DE1921359B2 - Process for increasing the ductility at high temperatures of cast nickel-based alloys - Google Patents

Process for increasing the ductility at high temperatures of cast nickel-based alloys

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Duktilität im Bereich von 704 bis 871°C von Gußlegierungen auf Nickelbasis, die aus einer Charge mit nicht mehr als 5% Rücklaufschrott erschmolzen werden, bei denen die /-Phase als Grundphase in der kristallinen Matrix vorliegt und die zur Verwendung unter Beanspruchung bei Temperaturen bis zu 10380C geeignet sind.The invention relates to a method for increasing the ductility in the range from 704 to 871 ° C of cast nickel-based alloys, which are melted from a batch with no more than 5% return scrap, in which the / phase is the basic phase in the crystalline matrix available and which are suitable for use under stress at temperatures up to 1038 0 C.

Es ist eine Anzahl von Legierungen auf Nickelbasis von ausreichender Festigkeit zur Verwendung bei Temperaturen im Bereich von 926° C bis 1067° C bereits bekannt Diese Legierungen wurden für die Verwendung in Heißstufen-Gasturbinen vorgeschlagen und sind dieser Anwendung angepaßt worden. In den früheren Jahren standen Legierungen auf der Grundlage von Nickel, die Chrom, Kobalt, Molybdän, Wolfram, Niob, Tantalum, Aluminium, Titan, Kohlenstoff, Zirkon und Bor enthielten, im Mittelpunkt der Entwicklung von Legierungen auf diesem Gebiet. Im allgemeinen umfaßt die Morphologie solcher Legierungen ein Gruridgefüge mit bestimmten in der Masse von jedem Kristall und an den Kristallgrenzen dispergierten Phasen. Bei den kürzlich entwickelten Legierungen auf der Grundlage von Nickel zur Anwendung bei extrem hohen Temperaturen besteht die, Grundphase des kristallinen Grundgefüges aus einer /-Phase, die wahrscheinlich im wesentlichen aus NijAl besteht, wobei Nickel teilweise durch Kobalt, Chrom, Eisen usw. und Aluminium teilweise durch Titan, Niob und anderen Elementen ersetzt werden kann. Hauptsächlich unter den innergranularen und Konegrenzphasen gibt es verschiedene Formeln von Carbidphasen, allgemein definiert durch die Formeln MC, M2SC6 und M6C. Als allgemeine Regel kann gesagt werden, daß die Carbidphase zur Verstärkung der Legierung beiträgt, ohne daß sie an einem Verlust der Duktilität wesentlich beteiligt ist, wenn die Kohlenstoffphasen verhältnismäßig kleine Teilchen bilden und allgemein im ganzen Grundgefüge der Legierungskristalle verteilt sind. Ebenso ist es eine allgemeine Regel, daß die Carbide in beträchtlichem Maße zu einer ungünstigen Beeinflussung, wie z. B. Verlust der Duktilität, neigen, wenn die Carbidphasen in den Gebieten der Korngrenzen bevorzugt abgeschieden sind Dieses Merkmal ist nicht auf Carbidphasen beschränkt Im allgemeinen kann gesagt werden, daß bei hohen Temperaturen die Korngrenzen die schwachen Teile jeder bestimmten Legierung darstellen und Phasen, die vorzugsweise in Gebieten der Korngrenzen abgeschieden sind, zu einem Verlust der Duktilität beitragen.A number of nickel-based alloys of sufficient strength for use at temperatures in the range of 926 ° C to 1067 ° C are known. These alloys have been proposed for use in hot stage gas turbines and have been adapted for this application. In the past few years, nickel-based alloys containing chromium, cobalt, molybdenum, tungsten, niobium, tantalum, aluminum, titanium, carbon, zirconium and boron have been the focus of alloy development in this field. In general, the morphology of such alloys comprises a grid structure with certain phases dispersed in the bulk of each crystal and at the crystal boundaries. In the recently developed nickel-based alloys for use at extremely high temperatures, the basic phase of the crystalline matrix consists of a / phase which is likely to consist essentially of NijAl, with nickel partly replaced by cobalt, chromium, iron etc. and aluminum can be partially replaced by titanium, niobium and other elements. Mainly among the intra-granular and cone-boundary phases, there are various formulas of carbide phases, generally defined by the formulas MC, M 2 SC 6 and M 6 C. As a general rule, it can be said that the carbide phase contributes to the reinforcement of the alloy without affecting one Loss of ductility is significantly involved when the carbon phases form relatively small particles and are generally distributed throughout the basic structure of the alloy crystals. It is also a general rule that the carbides cause significant adverse effects such as B. Loss of ductility, when the carbide phases are preferentially deposited in the areas of the grain boundaries. This feature is not limited to carbide phases are deposited in areas of the grain boundaries, contribute to a loss of ductility.

Im allgemeinen nimmt mit zunehmender Stärke der Legierungen (gewöhnlich durch Erhöhung der Zusatzelemente) die Duktilität ab. Die Metallurgen haben es gelernt, einen Kompromiß zwischen Stärke und Duktilität zu akzeptieren. Die nachfolgend angegebenen und besonders beschriebenen Legierungen stellen handelsmäßig annehmbare Kompromisse zwischen Stärke und Duktilität dar. Die hier beschriebenen Legierungen stellen jedoch keine einfachen Kompromisse in dem Sinne dar, daß für eine gegebene Festigkeit bei einer gegebenen Temperatur, mit einer verhältnismäßig gleichmäßigen Änderung an Duktilität gerechnet werden muß. Es ist bereits seit langem bekannt, daß die meisten Legierungen auf Nickelbasis Festigkeitseigenschäften in ausreichendem Maße aufweisen, daß die Legierungen bei Temperaturen von etwa 926°C und höher verwendet werden können, daß sie aber — wie es gewöhnlich ausgedrückt wird — eine Duktilitätsmulde bei etwas niedrigerer Temperatur, gewöhnlich etwa um 760° C, aufweisen. Wenn man die Zugdehnung gegen die Temperatur graphisch aufträgt, zeigt die übliche Kurve nur eine geringe Veränderung zwischen Zimmertemperatur bis etwa 7O4°C. Zwischen 7040C und etwa 871°CIn general, as the strength of the alloys increases (usually by increasing the additive elements), the ductility decreases. The metallurgists have learned to accept a compromise between strength and ductility. The alloys specified and specifically described below represent commercially acceptable compromises between strength and ductility. However, the alloys described here are not simple compromises in the sense that a relatively uniform change in ductility is expected for a given strength at a given temperature got to. It has long been known that most nickel-based alloys have strength properties sufficient that the alloys can be used at temperatures of about 926 ° C. and higher, but that, as is commonly expressed, they have a ductility trough at slightly lower Temperature, usually around 760 ° C. If one plots the tensile elongation against the temperature, the usual curve shows only a small change between room temperature and about 704 ° C. Between 704 0 C and about 871 ° C

zeigt die Kurve für die Duktilität ein Minimum, und dieses Minimum hat gewöhnlich einen Wert, der unter dem für die bei Zimmertemperatur gemessenen prozentualen Dehnung liegt Einer der Kompromisse, die die Metallurgen gezwungenermaßen schließen mußten, war eine Legierung, die sogar am tiefsten Punkt der Duktüitätsmulde eine technisch annehmbare Dehnung erreicht the ductility curve shows a minimum, and this minimum usually has a value below that for the percent elongation measured at room temperature a technically acceptable elongation is achieved

