DE1960125C - Bei vergleichsweise tiefen Temperaturen duktile, gut vergießbare Chromlegierung hoher Festigkeit und hoher Warmfestigkeit - Google Patents
Bei vergleichsweise tiefen Temperaturen duktile, gut vergießbare Chromlegierung hoher Festigkeit und hoher WarmfestigkeitInfo
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Description
-> Die Erfindung betrifft eine bei vergleichsweise tiefen Diese Schmelze wird unter einer Schiitzgasattnp*
„ Temperaturen duktile, gut vergießbare Chromlegieryng Sphäre aijs Argon oder Helium in jSiOa-freien Formen,
(Cr-iegierung) hoher Festigkeit und hoher Warm- die auf etwa 13000C vorgewärmt sind, bei einer Tern-
festigkeit, die aus Kobalt (Co), EJsen (Fe) und/oder peratur von etwa 165Q0C zu Turbinenschaufeln und/
Nickel (Ni) in die Gießbarkeit der Legierung wirksam 5 oder Probegußstüeken in Stab- oder Plättchenforra
*"> beeinflussenden Mengen bis zu insgesamt maximal vergossen. Die Gußstücke werden im Gußzustand,
45°/o und stöchiometrischen Anteilen an Stickstoff (N) d.h. ohne thermische iind/oder mechanische Nach-
" von 0,01 bis 0,5% und Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und behandlungen, untersucht.
, Hafnium (Hf) als Nitn'dbildner sowie Rest Chrom 1T Durch das Zulegieren des Aluminiums wird besonders
, besteht, gemäß Patent 1608109. Die vorstehend an- lo die Vergießbarkeit der in der Hauptpatentanmeldung
geführten Prozentangaben sind als Gewichtsprozente bereits beschriebenen Grundlegierungen verbessert.
- zu verstehen und beziehen sich auf die Zusammen- Darüber hinaus ergibt sich durch den Aimninium-
\; Setzung der fertigen Legierung, während die Prozent- zusatz eine erhöhte Oxidationsbeständigkeit; diese ist
* , angaben im folgenden die zugegebenen Mengen be- durch die Gewichtszunahme AG von Probeplättchen
trelien. Es handelt sich bei den nachstehenden An- 15 mit 15 mm Durchmesser in ruhender Luft bei 11000C
* gaben also nicht um Analysenwerte an fertigen Werk- während 100 Stunden bestimmt worden und ergibt
stucken. Diese Werte können in einzelnen Fällen er- zu AG = 1 mg/cm1 (Milligramm/cm2 Oberfläche).
hebhch unter den angegebenen Zusatzmengen liegen. Weiterhin verbessert das Aluminium die Haftfestigkeit
Die Hauptpatentanmeldung betrifft Chromlegie- der Oxydschicht an der Oberfläche,
rungen mit den vorstehend genannten Zusammen- so .
Setzungen, wobei die Kobaltzusätze bei raschem Beispiel 2
Abschrecken aus der Schmelze vor allem kalt ver- Dem Einsatz gemäß Beispiel 1 werden C, 8% formbare, also schmiedbare Werkstücke ergeben, (= 0,08 kg) Rhenium (Re) hinzugefügt mit dem Ziel, während sich das Zulegieren von Eisen vor allem für vor allem die Warmfestigkeit zu verbessern.
