DE1964992A1

DE1964992A1 - Nickelknetlegierung

Info

Publication number: DE1964992A1
Application number: DE19691964992
Authority: DE
Inventors: Barker James Francis; Sternasty Stanley Frank; Dunn Eugene Ludwig; Wukusick Carl Stephen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-03-26
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1970-10-01
Also published as: DE1964992B2; DE1964992C3; FR2033709A5; SE421633B; GB1263827A; NL6919328A; CH552675A; US3576681A; BE743402A

Description

Patenter.-,:* _\ ^ l& »©Ζ iStiö

6Frc)r.kiuii/iV1ain1 .

Niddasir.52

1335-13D-4453

General Electric Company

1 River Road Schenectady, II,Y, / USA

Έ i ckelkne ti egi er ung

DLe 5Irfindung betrifft; eine Nickelkneblegierimg und die hergesteilten Teile mit'verbesserten Zugfestig- und Dehnungseigenschaften und einer verbesserten

Wärmedauerstandfestigkeit» ^:

Für don Bau hochleistungsfähiger Geräte wie beispielov/eise Gasturbinen ist die Entwicklung verbesserter Materialien, von großer Wichtigkeit. Von besonders großem Interesse- sind hierbei hoch/temperaturbeständige Nickellegierungen, die sowohl als Gußlegierung als auch als Knetlegierung bei der Teileherstellung Verwendung finden* Aus Knetiegierungen werden beispielsweise Barren, Stangen, Platten, Bleche, Schmiedestücke u,ä* sowie Motorenteile hergestellt,

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BAD ORIGINAL

Wegen der Teile in Antriebsmotoren, ζ„Β* in Düsenmotoren bei Flugzeugen, die höheren Temperaturen ausgesetzt sind, ist die Steigerung der Temperatureigenschaften bei gleichen oder vorzugsweise besseren mechanischen Eigenschaften dieser Legierungen Gegenstand ständiger Untersuchungen» Tn diesem Anwendungsgebiet, beispielsweise bei Ar— belts tempera türen von etwa 480 - 760° 0 (900 bis 1400° J?) ist ein höheres Verhältnis zwischen Festigkeit·-und-Gewicht sowie die Stabilität der Legierung selbst und ihre Dehnbarkeit von äußerster Wichtigkeit» *.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hochtemperaturbeständige nickellegierung zu ödiatfen, die bei Arbeits temperatüren von etwa 480 — 760 C "eine sehr hohe Festigkeit bei gleichseitig verbesserter Dehnbarkeit und eine verbesserte Dauerstandfestigke.it aufweist. Das Verhältnis zwischen Zugfestigkeit und Dehnbarkeit "is- t unter dem Begriff Arbeitsvermögen, bekannt, das es also u.a, zu verbessern gilt. Dieses Arbeitsvermögen soll insbesondere in eitlem Temperaturbereich von 480 - 650° O groß sein* önter Dehnbarkeit ist sowohl die elastische als auch die plastische Verformbarkeit zu.verstehen»

Diese Bedingungen werden erf iadungsgemäß erfüllt., wenn die Legierung im wesentlichen aus (in Gew«;.*) 3 - \ S Al, 2 - 3,5 # Ti, 3 - 5 $ Hb, Mo und W in einer derartigen Menge, daß alles Mo und die Hälfte, due 17 in einem Bereich von 4 ~ 8 $ liegt, 5 -■ "16 $ Co, 9 ~ Ib Jt Or, 0,05 - 0,25 $> G, 0,005 - 0,03 $>■ B, über 0,1 f* Sr und der Rest aus Wickel mit seinen Verunreinigungen beisteht und die Legierung bei 1040 - 1150° G lösungsgehärtet ist.

