeit bei industrieller Herstellung der Legierung muß der Chromgehalt mindestens 17,5% betragen. Im oberen Bereich der Gehaltsgrenzen für Chrom, d.h. bei Chromgehalten über 22%, kann die Stabilität der Legierung beeinträchtigt werden, so daß im Hinblick auf eine optimale Kombination von Festigkeit und Stabilität der Chromgehalt 19 bis 21% betragen sollte.

Die Legierung muß mindestens 0,01% Kohlenstoff enthalten, da bei niedrigeren Kohlenstoffgehalten die Gefahr einer Beeinträchtigung der Bruchzähigkeit besteht. Andererseits beeinträchtigen Kohlenstoffgehalte über ' 0,12% die "mechanischen Eigenschaften der Legierung, da*'

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der Kohlenstoff das Titan als Härte unwirksam macht und andererseits zur Bildung schädlicher Karbide führt. Vorzugsweise "beträgt der Kohlenstoffgehalt daher 0,04%

bis 0,1%. ' '

Das Eisen wird durch die Verwendung von Ferrolegierungen eingeführt, doch können Eisengehalte über 12% die Festigkeit und Oxydationsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Legierung beeinträchtigen, so daß deren Eisengehalt vorzugsweise 5 bis 9% beträgt.

Außer den oben erwähnten zwingenden Legierungstiestand— teilen kann die erfindungsgemäße Legierung noch 0 Ms 0,1% Magnesium, 0 bis 0,01% Bor und 0 bis 0,12% Zirkonium enthalten.·Vorzugsweise enthält sie 0,01 bis 0,05% Manesium, 0,003 bis 0,008% Bor und 0,01 bis 0,05% Zirkonium, 0 bis 0,4% Silizium und 0 bis 0,75% Mangan. Zu den Verunreinigungen gehören Tantal, das üblicherweise mit Niob vergesellschaftet ist, so daß die Legierung bis 0,5% Tantal sowie Desoxydations- und Raffinationsrückstände enthält. Die Gehalte an den Verunreinigungen Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel sollten so niedrig wie möglich sein.

Unter Berücksichtigung sämtlicher Faktoren enthält eine Legierung mit optimaler Eigenschaftskombination 19 bis 21% Chrom, Qe 2,5 bis 3% Niob, Molybdän und Wolfram, 0,5 bis 0,7% Aluminium, 0,4 bis 0,6% Titan bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von mindestens 1%, 0,04 bis 0,1% Kohlenstoff, 5 bis 9% Eisen, _; 0,003 bis 0,008% Bor, 0,01 Ms 0,05% Zirkonium, 0 bis 0,1% Magnesium, 0 bis O,"4% Silizium ,und 0 Ms 0,75% Mangan, Rest einschließlich erschmelzungsfcedingter Verunreinigüngen Nickel* " ^: - - ;-■>-" " -. „._: -./^,--J

9O984⁵CfAfI 74^:"

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Zur Entwicklung ihrer mechanischen Eigenschaften muß die erfindungsgemäße Legierung ausgehärtet werden. Vorzugsweise wird sie 16 bis 32 Stunden bei. 705. Ms 760°C, beispielsweise 24 Stunden bei 705°C .ausgehärtet. Versuche haben gezeigt, daß auch nach einem 32-stündigen Glühen bei den vorerwähnten Temperaturen bei längerer, beispielsweise 1000-stündiger Temperaturbelastung bei 54O⁰C die Streckgrenze merklich ansteigt. Um diesen Anstieg der Streckgrenze und die damit verbundene Gefahr einer Dimensionsänderung lüöglichst gering zu halten, wird die erfindungsgemäße Legierung vorzugsweise ein weiteres Mal ausgehärtet¹, insbesondere· dann, wenn sie, als Werkstoff für Turbinenbolzen oder andere Gegenstände verwendet wird, bei denen Dimensionsänderungen unerwünscht sind. Die zweite Wärmebehandlung besteht darin, daß die Le'gierungjnach dem Aushärten mit einer Geschwindigkeit von 11 bis 28°C/h bis auf 595 bis 65O°C abgekühlt und dann 15 bis 30 Stunden bei dieser Temperatur gehalten wird. ■ - . - -

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert, die ihre vorteilhaften Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Legierungen erweisen.