In jüngster Zeit wurde eine sehr überraschende Erscheinung bei einer bestimmten Hochtemperatur-Legieruug, insbesondere in Bezug auf die Duktilität bei 760°C gefunden. In üblicher Weise wurde diese spezielle Legierung auf der Grundlage von Versuchsergebnissen, die unter Verwendung normaler auf Größe gegossener Prüflinge erhalten wurden, ausgewählt und entwickelt Nach der Untersuchung mit den normalen, technisch üblichen Prüfungsverfahren zeigten diese auf Größe gegossenen Proben alle Anzeichen einer technisch annehmbaren Duktilität im Bereich von etwa 760° C. Wenn jedoch Turbinenmetallteile, wie z. B. Turbinenschaufeln, in herkömmlicher Weise einem Formguß unterworfen werden, zeigten die erhaltenen Gußteile oft eine Duktilität bei etwa 760° C, die schlechter als gewünscht war.Recently there has been a very surprising phenomenon with a certain high temperature alloy, especially found in terms of ductility at 760 ° C. In the usual way this became special Alloy based on test results obtained using normal size cast Test specimens were obtained, selected and developed After the examination with the normal, technical As usual test procedures, these cast-to-size specimens showed all signs of a technical acceptable ductility in the range of about 760 ° C. However, if turbine metal parts, such as e.g. B. turbine blades, molded in a conventional manner showed the obtained castings often a ductility at around 760 ° C that was worse than desired.

Weitere Untersuchungen der von Metallteilen abgetrennten Proben ergaben, daß ein Masseneffekt auftritt, der sich nachteilig auf die Duktilität in dem kritischen Bereich bei etwa 760°C auswirkt Es wurde nämlich gefunden, daß Proben, die vom eigentlichen auf Größe gegossenen Teil abgetrennt wurden, sehr oft viel niedrigere Werte der prozentualen Dehnung und der prozentualen Querschnittsverminderung beim Zug- und Kriech versuch bei 760° C ergaben, als jene Werte, die bei Versuchen ähnlicher auf Größe gegossener Dehnungs- und Kriechproben erhalten wurden. Vom praktischen Standpunkt aus gesehen, ist es die Aufgabe eines Metallurgen, ein Metallteil herzustellen, welches gute technische Eigenschaften aufweist. Die Tatsache, daß die Eigenschaften, die bei normalen, auf Größe gegossenen Proben gemessen wurden, nicht für die Eigenschaften der eigentlichen Metallteile repräsentativ sind, ist ein unerfreuliches und schwieriges Problem, zu dem noch das Problem kommt, das durch das Vorhandensein der bekannten Duktüitätsmulde bei etwa 7600C verursacht ist.Further investigations of the samples separated from metal parts showed that a mass effect occurs which has an adverse effect on the ductility in the critical area at about 760 ° C. It has been found that samples which have been separated from the actual part cast to size very often Much lower values of the percentage elongation and the percentage reduction in area in the tensile and creep test at 760 ° C gave than the values obtained in tests on similarly sized elongation and creep specimens. From a practical point of view, it is the job of a metallurgist to make a metal part that has good technical properties. The fact that the properties measured on normal size cast samples are not representative of the properties of the actual metal parts is an unpleasant and difficult problem, to which is added the problem posed by the presence of the known ductility trough about 760 0 C is caused.

In der FR PS 12 27 686 wird beschrieben, daß, wenn gewisse Nickellegierungen so vergossen werden, daß die Formen schlecht gespeist werden, was insbesondere bei dem Vergießen von hochwarmfesten Legierungen der FaI! sein kann, die Gußstücke porös werden und die Festigkeit der Legierung herabgesetzt wird. Dieses Problem wurde nur bei schlecht gespeisten Gußstücken wahrgenommen. Gemäß der französischen Patentschrift soll durch Zusatz von Zirkonium in Mengen von 0,2 bis 1 % und insbesondere 0,5% zu den Legierungen der Verlust an Festigkeit aufgehoben und die Porosität beseitigt werden. Es handelt sich dabei um Nickel-Chrom-Kobalt-Legierungen mit einem Gehalt von 11 bis 15% Chrom, 5 bis 15% Kobalt, 5 bis 10% Wolfram, 3 bis 6% Aluminium, 1,5 bis 5% Titan, 0,05 bis 0,20% Kohlenstoff, 0,003 bis 0,08% Bor und 0,2 bis 1,0%, vorzugsweise 0,5%, Zirkonium. Das Zirkonium kann durch Hafnium ganz oder teilweise gemäß der Gleichung 1.0%>Zr + Hf/2>0,2% ersetzt werden. Bei Versuchen wurde gemäß der französischen Pateniischrift festgestellt, daß e:n Zusatz von 5% Zirkonium die Duktilität selbst bei gut gespeisten Gußstücken aus der Legierung herabsetzt, so daß derartige Legierungen für die Herstellung hochwarmfester Gußstücke, die eine angemessene Kriechdehnung unter Last haben, ungeeignet ist.In FR PS 12 27 686 it is described that when certain nickel alloys are cast in such a way that the molds are poorly fed, which is especially true when casting high-temperature alloys of the FaI! may be, the castings become porous and the strength of the alloy is reduced. This problem was only perceived with poorly fed castings. According to the French patent, the addition of zirconium in amounts of 0.2 to 1% and in particular 0.5% to the alloys is intended to neutralize the loss of strength and to eliminate the porosity. These are nickel-chromium-cobalt alloys with a content of 11 to 15% chromium, 5 to 15% cobalt, 5 to 10% tungsten, 3 to 6% aluminum, 1.5 to 5% titanium, 0, 05 to 0.20% carbon, 0.003 to 0.08% boron and 0.2 to 1.0%, preferably 0.5%, zirconium. The zirconium can be completely or partially replaced by hafnium according to the equation 1.0%> Zr + Hf / 2> 0.2%. In tests of the French Pateniischrift was determined according to that e: n addition of 5% zirconium, the ductility lowers even in well-fed castings made of the alloy, so that such alloys for the production of highly heat-resistant castings that have adequate creep under load is unsuitable .

Die britische Patentschrift 9 43141 betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Nickel-Knetlegierungen, die u. a. für die Herstellung von Gasturbinenmaschinen verwendet werden sollen. Die Wärmebehandlung soll auf Nickel-Knetlegierungen angewendet werden, die folgende Zusammensetzung haben können:British patent specification 9 43141 relates to a Process for the heat treatment of wrought nickel alloys, including for the manufacture of gas turbine machines should be used. The heat treatment is to be applied to wrought nickel alloys which can have the following composition:

Aluminiumaluminum 0,1 bis 9,0%0.1 to 9.0% Titantitanium 0,1 bis 64%0.1 to 64% Kobaltcobalt 0 bis 30%0 to 30% Chromchrome 5 bis 30%5 to 30% Molybdänmolybdenum 1,0 bis 15%1.0 to 15% Wolframtungsten 0 bis 15%0 to 15% Niobniobium 0 bis 7%0 to 7% Hafniumhafnium 0bis8%0 to 8% TantalTantalum 0bis5%0 to 5% VanadiumVanadium 0 bis 6%0 to 6% Borboron 0 bis 03%0 to 03% Zirkoniumzirconium Obis 1,2%Obis 1.2% Kohlenstoffcarbon 0,01 bis 0,3«0.01 to 0.3 « Manganmanganese Obis 1,0%Obis 1.0% SiliciumSilicon Obis 1,5%Obis 1.5% Eiseniron 0 bis 5,0%0 to 5.0% Berylliumberyllium 0 bis 0,5%0 to 0.5% Stickstoffnitrogen Obis 0,15%Obis 0.15% Kupfercopper 0 bis 0,9%0 to 0.9% Seltene ErdenRare earth 0 bis 0,2%0 to 0.2% Schwefelsulfur 0,01 max.0.01 max. Phosphorphosphorus 0,02 max.0.02 max. CalciumCalcium 0,08 max.0.08 max. Magnesiummagnesium 0,15 max.0.15 max. Rest Nickel (wenigstens 35%)Remainder nickel (at least 35%)