Diese Legierung, ihre Eigenschaften und 'ihr Verhalten wird nachfolgend näher beschrieben. Die zur Erläuterung dienenden Zeichnungen zeigen in
•■VvnvQiu; -" 00 38 4 0/ 1 178

bad

β 1 si

fig· ΐ die MgfÖötigJEeit Ms ζ« Brucü_ (lifüöEf i bekannten lÄd liegie^umgeii.gemäß der Erfiii

ffig, 2 die 0*2 $ Dehngrenzen "bsi yefSöMedengn z.T. kannten Legierungen, ift

Mg* 3 ist Ii§ Baues? g@£eigtj, Ms ztt Ä®ir eine ®i& #ige Iielmuiig eriieiciit wird "tmä im

i 4 sinä die Ergebnisse
esteilt»

JFegtigkeitseigenöciaften

tmd hoöhteiiiperatürfeestäiidiger legienÄgeüt auf bäSis üJöfasseü im allgemeinen lie ctareht MsScheidmiigsliärtting ■und die duroli Lösungsglühen e£&ältlieiieii Eigenöchaf teii. ö"bwoiil das ■J.usscneideii dear Eairfeide eifiea Einfluß auf die Eigenschaften dieser legierung■ iiat, ist für die festigkeit jedoch wesentlicher die Bildung Ψύη ^^ri-Mischkristallen Ni (Al, Φΐ), die inanchiiial modifigiört noeh Mb aufweisen können. J3ie Untersueinangen diener lusaiBiaenhäiige ermöglichte die Entwicklung von Legierungen, die bei erhöhten Temperaturen eine höhe Zug- und Bruchfestigkeit aufweisen. Die Menge und die Beziehuoageii dler legierungsbestandteile Al, Ti land - MIs trerwemeLet - Mb siiid jedoch kritisch, da die durch das sich "bei der Vergütung bildende ^¹-Mischkristall erhältlicheil Eigenschaften in weiten Grenzen streuen können, je nachdem, welche Struktur diese Kristalle haben und in weicher Phase sie sich "bildeten.

Verbunden mit den durch die Aushärtung erhältlichen Festigkeit eeigenschaften einer hochtemperaturbeständigen Mckeil^-lerioa^ t>ind diejenigen, die durch ein LÖsungshärten enteteh^Ίε, a?η Ergebnis der Einschlüsse der

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BADORiGlNAL

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verschiedenartigsten eine feste Lösung bildenden Elemente. Die üblicherweise für diese Zwecke verwendeten Elemente sind Cr, Co, Mo und ¥,, obwohl Cr und Co üblicherweise zur Erhöhung der Oxydationsfestigkeit und der Warmbearbeitbarkeit und weniger wegen der Erhöhung der Festigkeitseigenschaften beigefügt" werden. Deshalb sind Mo und ¥ die Hauptlegierungsbestandteile zur Erhöhung der Festigkeit durch Lösungshärten.

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Erkenntnis der besonders kritischen Zusammenhänge zwischen den Elementen Al, !Ei und Mb, die es ermöglicht, -diese Bestandteile in höherer Konzentration zu verwenden. Die verbesserten Festigkeitseigenschaften gemäß der Erfindung resultieren aus der Kombination dieser Elemente mit Nickel, so daß die Bildung feiner, im allgemeinen diskreter primärer ·'-Mischkristalle bzw. Ni, (Al, Ti, Nb) Dispersionen ermöglicht wird. Wenn bei den hochtemperaturbeständigen Nickellegierungen, bei denen die ¹ -Kristalle für die Festigkeit bestimmend sind, kein Nb verwendet wird, ist das optimale Al/Ti*-Verhältnis etwa 1* Wird Nb hinzugefügt, steigt die Festigkeit stark an. Es wurde gefunden, daß die Stabilität der ' '-Kristalle bei wachsender Festigkeit der Legierung erhöht werden kann, indem der Legierung 3-5 Gew.$ Nb beigefügt werden bei einem Anteil von 3 - 4 Al und 2 - 3,5 # Ti. Da die ^-Kristalle mit Nb angereichert sind, muß die relative Al-Konzentration erhöht werden, um die kubische Struktur von Ni, (Al, Ti Nb) über diejenige der Ni,Nb- oder Ni,Ti-Phasen, die für die Festigkeitseigenschaften weniger wirksam sind, zu stabilisieren.

Nb ist bei der erfindungsgemäßen Legierung mit etwa 3 Gew.$ enthalten. Gewöhnlich würde ein Gesamt-anteil des .Al, Ti und Nb von etwa 8 - 12 Gew.# eine Legierung geringer Dehnbarkeit ergeben. Jedoch die Kombination

O O 9 8 A O / 1 1 7 8

■■■-■-. 5 <-

der Elemente gemäß der Erfindimg ermöglicht die Darstellung einer die !Festigkeit bestimmenden Gefügeanordnung, die unterschiedlich ist zu den seither untersuchten und die Verwendung eines höheren Nb-Anteils in einem Bereich von ungefähr 3 - 5 G-ew.^ zusammen mit 3-4 $> Al und 2 - 3 $ Ti ermöglicht.