Sämtliche Versuchslegierungen wurden im Vakuum erschmolzen, wobei Karbonylnickel-Pellets, im Vakuum erschmolzenes Chrom, Elektrolyteisen, Ferroniob, Molybdänpell etsy Wolframpulver, Titanschwamm,. Ferrobor und spektografischer Kohlenstoff eingesetzt wurden. Magnesium und Zirkonium wurden in Form einer Nickel-Magnesium- und einer Nickel-Zirkonium-Vorlegierung eingeführt. ■ Im allgemeinen wurden die Hauptbestandteile der Legierung mit 0,05% Kohlenstoff in einem Magnesiatiegel eingeschmolzen und zur Entfernung des Sauerstoffs 30 Minuten

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bei 169O⁰C im Vakuum gehalten. Danach wurden Titan, . Aluminium, Bor' und Zirkonium unter Einleiten von Argon in das Vakuum bis zu einem Druck von 1/2 at zulegiert, wonach die Nickel-Magnesium-Vorlegierüng zugesetzt wurde. Zum Schluß wurde die Restmenge Kohlenstoff zugesetzt und" die Schmelze bei 162O°C zu Blöcken mit einem Gewicht von 13,5 kg vergossen. .

Die Blöcke wurden eine Stunde bei 1175°C geglüht und dann zu Quadratknüppelri zu einer Kantenlänge von 16'mm bei einer Endtemperatur von 950 C warmgewalzt oder ausge^ schmiedet mit einem Zwischenglühen bei 1175⁰C.

In Tabelle I sind die Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Legierungen 1 bis 6 den Zusammensetzungen'der nicht unter die Erfindung fallenden Legierungen A bis H gegenübergestellt. Außer den in der Tabelle angegebenen Legierungsbestandteilen enthielten sämtliche Legierungen 5 bis 9% Eisen, bis 0,04% Zirkonium, bis 0,01% Bor, bis 0,03% Magnesium, bis 0,1% Mangan und bis 0,1% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel. -.

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	Cr	4	ι	Nb	(	Ti	Tabelle	I	.	55	¥	C	F
Legie		4	3		0,	%)	Al		0	(90	00
rung		0	2	,0	ο,	60	00	Mo	0	2,65	0,08	6,05
1	"OO	7	3		ο,	60	0,73	.00	5	2,7	0,085	6,04
2	20,	7	2	,1	0,	38	0,73	2,	97	2,7	0,095	5,97
3	20,		2	,6	ο,	37	0,69	3,	0	2,63	0,093	5,32
4	20,	0	3	,6 .	ο,	63	0,68	3,	50	2,7	0,082	5.38
5	20,	1	3	,0	0,	63	0,40	2,	82	2,65	0,072	5,76
6	19,	8'	2	,15	ο,	36	0,44	2,	87	3,0	0,099	5,11
A	19,	1	2	,45	0,	34	0,40	3,	5	2,98	0,095	4,80
B	20	6	3	,5	ο,	38	0,37	2,	85	2,85	0,084	4,98
C	19,	9	2	,0	ο,	60	0,38	2,	95	3,0	0,093	' 5,36
D	15,	0	3	,45	ο,	36	0,41	2,	17	2,85	0,086	5,34
E	15,		3	,05	ο,	53	0,59	2,	17	3,0	0,11	5, 64
F	16,		3	,0	0,	52	0,48	2,		3,2	0,047	5,8
G	14,		,0		52	0,43	2,	2,95	0,051	5,97
H .	14,		0,46	3,
	15,		3,

Die aus Tabelle II ersichtlichen mechanischen Eigenschaften der Legierungen nach Tabelle I wurden an Proben bestimmt, die eine Stunde bei 980⁰C geglüht und danach 24 Stunden bei 7O5°C ausgehärtet wurden.