Formgußstücke empfiehlt. Durch Zusätze von Yttrium 35 Bei — außer der zusätzlichen Rheniumzugabe — und seltenen Erdmetallen lassen sich dabei die genann- gleichem Vorgehen wie bei Beispiel 1 zeigen die Unterten Eigenschaften der Legierungen, insbesondere die suchungen, daß sich für die Kriech- oder Warmfestig-Duktiütät, weiter verbessern, wie ebenfalls in der keit Werte von 4 kp/mm2 ergeben. Diese Werte werden Hauptpatentanmeldung beschrieben ist. in bekannter Weise durch Belastungsversuche bei Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch 30 10500C während 100 Stunden ermittelt und zeigen. Zugabe weiterer Elemente gewisse Eigenschaften der daß bei einer Belastung von 4 kp/mm2 Bruch eintritt. Legierungen nach der Hauptpatentanmeldung gezielt Durch den Rheniumzusatz sinkt die Oxydationsbeweiter zu vervollkommnen ohne daß die mit jenen ständigkeit leicht ab; gleichzeitig wird die Übergangs-Legierungen erreichten, günstigen Eigenschaf ten wesent- temperatur für den Übergang duktil-spröde gegenüber lieh beeinträchtig» werden. 35 dem niedrigsten mit der ürundlcgierung — 30°/„ Fe, Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen 1,8% HfN, 0,1 % Y oder 0,2% Ce — erzielten Weit weiteren Zusatz von Aluminium (Al), Rhenium (Re), von etwa 2200C auf etwa 240°C leicht erhöht. Die Tantal (Ta) und/oder Niob (Nb), welche Elemente Bestimmung der Übergangstemperatur erfolgt an einzeln oder zu mehreren in einer Menge von insgesamt Probestucken mit den Abmessungen 27,5 · 6,5 · 1 cm8 0,5 bis 15°/0 der Schmelze zugesetzt worden sind. Als 40 mittels der Schlagprobe
vorteilhaft haben sich dabei für diese Zusatzelemente . 17
folgende Zuschlagmengen erwiesen: Beispiel-,
Aluminium his zu 4%, insbesondere 1 bis 3%, „ Als "^ncs Zugelement wird der Legierung nach Rhei ium bis zu 3°/ Beispiel 2 Tantal zugegeben, und zwar in Mengen von Tantal bis zu 7%! insbesondere 0.5 bis 2.5%, « etwa 2·/,, ( _ 0.2 kg Ta). Der Tantalzyatt bewirkt N.ob bis zu 15%. insbesondere 2 bis 8%. eine nochmalige Erhöhung der Warmfestigkeit auf
rungen mit den vorstehend genannten Zusammen- so .
Setzungen, wobei die Kobaltzusätze bei raschem Beispiel 2
Abschrecken aus der Schmelze vor allem kalt ver- Dem Einsatz gemäß Beispiel 1 werden C, 8% formbare, also schmiedbare Werkstücke ergeben, (= 0,08 kg) Rhenium (Re) hinzugefügt mit dem Ziel, während sich das Zulegieren von Eisen vor allem für vor allem die Warmfestigkeit zu verbessern.
Formgußstücke empfiehlt. Durch Zusätze von Yttrium 35 Bei — außer der zusätzlichen Rheniumzugabe — und seltenen Erdmetallen lassen sich dabei die genann- gleichem Vorgehen wie bei Beispiel 1 zeigen die Unterten Eigenschaften der Legierungen, insbesondere die suchungen, daß sich für die Kriech- oder Warmfestig-Duktiütät, weiter verbessern, wie ebenfalls in der keit Werte von 4 kp/mm2 ergeben. Diese Werte werden Hauptpatentanmeldung beschrieben ist. in bekannter Weise durch Belastungsversuche bei Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch 30 10500C während 100 Stunden ermittelt und zeigen. Zugabe weiterer Elemente gewisse Eigenschaften der daß bei einer Belastung von 4 kp/mm2 Bruch eintritt. Legierungen nach der Hauptpatentanmeldung gezielt Durch den Rheniumzusatz sinkt die Oxydationsbeweiter zu vervollkommnen ohne daß die mit jenen ständigkeit leicht ab; gleichzeitig wird die Übergangs-Legierungen erreichten, günstigen Eigenschaf ten wesent- temperatur für den Übergang duktil-spröde gegenüber lieh beeinträchtig» werden. 35 dem niedrigsten mit der ürundlcgierung — 30°/„ Fe, Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen 1,8% HfN, 0,1 % Y oder 0,2% Ce — erzielten Weit weiteren Zusatz von Aluminium (Al), Rhenium (Re), von etwa 2200C auf etwa 240°C leicht erhöht. Die Tantal (Ta) und/oder Niob (Nb), welche Elemente Bestimmung der Übergangstemperatur erfolgt an einzeln oder zu mehreren in einer Menge von insgesamt Probestucken mit den Abmessungen 27,5 · 6,5 · 1 cm8 0,5 bis 15°/0 der Schmelze zugesetzt worden sind. Als 40 mittels der Schlagprobe
vorteilhaft haben sich dabei für diese Zusatzelemente . 17
folgende Zuschlagmengen erwiesen: Beispiel-,
Aluminium his zu 4%, insbesondere 1 bis 3%, „ Als "^ncs Zugelement wird der Legierung nach Rhei ium bis zu 3°/ Beispiel 2 Tantal zugegeben, und zwar in Mengen von Tantal bis zu 7%! insbesondere 0.5 bis 2.5%, « etwa 2·/,, ( _ 0.2 kg Ta). Der Tantalzyatt bewirkt N.ob bis zu 15%. insbesondere 2 bis 8%. eine nochmalige Erhöhung der Warmfestigkeit auf
6 kp/mm-; darüber hinaus ergibt dieser Zusatz eine
Die mit diesen Zusätzen erzielten Verbesserungen besonders gute Haftfestigkeit der Oxydschicht an der
•eien im folgenden im Zusammenhang mit verschiede- Oberfläche.