Obwohl die vorliegende Erfindung besonders eine Knetlegierung betrifft, ist die Untersuchung der sich in der Legierung bildenden Karbide von Wichtigkeit. Die Karbidbildner in der erfindungsgemäßen Legierung sind Ti, Mb, Cr, Mo und W. Ti und -Nb bilden üblicherweise einfache MC-Karbide, während die anderen Karbidbildner komplexe M₂^Cg und MgC-Karbide ergeben (M ist der Metall- und C der Kohlenstoffanteil des Karbids). Die komplexen Karbide bilden sich bei niedrigeren Temperaturen als die einfachen Karbide und sind weniger stabil. Man glaubt, daß die komplexen Karbide das Ergebnis eines Auseinanderbrechens der einfachen MG-Karbide während heißer Arbeitsvorgänge oder während des Alterns, oder beides, sind. Während es wichtig ist, daß die Legierung zur Bildung stabiler Karbide Kohlenstoff enthält, ist es ebenso wichtig, daß "überschüssiger Kohlenstoff nicht enthalten ist. Gemäß der Erfindung ergibt sich, in Kombination mit den Elementen, die für die Vergütungs- und Lösungsglühfestigkeit maßgebend sind, ein Kohlenstoffanteil von etwa 0,05 - 0,25 und vor- · zugsweise von 0,1 - 0,2 ^.

Mit diesen und anderen Kriterien, die nachstehend noch beschrieben werden, ist verbunden eine Behandlung, die die Anwendung eines relativ niedrigen Lösungs- gltihens vorzugsweise in Verbindung mit einer Voralt.e- rung vor dem Lösungsglühen umfaßt, um verbesserte Zug-

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dehnbarkeitseigensehaf ten 12nd Warraedauerstandf estigkeiten zu erhalten. Vorzugsweise wird die Alterung hei etwa 845 - 960° C (1550 - 1750° P), insbesondere bei 875 - 930° 0 (1600 - 1700° P) durchgeführt, an die sich ein Lösungsglühen T)ei etwa 1040 - 1150° C (1900 2100° P) anschließt.

Die Legierung gemäß der Erfindung mit den verbesserten Eigenschaften besteht im wesentlichen in Gewichtsprozenten aus 3,-4 fo Al, 2 - 3,5 ^ Ti₉ 3 - 5 $ Nb, Mo und W in einer solchen Menge, daß die Summe von Mo und die Hälfte des ¥ in einem Bereich von 5 - 8-'3fr liegt, 5 16 $> Co, 9 - 16 £ Cr, 0,05 - 0,25 3fr C, 0,005. - 0,03 $ B, etwa 0,1 fo Zr und der Eest IFi mit seinen Terunreinigungen. Vorzugswelse besteht die erfindiingsgemäße !Legierung (in Gewichtsprozent) aus 3 — 4- *$ KL₉ 2 - 3 i» Ti, 3 - 5 1° Nb, ■ 3 - 5 3fr- Mo, 3 - 5 $> W, 5 - 16 3* Co, 13 16 i> Cr, 0,1 - 0,2 # C, 0,01 - 0,02.Jt B, 0,01 - O,1 $ Zr, Rest Nickel mit seinen Verunreinigungen. Wie später noch erläutert wird, ist die Anwesenheit von. Fe über das Maß von Verunreinigungen hinaus für einige aechanisehen Eigenschaften der Legierung sdbädlich. Pe ist daher trotz seiner ziemlieh gleichwertigem chemischen Eigenschaften im vorliegendem fall nicht als Substitut der Elemente Hi und Co sm betrachten.

Typisch für die Vielzahl der geschiaolssemem und,.geprüften Legierungen bei der Entwicklung der Erfindung sind die in Tabelle I aufgeführten.