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Tabelle II

Legierung Streckgrenze,, Dehnung Einschnürung (kp/mm²) (kp/mm²) {%) (°/₀)

R.T 540^ue R. T 540 C IUT. 540 C

1	75,5	65,0	33	31	51	48	0,96
2	72,5	—	33	—	50,5	—	1,01
3	67,1	56,0	36	34	• 49	48,5	0,95
4	65,3	52,6	35	35	50,5	50	-
5	61,5	-	37	—	57,5	—	-
6	60,5	—	37	—	54	—	—
A	46,4	-	42	-	52	-
B	34,5	31,5	43	44	60
C	37,3-	41,4	46	38	15,1
D	49,2	43,8	39	40	15,8
E	52,5	43,8	40	39	16,1
F	57,0	47,9	37	36	-
G	52,6	45,9	39	38	-
H	56,7	40	—

Die Daten der Tabelle II zeigen, daß die erfindungsgemäßai Legierungen eine über dem geforderten Minimum von 60 kp/mm bei Raumtemperatur und 50 kp/mm bei 540 C liegende Streckgrenze besitzen. In krassem Gegensatz dazu erreicht keine der nicht unter die Erfindung fallenden Legierungen A bis H das Streckgrenzenminimum. Die Legierungen A und B besaßen trotz ausreichend hohen Chromgehaltes einen zu geringen Gehalt an Aluminium und Titan sowie einen zu geringen F-Faktor. Schließlich besaß die Legierung C einen zu niedrigen Chromgehalt. Obgleich die Legierungen D bis H einen ausreichenden Gesamtge-

halt an Aluminium und Titan sowie den richtigen F-Faktor aufwiesen, sind ihre Eigenschaften wegen ihrer .geringen Chromgehalte unzureichend.

An einigen der Versuchslegierungen wurden Zeitstandversuche durchgeführt, wobei Probestücke mit zwei eingeschnürten Querschnittszonen verwendet wurden, deren eine glatt und. deren andere mit einem Wurzelradius von O,18 mm eingekerbt war. Dieselben oder ähnliche Probestücke wurden"darüber hinaus nach einem Glühen bei 540⁰C oder "650⁰C Zugfestigkeitsversuchen bei Raumtemperatur unterworfen. Die Legierung 2 wurde bei beiden Temperaturen geglüht. Die dabei ermittelten Daten sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammengestellt.

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	Legie- γ%·\ τη ο*	Stand	Tabelle III	Zeitstandversuch	Temp.	Glatt«	5 Probe	Ein	Kerbprobe	■ ι	-	V	I
	X UiIg	zeit (h)	Belastung	(⁰C)	Streck	Dehnung	schnü rung (°/o)	Kerbschlag	149,3
			ρ (kp/mm )		grenze ρ (kp/mm )	(#)	50	zähigkeit p (kp/mm )		1,33	IV)
	2	1800*		540	72,5	33	51			-	I
		190	70,3	650	95,8	29	-	170,4		1,2
co		1248*	56,3	650	-	-	50	-
O co			38,7		95,5	24		159,6	-
OO ·!>-		-		-			50		1,29
O		1050*	-	650	65,2	35	50	- ·
	4		30,2		76,4	33		154,4	-
s.		-		-			57	1,24
-J		1000*	—	650	61,5	37	54
*->	5		31,6	75,7	35

*) Versuch wurde ohne Bruch abgebrochen.

V= Verhältnis von Kerbschlagzähigkeit zu Zugfestigkeit..