Der britischen Patentschrift ist nicht die Lösung der Aufgabe der Verbesserung der Duktilität von Nickellegierungen zu entnehmen. Durch die Wärmebehandlung der bekannten Knetlegierungen sollen diese durch Herabsetzung der Wanderung der Intermetallverbindungen an den Kristallgrenzen der Legierung beim Altern stabilisiert werden. Die Schaffung von Gußlegierungen für die Herstellung hochwarmfester Gußstücke, die besonderen Anforderungen hinsichtlich der Kriechdehnung bei einer Temperatur von 7600C unter Last entsprechen, kann der britischen Patentschrift nicht entnommen werden.The British patent does not provide the solution to the problem of improving the ductility of nickel alloys. The heat treatment of the known wrought alloys is intended to stabilize them by reducing the migration of the intermetallic compounds at the crystal boundaries of the alloy during aging. The creep correspond to the creation of cast alloys for the production of highly heat-resistant castings, the special requirements with respect to at a temperature of 760 0 C under a load, the British Patent can not be removed.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Erhöhung der Duktilität bei hohen Temperaturen bei Legierungen auf Nickelbasis, die nicht mehr als 5% Rücklaufschrott enthalten und unmittelbar zu hochwarmfesten Gußstücken verarbeitbar und insbesondere zur Herstellung von Hochtemperatur-Gasturbinenteilen geeignet sind.The object of the invention is to create a method for increasing the ductility at high Temperatures for nickel-based alloys that contain no more than 5% return scrap and Can be processed directly into high-temperature castings and in particular for the production of high-temperature gas turbine parts are suitable.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Erhöhung der Duktilität bei Temperaturen im Bereich von 704 bis 8710C von Gußlegierungen auf Nickelbasis, die aus einer Charge mit nicht mehr als 5% Rücklaufschrott erschmolzen werden, bei denen die y'-Phase als Grundphase in der kristallinen Matrix vorliegt und die zur Verwendung unter Beanspruchung bei Temperaturen bis zu 10380C g.-eignet sind, bestehend aus 0,02 bis 0,20% Kohlenstoff, 7 bis 13% Chrom, bis 8% Molybdän, bis 6% Tantal, bis 14% Wolfram, bis 35% Kobalt, 4 bis 7% Aluminium, 0,5 bis 6% Titan, bis 3% Niob, bis 1,5% Vanadium, 0,002 bis 0,02% Bor, 0,01 bis 0,20%This object is achieved according to the invention by a method for increasing the ductility at temperatures in the range from 704 to 871 0 C of cast alloys based on nickel, which are melted from a batch with no more than 5% return scrap, in which the y'- phase is present as a base phase in the crystalline matrix, and which are suitable g.-for use under stress at temperatures up to 1038 0 C, consisting of 0.02 to 0.20% carbon, 7 to 13% chromium, up to 8% molybdenum, up to 6% tantalum, up to 14% tungsten, up to 35% cobalt, 4 to 7% aluminum, 0.5 to 6% titanium, up to 3% niobium, up to 1.5% vanadium, 0.002 to 0.02% boron, 0 .01 to 0.20%

Zirkonium, Rest mindestens 36% Nickel sowie bis 2% an herstellungsbcdingten üblichen Verunreinigungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der erschmolzenen Charge 0,5 bis 4% Hafnium nach der Desoxydation zugegeben werden.Zirconium, the remainder at least 36% nickel and up to 2% of the usual manufacturing-related impurities, which is characterized in that the melted charge 0.5 to 4% hafnium after deoxidation be admitted.

Im vorliegenden Zusammenhang sind samtliche Prozentangaben auf das Gewicht bezogen.In the present context, all Percentages based on weight.

Aus der US-Patentschrift 30 05 705 sind Nickel-Chrom-Eisen-Legierung und Kobalt-Nickel-Chrom-Legierungen bekannt. Es handelt sich dabei um Knetlegierungen, die bei der Herstellung von Schmiedewaren Anwendung finden.From US patent specification 30 05 705 are nickel-chromium-iron alloys and cobalt-nickel-chromium alloys are known. These are wrought alloys, which are used in the manufacture of forged goods.

In der US-Patentschrift 30 05 705 werden diese Legierungen als Hochtemperatur-Legierungen bezeichnet, die bei Temperaturen von etwa 650 bis 870°C verwendet werden können. Aus der US-Patentschrift ««Κ» ΙΐΛΐ-ιιηι· eAnfX /-ti nc· η I omarimnon Ar-ktoKlioKn ΜαπιτοπIn US patent specification 30 05 705 these alloys are referred to as high temperature alloys, which can be used at temperatures of about 650 to 870.degree. From the US patent “” ΙΐΛΐ-ιιηι · eAnfX / -ti nc · η I omarimnon Ar-ktoKlioKn Μαπιτοπ

an Eisen oder Chrom enthalten, die beträchtlich höher als die bei den erfindungsgemäß erhaltenen Legierungen zulässigen Mengen sind. Wenn bei den bekannten Legierungen Aluminium vorhanden ist, liegt es in wesentlich geringeren Mengen als bei den erfindungsgemäßen Gußlegierungen vor.of iron or chromium, which is considerably higher than that of the alloys obtained according to the invention allowable quantities are. If aluminum is present in the known alloys, it is in significantly lower amounts than in the case of the cast alloys according to the invention.

Aufgrund dieser Unterschiede sind die in der US-Patentschrift 30 05 705 beschriebenen Legierungen ungeeignet für die Verwendung bei wesentlich höhereren Temperaturen, d. h. Temperaturen bis zu 1038° C, für welche die erfindungsgemäß erhaltenen Legierungen jedoch sehr gut geeignet sind. Selbst bei niedrigen Temperaluren, wie z.B. 815°C, liegen die Festigkeitswerte für die bekannten Legierungen wesentlich unter denjenigen für die erfindungsgemäßen Gußlegierungen. Die Grenzwerte der Bereiche der Zusammensetzungen sowie die Erfordernisse für die Gußlegierungen auf Nickelbasis gemäß der Erfindung unterscheiden sich grundsätzlich von denjenigen für die bekannten Knetlegierungen. Diese Unterschiede führen zu verschiedenen Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten der bekannten Legierungen gegenüber den erfindungsgemäßen. Wegen dieser grundsätzlichen Unterschiede der Zusammensetzungen und der Eigenschaften war — selbst bei Kenntnis der US-Patentschrift 30 05 705 — der Effekt des Zusatzes von Hafnium zu den Legierungen gemäß der Erfindung nicht vorhersehbar.Because of these differences, the alloys described in US Pat unsuitable for use at much higher temperatures, i.e. H. Temperatures up to 1038 ° C, for which the alloys obtained according to the invention, however, are very suitable. Even at low Temperatures, such as 815 ° C, are significantly below the strength values for the known alloys those for the cast alloys according to the invention. The limits of the ranges of the compositions as well as the requirements for the nickel-based cast alloys of the invention differ basically from those for the known wrought alloys. These differences lead to several Properties and uses of the known alloys compared to the according to the invention. Because of these fundamental differences in composition and properties was - even with knowledge of US patent specification 30 05 705 - the effect of the addition of Hafnium to the alloys according to the invention cannot be foreseen.