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Tabelle I

Sewiehtsffc —- Eest HI mit seinen Venanreinigungen^

Beisp. Jl Ti Jb Mo W Go Cr G B Zr

1 3.3 2.2 3.3 3.1 5.0 7.8 15.3 0.15 0.012

2 3.0 3.0 4.2 3.2 3.1 15.4 14.6 0.24 0*029

3 3.8 2.0 4.1 3.1 3.1 7.4 15.0/ 0.17 0.012 0.06

4 3.3 1.1 0 8.5 0 15.5 15.7 0.08 0.014 0.05

5 3.6 1.0 0 3.0 5.4 0 14.8 0.20 0.025 0.06 (

6 1.7 3.2 0 10 0 11 19 0.1 0.008

7 4.2 3.2 0 5 0 17 15 0.1 0,025

Die legierungen mit den Zusammensetzungen nach. Beispiel 1, 2 Tand 3 liegen im Bereich der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, während die Beispiele 4» 5, 6 und 7 außerhalb liegen, wobei es sieb, bei den !Proben 6 und 7 um zwei kommerziell erhältliche legierungen handelt,., die bei Teilen iron Düsentriebwerken, verwendet werden. Die Legierungen der Tabelle I wurden alle im Takutua gesciimolsen bevor sie in Barren- oder Tafelform für die Weiterbehandlung gegossen wurden«.

Eine Beine von Schmelzen naeli Beispiel 1 bis 5 wurden nach dem Vafaiumsclsiaelzett ^a Barren gegossen, bevor sie asu Blechen weiterverarbeitei; wurden. Die Barren oder Tafeln wurden bei 1175° Cf (2150° 1°) homogenisiert j sodann bei etwa 1070° G (195O⁰ ^) itSsraigsgeMrtet und anschließend mittels Saft abgeMUilt. Das Baterial wurde zu 2,03 sä (0-.0?*^:i) dicken Tafela heiß gewalst imd

zu eixn®. 1,54'-- 1,78m (Q₉ 06 -

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") «dicken Blechen» Die erhaltenen hochfesten Legierungen als Ergebnis dieser Behandlung issren ausreichend verformbar, um sie zu Blechen umformern, zu können,

Die nachstehenden Baten ibei Zugt)ean.spruu3aung {Taibelle IIJ zeigen, klar die Überlegenheit der Beispiele 1 und 2, die hier als repräsentativ für die erfindungsgemäße Legierung ausgeführt wurden. Die Beispiele 1 und 2 mit einem relativ hohen Gehalt an Al, Tl und NTd haben wesentlich bessere Zugfestigkeiten als die Beispiele 4 "und 5, die außerhalb des Bereichs der Erfindung liegen.

Tabelle II

Zugfestigkeiten (kg/mm )

Zugfestigkeit Temperatur °O

Beisp. Eaum 540 760

O,2 Dehngrenze Temperatur ⁰O

Raum 540 1400

1	177	168	122	140	133	111
2	158	166	127	145	131	119
4	131	113	100	90	84	82
5 .	135	124	93	96	90	81

Obwohl die in Beispiel 6 und 7 aufgeführten handelsüblichen Legierungen für Teile von Düsentriebwerken Verwendung finden, haben die erfindungsgemäßen Legierungen wesentlich verbesserte Eigenschaften. Beispielswelse zeigt die Pig. 1 im Vergleich die mittlere Reißfestigkeit der erfindungsgemäßen Legierung mit denjenigen

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"bekannter Legierungen, wobei deutlich die Verbesserung der Zugfestigkeitseigenschaften ersichtlich ist.

In Fig. 1 dient als Abazissenmaßstab der Larson-Miller-Parameter P, der in der Metallurgie weithin verwendet wird und im einzelnen in der Zeitschrift American Society of Engineers Transactions 1952, Band 74, Sei- ' ten 765 - 771 beschrieben ist..

Wie schon vorerwähnt, wurden die Legierungen der Tabelle I bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 1070° C (1950° i) iösungsgeglüht. Normalerweise werden beim Lösungsglühen höhere Temperaturen verwendet. Es hat sich, jedoch gezeigt, daß ein Lösungsglühen der Legierungen mit der .erfindungsgemäßen Zusammensetzung bei relativ niedrigen Temperatüren im Bereich, von 1040 -^1150⁰C (1900 - 2100° P) ein Produkt mit besonderen Zugfestigkeitseigenschaften ergibt. Die Legierung weist dann einen ungewöhnlich hohen Anteil an primären ^-Mischkristallen auf, die in einer Meng© von (in Gew.#) 3 - 4 $> Al, 2 -.3 ^ I und 3 - 5 f° -Nb" . vorliegen. ^

Eine weitere Serie von geschmolzenen und geprüften Legierungen zeigt die Tabelle III.