KJ) CO O

Die Daten der Tabelle III zeigen, daß die erfindungsgemäße Legierung kerbunempfindlich ist. Bei dem Zeitstandversuch, der zum Bruch führte, lag der Bruch im glatten Bereich der Probe bei einer Belastung beträchtlich über der am Turbinengehäuse im Betrieb üblicherweise auftretenden Belastung. Selbst bei einer Temperatur von 54O⁰C und einer Belastung von 70,3 kp/mm trat bei der Legierung 2 nach 1800 Stunden immer noch kein Bruch ein. Bei einem Zeitstandversuch an einer anderen Probe trat der Bruch bei 65O°C und der immerhin hohen Belastung von 56,3 kp/mm nach 190 Stunden ein. Dieser Bruch war jedoch duktil, da die Dehnung 37% und die Einschnürung 62% betrug. Die gekerbte Zone der Probe wurde einem weiteren Versuch unterworfen und zusätzlich 1502 Stunden, d.h. insgesamt 1692 Stunden ohne Bruch dem Zeitstandversuch unterworfen, wonach der Versuch abgebrochen wurde. Weitere Untersuchungen zeigten, daß die Probe infolge der Einkerbung nicht geschwächt war, da sich bei Raumtemperatur eine Zugfestigkeit von 133,5 kp/mm im Ver-

gleich zu einer Zugfestigkeit von 117 kp/mm im ursprünglich ausgehärteten Zustand ergab.

Eine dritte Probe der Legierung 2 wurde bei 650⁰C der

realistischeren Belastung■von 38,7 kp/mm ausgesetzt; auch nach 1248 Stunden war noch kein Bruch eingetreten. Ebenso zeigte sich bei den Legierungen 4 und 5 bei 65O⁰C nach 1050 bzw. 1Ό0Ό Stunden kein Bruch.

Als Beispiel für das zweite Aushärten zur Verringerung der Gefahr einer Streckgrenzenerhöhung bei langzeitiger Temperaturbelastung wurde eine'Probe der Legierung 2 nach einem 24-stündigen Aushärten bei 7O5°C mit einer Geschwindigkeit von i4°C/h im Ofen auf 620⁰C abgekühlt und 24 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Nach diesem

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zweiten Aushärten besaß diese Probe eine Streckgrenze von 83,0 kp/mm ; die Streckgrenze liegt somit etwa 10,5 kp/mm über der Streckgrenze nach dem ersten Aushärten. Dies entspricht einer Verringerung des Unterschiedes der Streckgrenze vor und nach der langzeitigen Temperaturbelastung um die Hälfte. Bei den meisten anderen Legierungen dürfte der Streckgrenzenunterschied nicht so groß sein, da die Legierung 2 die höchsten Gehalte an Aluminium, Titan, Niob, Molybdän und. Wolfram besaß und damit am stärksten der Gefahr einer Streckgrenzenerhöhung bei langzeitiger Temperaturbelastung unterlag.

An einer zweimal ausgehärteten Probe der Legierung 2 mit

einer glatten und einer gekerbten Zone trat nach 1200

2 Stunden bei einer Belastung von 80,9 kp/mm und nach weiteren 119 Stunden bei 87,9 kp/mm kein Bruch ein. Schließlich brach die Probe in der glatten Zone nach weiteren 95,4 Stunden bei einer Belastung von 95 kp/mm . Allein dieser Versuch zeigt, daß die Legierung kerbunempfindlich ist.

Im zweimal ausgehärteten Zustand besaß die Legierung 2 nach einem Glühen bei 540⁰C und einem 15-minütigen Halten einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 14 χ 10" %/ C. Dieser Ausdehnungskoeffizient entspricht in etwa dem Ausdehnungskoeffizienten der ferritischen Stähle, die für Turbinengehäuse verwendet werden.

Um das Relaxationsverhalten zu untersuchen, wurde die Legierung 2 längere Zeit bei 600⁰C und konstanter Dehnung einer Belastung unterworfen; die Anfangs- und Restspannungen ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle IV. ' ,

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Tabelle IV

Dehnung Zeit Anfangs- Endspannung

OO .00 spannung.