Hen Ausführungsbeispielen beschrieben. 50 Diesen Vorteilen steht eine nochmalige lrichte
Erhöhung der Übergangstemperatur gegenüber der-
Beispiel 1 jenige»1 der erwähnten Grundlegierung entgegen. Mit
dem Tantr.lzusatz steigt die Übergangstemperatur auf
Fü. eine Versuchsschmelzc von K) kg einer Chrom- den im Beispiel 1 der Hauptpatentanmcldung für die
fcasislegierung mit 30% Fe. 1,8% HfN, 0,1 % Y oder 55 Grundlegierung ohne Yttrium· oder Cerzusatz ange-
0,2% Ce, 2% Al, Rest Chrom (Cr) Werden gebcncn Wert von 2700C an,
6,75 kg Elektrolyt'Chrom, praktisch stickstofffrei, Beispiel 4
0,25 kg Chroifl mit N-Gehalt von etwa 5%, hf ,. , , , „. f .. , , ,
2 9 kg Fe 6 Bekanntlich sind Rheniumzusatze aus wirtschaft-
018 kg Hf' ° liehen Gründen in der Praxis kaum verwendbar, Dcs-
001 kg Y oder 'la'k Wrc' im ße'sP'el4 eine Legierung erschmolzen»
uMVoCpr Vergossen und untersucht, die aus 30% Fe, 1,8% HfN,
0 2 kg Al 0^ °/o V, 6% Nb und Rest Cr bestellt.
' Dies«i Legierung ist in ihren Eigenschaften etwa
in metallurgisch richtiger Rciltciifolga in einem Va* 6j derjenigen mit Rheniumzusatz des Beispiels 2 gleichkuunWndukiionsofcrt
erschnidteen, der mit durch wcrfig, wenn man von einer dieser Legierung gegen-Kalziumoxid
(CaO) stabilisiertem Zirkottöxid (ZrO) über erhöhten Sprödigkcit und einer verminderten,
ausgekleidet ist. Oxidationsbeständigkeit von AG = 6 mg/cm* absieht.
Claims (5)
1. Bei Vergleichsweise tiefen Temperaturer duktile, gut vergießbare Chromlegierung hoher
Festigkeit und, hoher Warmfestigkeit, die aus Kobalt, Eisön und/oder Nickel in die Gießbarkeit
der Legierung wirksam beeinflussende Msngen bis pi insgesamt maximal 45% Ufid stßchiometrischen
Anteilen an Stickstoff von 0,01 bis 0,5 °/o uniij
Titan, Zirkonium und/oder Hafnium als Nitrid-!
bildner sowie Rest Chrom besteht, gemäß Patentl *»
160810?, gekennzeichnet durch einen weiteren Zusatz; von Aluminium, Rhenium, Tantal
und/oder Niob, welche Elernente einzeln oder
zu mehreren in einer Ivienge von insgesamt 0,5
• bis i5°/o der Schmelze zugesetzt worden sind,
:
:
2. Chromlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium in einer Menge
■ ,von maximal 4°/o, insbesondere 1 bis 3 "/„, zugesetzt
worden ist,
'
3. Chromlegierung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rhenium in
einer Menge von höchstens 3 % zugesetzt worden ist,
4. Chromlegierung nach einem der Ansprüche 1 v bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Tantal in einer
■?;Menge von maximal 7°/0, insbesondere von 0,5
bis 2,5 °/0, zugesetzt worden ist.
5. Chromlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4S dadurch gekennzeichnet, daß Niob in einer
Menge von maximal 15°/0, insbesondere 2 bis 8°/0>
zugesetzt worden ist
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