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Tabelle III

Gewichts^ - Best HTickel mit seinen Verunreinigungen Beisp. 11 Ti '-Mb Mo ¥ Co Cr. G B Zr Fe

8 5.5 2.6 3.6 3„6 3.5 8.0 15.4 0.15 0.011 0.06

9 3.4 2.4 3.4 3-7 3.6 7.7 11.6 0.13 0.015 0.04

10 3.4 2.4 3.5 3.7 3.9 8.2- 9.7 0.15 0.014 0.04

11 2.8 3.1 4.2 3.0 2.9 14.8 14.8 0.20 0.013 0.05

12 2.9 3.1 3.4 3.6 3.5 - 15.4 0.15 0.011 0.05

13 4.0 3.5 - 5.0 - 17.0 15.0 0,06 0.025

H 0.5 1.0 5.2 3.0 - - 18.0 0.04 18-5

Die Legierungen der Tabelle III wurden durch Vakuumschmelzen von sehr reinen Metallen gewonnen. Bei den Beispielen 13 und 14 handelt es sicii ism bekannte, laandelsubliche und viel verwendete Knetlegierungens die zum Vergleich aufgeführt sind. Die anderen in ihren !Zusammensetzungen in Tabelle III angegebenen Legierungen warden in 100 Pfund-Schmelzöfen geschmolzen« Die erhaltenen Barren,wurden sodann stranggepreBt. Die Weiterverarbeitung erfolgte durch nochmaliges Strangpressen des Materials zu Stangen und anschließenden Hämmern oder BreBschmieden, oder Flachwalzen. Mit diesem Material wurde eine Reihe von Zugversuchen bei Saumtemperatür, 540° G (100Q⁰I), 650° G (1200° I) und 760° 0 (1400° F) durchgeführt. Wärmedauerstandsversuche und Abreißversuche erfolgten in erster Linie bei 540° G (1000° 1) und 650° G (1200° F).

Die Fig. 2 zeigt die 0,2 56 Dehngressem bei der Legierung 8 p die die erfincLungagemäße Zusammensetzung aufweist»

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und bei den Legierungen Sr. 11 inta 12, die außerhalb Bereichs der !!rfiaduiig liegt. Die Fig.. 2 zeigt die ibetjcäciitlicli besseren Mgensehaf ten der legierung ITr, jäfB gegenüber den Legierungen Sr* 11 und 12* Die !legierung Hr. 12 enthielt 10 %> Fe anstelle von Go. Hier wird der schädliche Sinf "Luß von Fe bei !Eemperaturen von über etwa 540° C (1000° F) deutlich.

Typische ¥erte für die Zeitslandfestigkeit (Zeit - Brucngrenze Taei erhöhter Temperatur) zeigt die Tabelle IY.

Tabelle IV

	Zeit-Bruchgrenze 650° C bei 120 kg/mm	5,4	Querschnittsvermind.
Beispiel	Zeit bis zum Brach Langung	1,4	7,8
8	27,5	5,5	4,0
11	1,0		1,6
12	4,9

Zusätzlich zu den Yorzüges. der legierung Hr. 8 über die jenigen der Legierung SFr. 11 und 12, wie sie sich aus Tabelle IW ergibt _f wurden bei Versuchen bei 650° G (1200° F) und 105 kg/mm² (150 000 Bsi) bei der legierung Nr. S eine Seit bis zum-Beach von 512 Stunden ermittelt gegenüber nur 8 Stmisieii bei Legierung Hr. 12.

Wie sich sml JürBtehenäem ergibt, wurde gefunden,.'daß eine h jchierp _:raturbeständige En@tlegierung auf Hickel

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basis mit einem ungewöhnlich hohen Anteil und einer besonderen Kombination der J '-Mischkristallbildner Al, 5Di und Nb besonders verbesserte Eigenschaften erhält, wenn das lösungshärten bei relativ niedrigen Temperaturen durchgeführt wird.