(kp/mm )

0,15 1000 26,7 21,2

0,257 144 45,7 39,4 0,30 170 53,2 . 46,1

Die Versuchsergebnisse der Tabelle IV sind ähnlich denen einer Legierung, wie sie als Bolzenwerkstoff mit zufriedenstellendem Relaxationswiderstand bekannt ist.

Die erfindungsgemäße Legierung kann in Form von Knüppeln, Draht, Blech, Platinen, stranggepreßten Rohren und Schmiedestücken hergestellt werden. Obgleich ihre vorteilhafte Eigenschaftskombination sie insbesondere als Werkstoff für Befestigungselemente von Dampfturbinen, insbesondere Bolzen zur Befestigung der Außenwandung bzw. des Gehäuses von Dampfturbinen, die üblicherweise Flansche aufweisen, geeignet macht, ist die erfindungsgemäße Legierung auch als Werkstoff für andere Gegenstände geeignet, die Temperaturen von etwa 540⁰C ausgesetzt sind, wie beispielsweise Dampfröhren und -rohre.

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Claims

International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S.W. 1, England Patentansprüche:

1. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 17,5 bis 22% Chrom, 2,3 bis -3,396 Niob,-2,5 bis 396 Molybdän, 2,5- bis 3,25% Wolfram, 0,4 bis 0,75% Aluminium, 0,35 bis 0,7% Titan, 0,01 bis 0,12% Kohlenstoff und 3 bis 12% Eisen, 0 bis 0,1% Magnesium, 0 bis 0,01% Bor, 0 bis O,1% Zirkonium, 0 bis 0,4% Silizium und 0 bis 0,75% Mangan, Rest ein- · schließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel, deren Gesamtgehalt an Aluminium und Titan 0,9 bis 1,4% beträgt und die der Bedingung:

F = 2,2 χ (%A1) + 1,2 χ (%Ti) + 0,6 χ (%Nb) +0,6 χ.(%Mo) + 0,3 x (%W) - 5 x (%C) =5,25 - 6,4%

genügt.

2. Legierung nach Anspruch 1, deren F-Faktor jedoch 5,4 bis 6,2% beträgt.

3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, deren Gesamtgehalt an Aluminium und Titan jedoch mindestens 1% beträgt und deren Gesamtgehalt an Niob und Molybdän 6% nicht übersteigt.

4. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, deren Kohlenstoffgehalt jedoch 0,04 bis 0,1% beträgt.

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5. Legierung nach Anspruch 1, die jedoch aus 19 Ms 21% Chrom, je 2,5 Ms 3% Niob, Molybdän und Wolfram, 0,5 Ms 0,7% Aluminium, 0,4 bis 0,6% Titan bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von mindestens 1%, 0,04 bis 0,1% Kohlenstoff, 5 Ms 9% Eisen, 0,003 bis 0,008% Bor, 0,01 bis 0,05% Zirkonium, 0 bis 0,1%'Magnesium, 0 bis 0,4% Silizium und 0 bis 0,75%. Mangan, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel besteht und deren F-Faktor 5,25 bis 6,5% beträgt.

6. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, die jedoch 16 Ms 32 Stunden bei 705 bis 760⁰C ausgehärtet, anschließend mit einer Geschwindigkeit von 11 bis 28°C/h auf 595 bis 65O⁰C abgekühlt und 15 bis 30 Stunden bei dieser Temperatur gehalten worden ist.

7. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis

.6 als Werkstoff für Gegenstände, die.wie Befestigungsbolzen von Turbinengehäusen, eine hohe Streckgrenze bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen, sowie eine geringe Kerbempfindlichkeit, hohe Kriechfestigkeit und hohen Relaxationswiderstand besitzen müssen.

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