Aus der US-Patentschrift 30 05 705 sind Angaben über den Effekt des Zusatzes von Hafnium nur für eine Legierung zu entnehmen, welche große Mengen an Kobalt, Chrom und Eisen und nur 30% Nickel, jedoch kein Aluminium, enthält und keine /-Phase aufweist.From US patent specification 30 05 705 information about the effect of the addition of hafnium is only for one Alloy can be seen which has large amounts of cobalt, chromium and iron and only 30% nickel, however does not contain aluminum and has no / phase.

Aufgrund dieses einzigen Beispiels wird in der US-Patentschrift behauptet, jedoch weder gezeigt noch nachgewiesen, daß der Zusatz von Hafnium die Diktilität auch von anderen Legierungen, wie z. B. von der in der US-Patentschrift 30 05 705 offenbarten Legierung C, weiche jedoch in keiner Weise den Erfordernissen bezüglich der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Legierungen gerecht werden, verbessern würde.It is because of this single example that the US patent claims, but neither shows nor shows demonstrated that the addition of hafnium also reduces the dictility of other alloys, such as. B. from the alloy C disclosed in US Pat. No. 30 05 705, but in no way soft Requirements relating to the composition of the alloys according to the invention meet, improve would.

Es wurde jedoch gefunden, daß der Zusatz von 1 % Hafnium zu einer Legierung, weiche die Zusammensetzung der Legierung C gemäß der US-Patentschrift hatte, einen Verlust an Bruchlebensdauer sowie eine Verringerung eier Duktilität bei 7500C bewirkte und eine Festigkeit von 45,7 kg/mm2 ergab.However, it was found that the addition of 1% hafnium in an alloy, soft, the composition of the alloy C according to the US patent, had a loss of fracture life and a reduction caused eggs ductility at 750 0 C and a strength of 45.7 kg / mm 2 .

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Zusammensetzung der Gußlegierungen insbesondere so gesteuert, daß sich neben der üblichen /-Phase auch eutektische oder primäre /-Phase bildet. Diese eutektischen Ausscheidungen sind ineinander vernetzt und verhindern so die Ausbildung von Rissen an den Korngrenzen. Gleichzeitig wird bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Gußlegierungen die Ausbildung von chinesischen Schriftzeichen ähnelnden Carbidausscheidungen der Konstitution MeC verhindert und diese vielmehr in einer mehr kugeligen Konstitution ausgeschieden. In the method according to the invention, the composition of the cast alloys becomes particularly so controlled that in addition to the usual / phase also eutectic or primary / phase is formed. These eutectic precipitates are interlinked and thus prevent the formation of cracks on the Grain boundaries. At the same time, in the case of the casting alloys to be used according to the invention, the training of Chinese characters resembling carbide precipitations of the constitution MeC prevented and this rather it was eliminated in a more spherical constitution.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung, und zwar zeigtThe drawings serve to explain the invention, namely shows

F i g. 1 eine graphische Darstellung der Zugfestigkeit, Streckgrenze und prozentualer Dehnung von zwei Legierungen, die gegenüber der Temperatur aufgetragen sind, wobei die eine im Bereich der Erfindung und die andere außerhalb liegt,F i g. 1 is a graph of the tensile strength, yield strength, and percent elongation of two Alloys plotted versus temperature, one within the scope of the invention and the other is outside

C · rr T ntrtn D Anrn^C rr T ntrtn D Anrn ^

linn ninnr· KA t\f rAnkrt tnnri r\Y\ i i linn ninnr · KA t \ f rAnkrt tnnri r \ Y \ ii

von einer Legierung, die außerhalb der Erfindung liegt,of an alloy that is outside the invention,

F i g. 2A eine Reproduktion einer Mikrophotographie einer erfindungsgemäßen Legierung (vergleichbar mit der in F i g. 2 gezeigten Legierung),F i g. 2A is a reproduction of a photomicrograph of an alloy according to the invention (comparable to the in F i g. 2 alloy shown),

Fig. 3 eine Reproduktion einer Mikrophotographie von einer anderen, außerhalb der Erfindung liegenden Legierung,Figure 3 is a reproduction of a photomicrograph of another alloy outside the scope of the invention,

Fig. 3A eine Darstellung einer Mikrophotographie einer Rrfindungsgemäßen Legierung (vergleichbar mit der in F i g. 3 gezeigten Legierung).Fig. 3A is a representation of a photomicrograph of a r Rrfindungsgemäßen alloy (similar to the F g in i. Shown alloy 3).

Die Gußlegierungen auf Nickelbasis, deren Duktilität bei Temperaturen im Bereich "on 704 bis 8710C durch das erfindungsgemäße Verfahren erhöht wird, sind zur Verwendung unter Beanspruchung bei Temperaturen bis zu 1038°C im Feinguß für z. B. Turbinenschaufeln, -flügel, einstückig gegossene Turbinenräder und Düsenschaufeln geeignet. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Legierungen derart modifiziert, daß ihnen so viel Hafnium zugesetzt wird, daß sie im festen Zustand 0,5 bis 4% Hafnium enthalten. In den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen kann das Hafnium als Ersatz für eine gleiche Menge in Gewichtsprozent an Nickel, Tantal und gegebenenfalls anderen refraktären Elementen in der Legierung verwendet werden. Vorzugsweise wird Hafnium in Mengen von etwa 0,7% bis etwa 1,2% für die gleiche Menge in Gewichtsprozent Tantal verwendet, wenn Tantal in der Grundlegierung anwesend ist. Allgemein kann gesagt werden, daß es möglich ist, daß die Festigkeitseigenschaften der Grundlegierung nicht wesentlich verändert werden, wenn Hafnium für Elemente, wie z. B. Tantal, in einer Legierung e: gesetzt wird, jedoch wird zur gleichen Zeit die Duktilität der Legierung bedeutend erhöht. Wenn Hafnium anstelle von Legierungszusätzen, wie z. B. Nickel, verwendet wird, wird die Duktilität der Legierung bedeutend verbessert, während es zur gleichen Zeit möglich ist, daß die Festigkeitseigenschaften der Grundlegierung verbessert werden Es ist jedoch zu beachten, daß der Zusatz von Hafnium zu einer Legierung auf Nickelbasis, die bereits weitgehend mit härtenden Elementen versehen ist und besonders für höchste Festigkeitswerte bei höchsten Temperaturen bestimmt ist, ohne daß auf die Duktilität geachtet wurde, nicht unbedingt zu einer Erhöhung der Duktilität auf einen allgemein technisch annehmbaren Wert bei Temperaturen der »Mulde« führtThe cast alloys based on nickel, their ductility on at temperatures in the range "is increased from 704 to 871 0 C by the inventive method are suitable for use under stress at temperatures up to 1038 ° C in the investment casting of eg. As turbine blades, vanes, integrally In the process according to the invention, the alloys are modified in such a way that so much hafnium is added to them that they contain 0.5 to 4% hafnium in the solid state an equal weight percent nickel, tantalum and optionally other refractory elements can be used in the alloy Preferably, hafnium is used in amounts from about 0.7% to about 1.2% for the same weight percent tantalum when tantalum is in the In general it can be said that it is possible that the strength properties of the base alloy are present alloy cannot be changed significantly if hafnium is used for elements such as B. tantalum, is set in an alloy e : but at the same time the ductility of the alloy is significantly increased. If hafnium is used instead of alloy additives, such as e.g. Nickel, is used, the ductility of the alloy is significantly improved while at the same time it is possible for the strength properties of the base alloy to be improved is provided with hardening elements and is particularly intended for the highest strength values at the highest temperatures, without paying attention to the ductility, does not necessarily lead to an increase in the ductility to a generally technically acceptable value at temperatures of the "trough"

Die chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozenten einiger bekannter Legierungen auf Nickelbasis, die erfindungsgemäß modifiziert werden können, wird in der folgenden Tabelle I angegeben.The chemical composition in percent by weight of some well-known nickel-based alloys, which can be modified according to the invention is given in Table I below.