Allgemein umfaßt die vorliegende Erfindung auch eine Voralterung der Legierungen vor dem lösungshärten. Wie sich gezeigt hat, werden die verbesserten Eigenschaften der Legierungen auch erhalten durch eine Vorfe . alterung in einem Temperaturbereich von etwa 84/5 - 960° (1550 - 1750° i¹). Beispielsweise können'die Verbesserten Eigenschaften der Legierung Nr. .8, die schon durch die vorbeschriebene Behandlung gegenüber bekannten Legierungen ein verbessertes Zugdehnungsverhalten und verbesserte i'estigkeitseigenschaften aufweist, durch besondere Behandlungsverfahren weitergesteigert werden.

Die Legierung nach Beispiel 8 wurde durch Walzen von stranggepreßtem Material in Stangenform mit einem Querschnitt von 6,35 x 9,52 mm (1,4" auf 3/8") gebracht. Die Stange wurde bei 1100° 0 (2000° F) homogenisiert und durch Luft gekühlt, um vor der Weiterbehandlung w ein gleichmäßiges Gefüge zu erhalten.

Gewöhnlich ist bei hochtemperaturbeständigen Nickellegierungen zuerst eine Lösungshärtung bei relativ hohen Temperaturen erforderlich, bevor die"Alterungsbehandlung durchgeführt wird. Eine Reihe von Proben der Legierung Kr. 8 wurde jedoch zuerst etwa einen Tag bei verschiedenen Temperaturen im Bereich von etwa 790 960° 0.(1450 - 1850° P) vorgealtert. Diese Proben wurden sodann bei relativ niedrigen Temperaturen von 1040 1150° C (1900 - 2100°.P) lösungsgehärtet, bevor sicn die eigentliche Alterung anschloß.

009840/1178 ' " ¹³ "

Ein Beispiel der ungewöhnlich verbesserten Datierstandfestigkeit, die durch, diese Behandlung erhalten wird, zeigt die Pig. 3. In diesem Beispiel wurde nach der Voralterung von 24 Stunden bei den gezeigten Temperaturen ein Lösungshärten bei 1100° C (2000° P) durchgeführt. Jede der Proben wurde zweimal gealtert, zuerst bei 594° 0 (1100° P) und dann bei 732° C (1350° P).

In einem anderen Beispiel wurde aus einer Legierung ITr, 8 ein 25,4 mm (1") dickes Schmiedestück vorbereitet* Dieses wurde bei etwa 900° C (1650° P) vorgealtert, sodann bei etwa 1100° C (2000° P) lösungsgehärtet und letztlich gealtert bei Temperaturen, wie im Zusammenhang mit Mg. 3 erwähnt. Die typischen Eigenschaften bei Zugbeanspruchung dieses Schmiedestücks zeigen die Kurven der Pig. 4* Zusätzlich wurden die 0,2$ Dehngrenze der erfindungsgemäßen Legierung verglichen mit zwei bekannten Mckelknetlegierung der Zusammensetzung nach Beispiel 13 und 14 in Tabelle III.

Zusätzlich wurden flache Schmiedestücke der vorgenannten Art von den erfindungsgemäßen Legierungen 9 und 10 vorbereitet. Nach dem Homogenisieren wurden Wärmebehandlungen und Versuche durchgeführt, die denjenigen der im Zusammenhang mit den Pig. 3 und 4 erwähnten entsprechen. Die Tabelle V zeigt die ausgezeichneten Werte beim Zugversuch bei 540° C (1000° P) der Legierungen 9 und 10, deren'Chromgehalt im Bereich der erfindungsgemäßen Werte niedrig liegt. Zusätzlich zu den hohen Pestigkeitseigenschaften ist eine ausgezeichnete Dehnbarkeit festzustellen, die das Ergebnis der besonderen Kombination der Legierungsbestandteile in Verbindung mit einer verbesserten Wärmebehandlung darstellt.

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tabelle V

540 G Zugbelastung

Festigkeiten kg/ana

Beispiel Grenzfestlgkelt 0,2 Dehngrenze längung Querschnitts

# abn. 5&

9 163 127 13,7 14,0

10 155 121 13,1 14,0

Wie leicht aus den Baten, der Fig. 3 und 4 zu erblicken ist, bezieht sich die Erfindung auf eine legierung mit beträchtlich verbesserten Zug- und Dauerstandfestigkeitseigenschaften als Ergebnis einer besonderen Zusammensetzung der Iiegierungsbestanäteile, einer Iiösuiigsiiärtung bei relativ niedrigen Temperaturen und vorzugsweise einer Voralterung vor dem Ifösungshärten.