Tabelle ITable I.

CrCr

CoCo

MoMon

TaTa

TiTi

ΛΙΛΙ

ZrZr

CbCb

NiNi

0,150.15

9,0
10,0
10,0
9.0
10.0
10.0

2,52.5

1,51.5

1,51.5

5,55.5

0,0150.015

0,050.05

Restrest

0,100.10 0,150.15 -- 0,120.12 0,180.18 3.03.0 1,01.0 8,08.0 9,09.0 Restrest 12,512.5 10,010.0 -- Restrest 10,010.0 10,010.0 -- 15,015.0 4.74.7 -- 12.512.5 -- -- 5.55.5 6,06.0 -- 4,24.2 0.0140.014 4,254.25 -- -- 0.060.06 1,01.0 2,02.0 0,80.8 -- 6,06.0 5,05.0 6,16.1 0,0150.015 0.0150.015 0,0120.012 0,100.10 0,050.05 0,100.10 -- 1,01.0 2,02.0 -- -- Restrest Restrest

Die Legierungen können auch bis zu insgesamt etwa 2% an zufälligen Elementen wie z. B. Mangan, Silicium, Eisen usw., enthalten. Nicht-Metalle, wie z. B. Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff, und schädliche Metalle, wie z. *\ Blei, Wismut, Arsen usw., werden in Übereinstimmung mit der technischen Praxis auf einen so niedrigen Wert wie möglich gehalten. Vorzugsweise werden alle in Tabelle 1 genannten Legierungen und die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen durch Vakuumschmelzen hergestellt und noch unter Vakuum in eine Feingußform fiirz. B. Gasturbinenmetallteile gegossen.The alloys can also contain up to a total of about 2% of random elements such as e.g. B. Manganese, silicon, Iron, etc., included. Non-metals, such as B. sulfur, oxygen and nitrogen, and harmful metals such as z. * \ Lead, bismuth, arsenic, etc., are made in accordance kept to as low a value as possible with technical practice. Preferably all will in Table 1 mentioned alloys and the alloys to be used according to the invention by vacuum melting produced and still fiirz under vacuum in a precision casting mold. B. Cast gas turbine metal parts.

Tabelle IITable II

0,02 bis 0,20%
7 bis 13%
bis zu 35%
bis zu 14%
bis zu 8%
bis zu 6%
0.02 to 0.20%
7 to 13%
up to 35%
up to 14%
up to 8%
up to 6%

TiTi

AlAl

ZrZr

NbNb

0.5 bis 6%
4 bis 7%
0.002 bis 0,02% 0,01 bis 0,2%
bis zu 3%
bis zu 1,5%
0.5 to 6%
4 to 7%
0.002 to 0.02% 0.01 to 0.2%
up to 3%
up to 1.5%

Erfindungsgemäß werden insbesondere Legierungszusammensetzungen verwendet, wie sie in der folgenden Tabelle 111 angegeben sind.According to the invention, alloy compositions such as those shown below are used in particular Table 111 are given.

Tabelle IIITable III

Ni - Rest (nicht weniger als etwa 36%) im wesentlichenNi - balance (not less than about 36%) essentially

Die Zugabe von Hafnium oder vorzugsweise der Austausch von Hafnium in Mengen von etwa 0,5% bis etwa 1,5% oder sogar 4% in ausgeglichenen Legierungszusammensetzungen innerhalb des in Tabelle II angegebenen Bereichs erhöht die Duktilität der Legierung bei Temperaturen im Bereich von 704 bis 87 Γ C, insbesondere in dem Bereich der »Mulde« bei etwa 7600C, ohne nachteilige Auswirkungen auf andere wichtige technische Eigenschaften der Legierungen. Die Hafniumzugabe zu der Legierung geschieht ohne Schwierigkeiten nach der Desoxydation und die modifizierte Legierung wird danach genauso behandelt als wenn keine Modifikation stattgefunden hätte. Legierungen, die innerhalb des in Tabelle II angegebenen Bereichs liegen, können, insbesondere in Bezug auf die Elemente Tantal und Wolfram (wenn Wolfram überhaupt anwesend ist) durch Aufrechterhaltung des Wolframgehalts über etwa 8 Gew.-% und des Gesamtgehalts von Tantal plus Wolfram unter etwa 13 oder sogar 10 Gew.-% ausgeglichen werden.The addition of hafnium or, preferably, the replacement of hafnium in amounts from about 0.5% to about 1.5% or even 4% in balanced alloy compositions within the range given in Table II increases the ductility of the alloy at temperatures in the range of 704 to 704 87 Γ C, especially in the area of the »trough« at around 760 ° C, without any adverse effects on other important technical properties of the alloys. The addition of hafnium to the alloy occurs without difficulty after deoxidation and the modified alloy is then treated in the same way as if no modification had taken place. Alloys within the range given in Table II can, particularly with respect to the elements tantalum and tungsten (if tungsten is present at all), by maintaining the tungsten content above about 8% by weight and the total content of tantalum plus tungsten below about 13 or even 10 wt .-% can be compensated.

Legierung IAlloy I.

Legierung 2Alloy 2

CC. 0.10-0.18%0.10-0.18% 0,03-0,13%0.03-0.13% CrCr 7-11%7-11% 7-10%7-10% CoCo 6-13%6-13% 6-13%6-13% WW. 8-12%8-12% bis zu 2%up to 2% MoMon 2-3%2-3% 4-8%4-8% TaTa bis zu 3%up to 3% 2,5-4,5%2.5-4.5% TiTi 1-2%1-2% 0.5-1.5%0.5-1.5% AlAl 5-6%5-6% 5,5-6,5%5.5-6.5% BB. 0,004-0,02%0.004-0.02% 0,004-0,02%0.004-0.02% ZrZr 0,02-0,2%0.02-0.2% 0,02-0,2%0.02-0.2% HfHf 0,5-4%0.5-4% 0,5-4%0.5-4%

NiNi

im wesentlichen der Restessentially the rest

Die Legierungen 1 und 2 wurden geschmolzen und unter Vakuum zu Probebarren, Teilen und Probestük- !:en für die chemische Analyse gegossen. Aus den zuvor angegebenen Legierungen A und B wurden Vergleichsproben hergestellt, die mit Ausnahme von Hafnium den Legierungen 1 bzw. 2 im wesentlichen ähnlich waren. In den folgenden Tabellen stellen die Beispiele 1-1,1-2 usw. verschiedene Proben der Legierung 1 und die Beispiele 2-1, 2-2, usw. verschiedene Proben der Legierung 2 dar (vgl.Tabelle VIII).Alloys 1 and 2 were melted and made into sample bars, parts and specimens under vacuum. !: en cast for chemical analysis. From the alloys A and B specified above, comparison samples were produced which, with the exception of hafnium, den Alloys 1 and 2, respectively, were essentially similar. In the following tables, examples 1-1,1-2 etc. different samples of alloy 1 and examples 2-1, 2-2, etc. represent different samples of alloy 2 (see Table VIII).

Die Angaben in Tabelle IV zeigen die Eigenschaften von Legierungen 2 gegenüber der Legierung B bei auf Größe gegossenen Probestücken mit Bezug auf Zugfestigkeitswerte bei Zimmertemperatur.The information in Table IV shows the properties of Alloy 2 versus Alloy B at Size cast specimens with respect to tensile strength values at room temperature.

Zur Anpassung an die technische Praxis wurden sämtliche in den Tabellen IV bis VI beschriebenen Versuche mit vakuumgeschmolzenen und gegossenen Proben durchgeführt, die einer Wärmebehandlung für 4 Stunden bei 1080° C mit folgender, 10 Stunden anhaltender Erwärmung auf 900" C unterworfen wurden. In order to adapt to technical practice, all of them have been described in Tables IV to VI Tests carried out with vacuum-melted and cast samples, which were subjected to heat treatment for 4 Hours at 1080 ° C with the following 10 hours of continuous heating to 900 "C were subjected.

Tabelle IVTable IV

Beispiel
Nr.
example
No.

7. Hf7. Hf

"W"W

bei RTat RT

"02"02

bei RTat RT

(N/mm2) (N/mm2)(N / mm 2 ) (N / mm 2 )

Legierung BAlloy B 00 940940 707707 8,08.0 2-12-1 0,50.5 913913 760760 8,58.5 2-22-2 11 932932 795795 6,06.0 2-32-3 1.51.5 10001000 798798 14,014.0

Tabelle V enthält die Zeitstandswerte, die bei 7600C und einer Belastung von 66,1 kg/mm-' erhalten wurden.Table V contains the creep values which were obtained at 760 ° C. and a load of 66.1 kg / mm- '.

Tabelle VTable V

Beispiel % UfExample % Uf

Nr.No.

Zeit bis zum BruchTime to break

(Stunden)(Hours)

Kriechbetrag*)Creep amount *)

Legierung BAlloy B

2-12-1

2-22-2

2-32-3

0,50.5

I
1,5
I.
1.5

48
58,3
86,0
130,6
48
58.3
86.0
130.6

1,9 2,9 4,27 6,391.9 2.9 4.27 6.39

*) Kricchbetraf! /eigl das Kriechen innerhalb 2 Stunden vor Bruch.*) Kricchver! / Eigl before crawling within 2 hours Fracture.

Die Angaben in Tabelle IV und V zeigen, daß die mechanischen Eigenschaften von Legierungen B und 2 zumindest gleich sind, mit der Ausnahme, daß bei 760°C die Hafnium enthaltenden Legierungen eine viel größere Duktilität bei Bedingungen, die ein Kriechen verursachen, zeigen, wobei die Bruchzeit wesentlich erhöht ist.The data in Tables IV and V show that the mechanical properties of alloys B and 2 are at least the same, except that at 760 ° C the hafnium-containing alloys are a lot exhibit greater ductility under conditions that cause creep, with the rupture time being substantial is increased.

Fi g. 1 zeigt in graphhiher Darstellung die ZugfestigFi g. 1 shows the tensile strength in a graph

1010

keitseigenschaften von Legierungen B und 2 (Beispiele 2-6) bei Temperaturbereichen von Zimmertemperatur bis etwa 982°C. Die Kurven 11, 13 und 14 zeigen dabei die äußerste Zugfestigkeit, die Streckgrenze bzw. die prozentuale Dehnung der Legierung von Beispiel 2-6. Die Kurven 12 und 15 zeigen die äußerste Zugfestigkeit bzw. die prozentuale Dehnung der Legierung B. Aus F i g. 1 ist die Verbesserung der Duktilität durch die Einverleibung von 1,5% Hafnium in die Legierung 2-6 ersichtlich, was aus der Verbesserung der prozentualen Dehnung hervorgeht. Die zusätzlichen Zugfestigkeitswerte bei 7600C für beide Beispiele 2-1 und 2-3 zeigen 9% Dehnung, was eine ausgezeichnete Duktilität bei der Temperatur der »Mulde« beweist.Properties of alloys B and 2 (Examples 2-6) at temperature ranges from room temperature to about 982 ° C. Curves 11, 13 and 14 show the ultimate tensile strength, the yield point and the percentage elongation of the alloy from Example 2-6. Curves 12 and 15 show the ultimate tensile strength and the percentage elongation of alloy B. From FIG. 1 shows the improvement in ductility from the incorporation of 1.5% hafnium into alloy 2-6, which is evident from the improvement in the percentage elongation. The additional tensile strength values at 760 ° C. for both examples 2-1 and 2-3 show 9% elongation, which proves excellent ductility at the temperature of the "depression".

Fig. 2, 2A, 3 und 3A sind Reproduktionen von Mikrophotographien von Legierungsproben innerhalb und außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs. JedesFigures 2, 2A, 3 and 3A are reproductions of photomicrographs of alloy samples within and outside the scope of the invention. Each

VJl CSC Γ LfIIUWVJl CSC Γ LfIIUW

500facher Vergrößerung, die nach dem Polieren mit einer Ätzflüssigkeit, die man durch Zugabe von je 20 ml Fluorwasserstoff und Salpetersäure zu 60 ml Glycerin herstellte, geätzt wurde. F i g. 2 zeigt die Legierung B und Fig.2A zeigte eine erfindungsgemäß hergestellte Legierung, die im wesentlichen aus der Zusammensetzung von Legierung B zuzüglich 1,5% Hafnium anstelle der gleichen Menge an Nickel bestand. Es ist ersichtlich, daß die schriftähnlichen Carbidphasen, wie sie in F i g. 2 zu sehen sind, nicht in Fig.2A erscheinen. Weiterhin scheint in Fig. 2A viel mehr primäre /-Phase als in F i g. 2 zu sein. Die gleiche Situation ist in Bezug auf die primäre /-Phase bei einem Vergleich von F i g. 3 und 3A ersichtlich. Diese Figuren stellen Mikrostrukturen der Legierung A und einer erfindungsgemäß hergestellten Legierung (Beispiel 1 bis 3) der, die mit der Legierung A mit der Ausnahme identisch ist, daß 3,3% Hafnium für das gesamte Tantal und einen Teil des Nickels (insgesamt 3,3%) der Legierung A gesetzt sind.500x magnification, which after polishing with an etching liquid, which can be obtained by adding 20 ml Hydrogen fluoride and nitric acid produced to 60 ml of glycerine, was etched. F i g. 2 shows alloy B. and FIG. 2A shows an alloy produced according to the invention, which consists essentially of the composition of alloy B plus 1.5% hafnium instead of the same amount of nickel. It can be seen that the writing-like carbide phases as shown in FIG. 2 do not appear in Fig. 2A. Farther appears to be much more primary / phase in FIG. 2A than in FIG. To be 2. The same situation is with regard to that primary / phase when comparing FIG. 3 and 3A can be seen. These figures represent microstructures of the Alloy A and an alloy produced according to the invention (Examples 1 to 3) of the alloy A is identical with the exception that 3.3% hafnium is for all of the tantalum and some of the nickel (total 3.3%) of alloy A are set.

Die Werte in Tabelle Vl zeigen die Ergebnisse beim Austausch von einem Teil des Tantals durch Hafnium in Legierung B. Die Werte wurden mit auf Größe gegossenen Versuchsbarren erhalten.The values in Table VI show the results when part of the tantalum was replaced by hafnium in Alloy B. The values were obtained with test bars cast to size.

Tabelle VITable VI Beispielexample

Nr.No.

7.,Hl"7th, St.

"H
bei RT
"H
at RT

(N/mm2)(N / mm 2 )

"(12"(12

bei RT (N/mm2)at RT (N / mm 2 )

*) Kriechbetrag zeigt das Kriechen innerhalb 2 Stunden vor Bruch.*) Creep amount shows the creep within 2 hours before breakage.

Zeitstandverhalten Kriechbetrag*) 760 C", 598 N/mm2 Creep behavior Creep amount *) 760 C ", 598 N / mm 2

(Std.)(Hours.)