Wie zuvor erwähnt wurde, ist es wichtig, daß der in der Legierung enthaltene Kohlenstoff in dem richtigen Mengenbereich vorliegen muß, damit sich stabile Karbide bilden. Das Vorliegen der geeigneten Karbide und die Menge der Karbide ist bedeutsam In bezug auf die Korngröße in den aufeinanderfolgenden Behandlungss^:fciifen. Ein. Kohlenstoffanteil von mehr als etwa 0,05 $ wirkt sich als Deoxydationsmittel aus.

Aus dem gleichen Grunde wie Kohlenstoff wird auch Zirkonium u.a. als Beoxydatlonsmittel beigegeben. Jedoch wirken sich hier Beigaben von mehr als 0,1 i> günstig in Richtung auf eine höhere Dehnbarkeit bei der ZeitStandfestigkeit aus.

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BADORiGfNAL

Kobalt wird einmal zur Yerbesserung der Bearbeitbarkeit und als Lösungshärter "beigegeben» Es wurde gefunden, daß Kobalt die Stabilität äer ^"-ffisclikristalle zu erhöhen vermag.

Cr wurde beigefügt, weil es die Bildung übersättigter Lösungen mit den in der Legierung vorhandenen Mengen der Härter Al, Ii Tind Mh erlaubt. Bainit wird die Lösbarkeit der ^'-Härter bewirkte Sr wird, im einem Mengenanteil von mindestens 9 $ benötigt, da hierdurch die Bildung einer wesentlichen Menge von ^^fs-Mischkristallen unterstützt wird.

Wie die vorstehenden Werte zeigten, "!begünstigt die Beigabe von Pe nicht das !Festigfceitsverlhalten. Im Gegenteil werden einige 3?estigkeitseigenscha£ten bei Temperaturen über 540° G <1ÖOO° 'S) nachteilig beeinflußt. Zudem begünstigt i"e die Bildung übertrieben großer Körner und anderer schädlicher interffietallisciaer Phasen«, Außerdem ergibt ein Eisenzusatz eine- Erhöhung der Sprödigkeit bei niederen und eine Verminderung eier Festigkeit bei hohen lemperaturen,

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8AD

Claims

■ ..- 16 - Patentansprüche

1. Nickelknetlegierung und daraus hergestellte Teile mit verbesserten Zugfestigkeits- und Dehnungseigenschaften und verbesserter Wärmedauerstandfestigkeit, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung im wesentlichen aus (Ln Gevt*%) 3- ¹J Jf Al, 2 -3,5 JS'Ti, 3 5 % Nb, Mo und W in einer derartigen Menge, daß alles Mo und die Hälfte des W in einem Bereich von 4 - 8 % liegt, 5 - 16 Jf- Co, 9 - 16 JE Cr, 0,05 - 0,25 % C, 0,005 - 0,03 % B, über 0,1 % Zr und der Rest aus Nickel mit seinen Verunreinigungen besteht und die Legierung bei 1040 -"115O⁰C lösungsgehärtet ist.

2.' Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie im wesentlichen (in Gew.?) 3 — ■ i» % Al, 2 - 3 % Ti, 3 - 5 JS Nb, 3 - 5 * Mo, *3 - 5 *■ W, 5 16 % Co, 13 - 16 56 Cr, 0,1 - 0,2 % C, 0,01 - 0,02 % B, 0,Ql - 0,1 % Zr aufweist und der Rest aus Nickel mit seinen Verunreinigungen besteht.

3· Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie im wesentlichen (in Gev.%) 3,3 - 3,7 % Al, 2,3 - 2,7 % Ti, 3,3 - 3,7 % Nb, 3,3 3,7 % Mo, 3,3 - 3,7 JS W, 7 -'9 Jf Co, 13 -15 JS Cr, O,13 0,17 % C, 0,03 - 0,07 % B, 0,03 - 0,07 % Zr aufweist und der Rest aus Nickel mit seinen Verunreinigungen besteht.

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