Legierung BAlloy B 00 940940 771771 8,08.0 -- 2-42-4 0,50.5 933933 763763 8,08.0 65,365.3 2-52-5 II. 967967 778778 11,011.0 90,590.5 2-62-6 1,51.5 10781078 785785 14,514.5 101,2101.2

2,56
3,67
3,64
2.56
3.67
3.64

Aus Tabelle V(I sind ähnliche Werte für die Legierung A und ähnliche erfindungsgemäß hergestellte Legierungen ersichtlich. Diese Werte wurden mit auf Größe gegossenen Versuchsbarren erhalten, die einer 50stündigen Wärmebehandlung bei 843°C unterworfen wurden. In den erfindungsgemäß hergestellten Legierungen wurde Hafnium anstelle des gesamten Tantals und eines Teiles des Nickels bis zu einem Gesamtgewichtsprozentwert an Nickel plus Tantal, der dem Gewichtsprozentwert des Hafniums entsprach, verwendet. From Table V (I are similar values for the alloy A and similar alloys made according to the invention can be seen. These values were based on size obtained cast test bars, which were subjected to a heat treatment at 843 ° C. for 50 hours became. In the alloys produced according to the invention, hafnium was used instead of all of the tantalum and a portion of the nickel up to a total weight percentage of nickel plus tantalum equal to the Percentage by weight of the hafnium was used.

Tabelle VIITable VII % nr% No bei RTat RT <7(I2<7 (I2 (%)(%) ZeitslandverhaltenTime land behavior δδ ZeitstandverhaltenCreep behavior Beispielexample (N/mm2)(N / mm 2 ) bei RTat RT 4,34.3 760 C, 740 N/mm2 760 C, 740 N / mm 2 982 Γ, ni N/mm2 982 Γ, ni N / mm 2 Nr.No. 10081008 (N/mm2)(N / mm 2 ) 5,05.0 (Std.)(Hours.) (%)(%) (SId.)(SId.) OO 11101110 901901 7.07.0 4848 3,753.75 3535 Legierung AAlloy A 1,51.5 12411241 959959 4.04.0 113,9113.9 99 25,925.9 1-11-1 2,22.2 11451145 10051005 69,969.9 9.59.5 18,418.4 1-21-2 3,33.3 10181018 123,1123.1 99 11,911.9 1-31-3

Tabelle VII zeigt die Anwendbarkeit der Erfindung auf Legierung A und beweist insbesondere, daß die gewünschte Verbesserung der Duktilität bei Verwenwerden kann.Table VII shows the applicability of the invention to alloy A and particularly proves that the desired improvement in ductility when used.

Die Analysen einiger Legierungen, die zur Bestimmung der angegebenen Testergebnisse verwendetThe analyzes of some alloys used to determine the stated test results

ΛΛ
VJUIIg VVJIVJUIIg VVJI
ti rv 1.HIgI-I ουti rv 1.HIgI-I ου l-ll-l -- 1-21-2 "·" '" ' IUlIlIl."·" '"' IUlIlIl. 2-12-1 •.vurucn,• .vurucn, sind in der Tabelleare in the table λ/ΙΜ a λ / ΙΜ a u.ge.ü..rt.u.ge.ü..rt. 2-62-6
TabelleTabel VIIIVIII 5,485.48 5,705.70 5,835.83 6,156.15 (Gewichtsprozent)(Weight percent) 0,0170.017 0,0170.017 0,0150.015 0,0160.016 0,120.12 0,140.14 1-31-3 0,090.09 2-22-2 2 -.12 -.1 2-42-4 2-52-5 0.070.07 AlAl 8,788.78 8,608.60 5,605.60 7,787.78 6.036.03 6,036.03 6.136.13 6.066.06 7.987.98 BB. 10,110.1 10,010.0 0.0170.017 9,889.88 0.0180.018 0.0170.017 0,0180.018 0.0150.015 9.729.72 CC. 2,522.52 2,472.47 0,140.14 6,006.00 0.100.10 0.100.10 0,050.05 0,070.07 6,126.12 CrCr Restrest Restrest 8,558.55 Restrest 7.827.82 7.737.73 8.058.05 7,957.95 Restrest CoCo 1,501.50 1,541.54 9,859.85 1,081.08 9.809.80 9.789.78 9,799.79 9.799.79 1.081.08 MoMon 9,909.90 9,809.80 2,432.43 <0,l<0, l 5,775.77 5.755.75 6,056.05 6,106.10 -- NiNi 0,120.12 0,110.11 Restrest 0,090.09 Restrest Restrest Restrest Restrest 0,160.16 TiTi 1,501.50 2,202.20 1.591.59 0.490.49 1,061.06 1.051.05 1.031.03 1.081.08 1.551.55 WW. -- 9,559.55 4.404.40 <0.l<0.l <0.l<0.l -- -- 2.732.73 Zr.Zr. 0,140.14 0.070.07 0.130.13 0,130.13 0.150.15 HfHf 3,303.30 1.101.10 1.401.40 0,530.53 1.031.03 TaTa -- 4.274.27 4.324.32 3,883.88 3.253.25

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Hafnium enthaltenden Legierungen und insbesondere bei der Behandlung der Rücklaufschrott enthaltenden Chargen wurde Hafnium im wesentlichen als Element oder in Form einer Verbindung, die sich unter den Legierungsbedingungen zu metallischem Hafnium zersetzt, zugegeben. Somit kann Hafnium als metallisches Hafnium, Hafniumvorlegierung oder möglicherweise als intermetallische Hafniumverbindungen zugegeben werden. Das Hafnium sollte der geschmolzenen Legierung zugegeben werden, nachdem die Schmelze im Vakuum durch Zugabe von Kohlenstoff vollständig desoxidiert wurde (Carbon-Boiling), um die Bildung von übermäßigen Mengen des sehr beständigen Hafniumoxyds zu vermeiden. Wie der Fachmann weiß, ist es sehr vorteilhaft, das Schmelzen und Gießen von Legierungen der hier beschriebenen Art unter Hochvakuum durchzuführen, um schädliche Mengen an Sauerstoff, Stickstoff, usw., in der Legierung zu vermeiden. Unter bestimmten Bedingungen können jedoch die hierin beschriebenen Legierungen unter Inertgas geschmolzen und an Luft gegossen werden.In the method according to the invention for producing hafnium-containing alloys and especially in the treatment of the batches containing return scrap, hafnium was essentially used as an element or in the form of a compound which, under the alloying conditions, becomes metallic Hafnium decomposed, added. Thus, hafnium can be metallic hafnium, hafnium master alloy or possibly are added as intermetallic hafnium compounds. The hafnium should be the melted one Alloy can be added after the melt in vacuo by adding carbon has been completely deoxidized (carbon boiling) to prevent the formation of excessive amounts of the very resistant Avoid hafnium oxide. As those skilled in the art know, it is very advantageous to melt and pour Alloys of the type described here carry out under high vacuum in order to avoid harmful amounts of Avoid oxygen, nitrogen, etc., in the alloy. Under certain conditions you can however, the alloys described herein are melted under inert gas and cast in air.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Gußlegierungen auf Nickelbasis mit einer erhöhten Duktilität gegenüber anderen Gußlegierungen tragen im wesentlichen Maß dazu bei, daß die Herstellung ausgezeichneter Hochtemperatur-Gasturbinentcile, die äußerst großen Belastungen bei hohen Temperaturen ausgesetzt werden können, möglich ist.The nickel-based casting alloys obtained by the method according to the invention with a increased ductility compared to other cast alloys contribute substantially to the extent that the Manufacture of excellent high-temperature gas turbine components that are extremely heavy-duty at high loads Exposure to temperatures is possible.

Hierzu 3 Blatt ZcichnurmcnFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Erhöhung der Duktilität bei Temperaturen im Bereich von 704 bis 87 Γ C von Gußlegierungen auf Nickelbasis, die aus einer Charge mit nicht mehr als 5% Rücklaufschrott erschmolzen werden, bei denen die /-Phase als Grundphase in der kristallinen Matrix vorliegt und die zur Verwendung unter Beanspruchung bei Temperaturen bis zu 1038° C geeignet sind, bestehend aus 0,02 bis 0,20% Kohlenstoff, 7 bis 13% Chrom, bis 8% Molybdän, bis 6% Tantal, bis 14% Wolfram, bis 35% Kobalt, 4 bis 7% Aluminium, 0,5 bis 6% Titan, bis 3% Niob, bis 13% Vanadium, 0,002 bis 0,02% Bor, 0,01 bis 0,20% Zirkonium, Rest mindestens 36% Nickel sowie bis 2% an herstellungsbedingten üblichen Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß der erschmolzenen Charge 03 bis 4% Hafnium nach der Desoxydation zugegeben werden.1. Method of increasing ductility at temperatures in the range of 704 to 87 Γ C by Nickel-based cast alloys obtained from a batch with no more than 5% return scrap are melted, in which the / phase is present as the basic phase in the crystalline matrix and which are suitable for use under stress at temperatures up to 1038 ° C from 0.02 to 0.20% carbon, 7 to 13% chromium, up to 8% molybdenum, up to 6% tantalum, up to 14% Tungsten, up to 35% cobalt, 4 to 7% aluminum, 0.5 to 6% titanium, up to 3% niobium, up to 13% vanadium, 0.002 up to 0.02% boron, 0.01 to 0.20% zirconium, the remainder at least 36% nickel and up to 2% production-related usual impurities, characterized in that the melted Charge 03 to 4% hafnium to be added after deoxidation. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Gußlegierung auf Nickelbasis aus 0,10 bis 0,18% Kohlenstoff, 7 bis 11% Chrom, 6 bis 13% Kobalt 8 bis 12% Wolfram, 2 bis 3% Molybdän, bis 3% Tantal, 1 bis 2% Titan, 5 bis 6% Aluminium, 0,004 bis 0,02% Bor, 0,02 bis 0,2% Zirkonium, Rest Nickel besteht dadurch gekennzeichnet daß der Legierung so viel Hafnium zugesetzt wird, daß sie im festen Zustand 0,5 bis 4% Hafnium enthält.2. The method according to claim 1, wherein the cast alloy based on nickel from 0.10 to 0.18% Carbon, 7 to 11% chromium, 6 to 13% cobalt, 8 to 12% tungsten, 2 to 3% molybdenum, up to 3% tantalum, 1 to 2% titanium, 5 to 6% aluminum, 0.004 to 0.02% boron, 0.02 to 0.2% zirconium, the remainder nickel characterized in that so much hafnium is added to the alloy that it is in the solid state Contains 0.5 to 4% hafnium. 3. Verfahren nach Anspruch I, bei dem die Gußlegierung auf Nickelba*iS aus 0,03 bis 0,13% Kohlenstoff, 7 bis 10% Chrom, 6 bis 13% Kobalt, bis 2% Wolfram, 4 bis 8% Molybdän, 23 bis 4,5% Tantal, 03 bis 13% Titan, 5,5 bis 6,5% Aluminium, π 0,004 bis 0,02% Bor, 0,02 bis 0,2% Zirkonium, Rest Nickel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Legierung so viel Hafnium zugesetzt wird, daß sie im festen Zustand 0,5 bis 4% Hafnium enthält.3. The method according to claim I, in which the cast alloy on Nickelba * iS from 0.03 to 0.13% Carbon, 7 to 10% chromium, 6 to 13% cobalt, up to 2% tungsten, 4 to 8% molybdenum, 23 to 4.5% tantalum, 03 to 13% titanium, 5.5 to 6.5% aluminum, π 0.004 to 0.02% boron, 0.02 to 0.2% zirconium, the remainder nickel, characterized in that the Alloy so much hafnium is added that it contains 0.5 to 4% hafnium in the solid state. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Hafnium als Ersatz für die gleiche Menge eines oder mehrerer refraktärer Elemente der Charge zugegeben wird.4. The method according to any one of claims I to 3, characterized in that the hafnium as a replacement for the same amount of one or more refractory elements is added to the batch. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung in an -n sich bekannter Weise unter hohem Vakuum oder in inerter Atmosphäre geschmolzen wird und daß vor der Zugabe von oder dem Ersatz durch Hafnium die Schmelze z. B. durch eine Zugabe von Kohlenstoff im Vakuum vollständig desoxydiert wird. ->o5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the alloy in an -n is melted in a known manner under high vacuum or in an inert atmosphere and that before the addition of or replacement by hafnium the melt z. B. by adding carbon is completely deoxidized in vacuo. -> o 6. Verwendung der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellten Gußlegierung auf Nickelbasis für Gasturbinenteile, die für Temperaturen bis 10380C geeignet sind und bei Temperaturen von 704 bis 871CC eine erhöhte Duktilität, nämlich eine Kriech- r, dehnung von mindestens 2,56% bei einer Belastung von 59,8 kp/mm2 bei 7600C, aufweisen.6. The use of any one of claims 1 to 5 produced cast alloy nickel-based gas turbine components which are suitable for temperatures up to 1038 0 C and at temperatures 704-871 C C increased ductility, namely r a creep, elongation of at least 2 , 56% at a load of 59.8 kp / mm 2 at 760 ° C.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2051732B2 (en) * 1969-07-14 1973-05-25 Martin Marietta Corp
US3720509A (en) * 1970-12-14 1973-03-13 Martin Metals Co Nickel base alloy
US4731221A (en) * 1985-05-06 1988-03-15 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Nickel aluminides and nickel-iron aluminides for use in oxidizing environments
US5130086A (en) * 1987-07-31 1992-07-14 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloys
US5130088A (en) * 1987-10-02 1992-07-14 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloys
US5037495A (en) * 1987-10-02 1991-08-06 General Electric Company Method of forming IN-100 type fatigue crack resistant nickel base superalloys and product formed
US5129971A (en) * 1988-09-26 1992-07-14 General Electric Company Fatigue crack resistant waspoloy nickel base superalloys and product formed
US5156808A (en) * 1988-09-26 1992-10-20 General Electric Company Fatigue crack-resistant nickel base superalloy composition
US5129969A (en) * 1988-09-28 1992-07-14 General Electric Company Method of forming in100 fatigue crack resistant nickel base superalloys and product formed
US5129968A (en) * 1988-09-28 1992-07-14 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloys and product formed
US5130089A (en) * 1988-12-29 1992-07-14 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloy
US4983233A (en) * 1989-01-03 1991-01-08 General Electric Company Fatigue crack resistant nickel base superalloys and product formed
DE19630884B4 (en) * 1996-07-31 2006-09-14 Körber, Christa Bottom cover and method for its production
FR2980485B1 (en) * 2011-09-28 2014-07-04 Snecma NICKEL ALLOY
ITUA20161551A1 (en) 2016-03-10 2017-09-10 Nuovo Pignone Tecnologie Srl LEAGUE HAVING HIGH RESISTANCE TO OXIDATION AND APPLICATIONS OF GAS TURBINES THAT USE IT

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1227686A (en) * 1958-06-17 1960-08-22 Mond Nickel Co Ltd Improvements to nickel-chromium alloys
US3005705A (en) * 1959-07-30 1961-10-24 Westinghouse Electric Corp High temperature alloys
FR1258034A (en) * 1960-05-25 1961-04-07 Mond Nickel Co Ltd Nickel-chromium alloy refinements
GB943141A (en) * 1961-01-24 1963-11-27 Rolls Royce Method of heat treating nickel alloys

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