DE2005758C3

DE2005758C3 - Use of a nickel-molybdenum-aluminum cast alloy

Info

Publication number: DE2005758C3
Application number: DE19702005758
Authority: DE
Inventors: Douglas Hugh North Palm Beach Fla. Maxwell (V.St.A.)
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1969-02-19
Filing date: 1970-02-09
Publication date: 1976-01-29

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Nickel-Molybdan-Aluminium-GußlegieruQg als Werkstoff für Gegenstände, die sehr hohen Betriebstemperaturen bis 1204⁰C standhalten müssen. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung als Werkstoff für hitzebeständige Formen und Gesenke sowie für Hartmetallträger, die gegebenenfalls durch gerichtete Erstarrung hergestellt sind.The present invention relates to withstand to 1204 ⁰ C to the use of a nickel-molybdenum-aluminum GußlegieruQg as a material for articles which are very high operating temperatures. The invention also relates to the use as a material for heat-resistant molds and dies and for hard metal supports, which are optionally produced by directional solidification.

In der USA.-Patentschrift 25 42 962 wird eine Serie von Nickel-Aluminium-Legierungen beschrieben mit einem Zusammensetzungsbereich von 10 bis 35% Molybdän, Tantal, Wolfram und/oder Niob, 2,4 bis 12,1% Aluminium, bis zu 0,15% Kohlenstoff, Resi im wesentlichen Nickel. Dort ist im Anspruch 3 eine Legierung, bestehend aus 75,2% Nickel, 8,4% Aluminium, 15,8% Molybdän, bis zu 0,4% Eisen, 0,24% Silizium und 0,03% Kohlenstoff beschrieben, deren Eigenschaften bei Temperaturen von 815 C angegeben sind. Der Gegenstand der Erfindung ist jedoch durch diese US-PS weder vorbeschrieben noch nahegelegt worden.In the USA patent specification 25 42 962 a series of nickel-aluminum alloys is described with a composition range of 10 to 35% molybdenum, tantalum, tungsten and / or niobium, 2.4 to 12.1% aluminum, up to 0.15% carbon, Resi essentially nickel. There is one in claim 3 Alloy, consisting of 75.2% nickel, 8.4% aluminum, 15.8% molybdenum, up to 0.4% iron, 0.24% Silicon and 0.03% carbon are described, the properties of which are given at temperatures of 815 C. are. However, the subject matter of the invention is neither described nor suggested by this US Pat been.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Nickel - Molybdän -Aluminium - Gußlegierung, bestehend aus 17.5 bis 18,5% Molybdän, 7,75 bis 8,25% Aluminium, bis zu 0,05% Kohlenstoff, Rest Nickel, als Werkstoff für Gegenstände, die sehr hohen Betriebstemperaturen bis 1204 C standhalten müssen.The invention relates to the use of a nickel-molybdenum-aluminum cast alloy, consisting of 17.5 to 18.5% molybdenum, 7.75 to 8.25% aluminum, up to 0.05% carbon, remainder Nickel, as a material for objects that have to withstand very high operating temperatures of up to 1204 C.

Eine spezielle Ausführungsform ist die Verwendung einer Nickel - Molybdän -Aluminium - Gußlegierung, bestehend aus 17,5 bis 18,5% Molybdän, 7,75 bis 8,25% Aluminium, bis zu 0,05% Kohlenstoff, Rest Nickel, als Werkstoff für hitzebeständige Formen und Gesenke sowie für Hartmetallträger.A special embodiment is the use of a nickel-molybdenum-aluminum cast alloy, consisting of 17.5 to 18.5% molybdenum, 7.75 to 8.25% aluminum, up to 0.05% carbon, remainder Nickel, as a material for heat-resistant molds and dies as well as for hard metal carriers.

Eine weitere Ausführungsform betrifft die Verwendung einer Legierung der vorstehend angegebenen Zusammensetzung für Gegenstände, die gerichtet erstarrt sind, für die vorstehend genannten Zwecke.Another embodiment relates to the use of an alloy of the ones indicated above Composition for objects which have been directionally solidified for the aforementioned purposes.

Weiterhin ist die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung zur Aufnahme von bis zu 1 % reaktiven Metallen geeignet, wie Yttrium, Scandium und Lantl an. welche häufig benutzt werden, um die Beständigkeit gegen Oxydation-Erosion zu verbessern. Außerdem kann sie bis zu 0,20% Mangan, bis zu 0,20% Silizium, bis zu 0,015% Schwefel, bis zu 0.35% Eisen und bis zu 0,10% Kupfer enthalten.Furthermore, the alloy to be used according to the invention is reactive to absorb up to 1% Metals like yttrium, scandium and lantl. which are often used to indicate persistence to improve against oxidation-erosion. It can also contain up to 0.20% manganese, up to 0.20% Contains silicon, up to 0.015% sulfur, up to 0.35% iron and up to 0.10% copper.

F i g. 1 zeigt eine grafische Darstellung des Zeitstandverhaltens der eifindungsgemäß zu verwendenden Nickel-Molybdän-Aluminium-Gußlcgicrung bei 982° C und 1050 kg cm² als Funktion ihres Molybdän- und Aluminium-Gehaltes und ihre Beziehunti /u-F i g. 2 ist ein grafischer Vergleich der zu verwendenden Legierung mit der herkömmlichen MAR M200-Lcierung im gerichtet erstarrten Zustand bei derF i g. 1 shows a graphical representation of the creep behavior of the nickel-molybdenum-aluminum casting to be used according to the invention at 982 ° C. and 1050 kg cm ² as a function of its molybdenum and aluminum content and their relationship. FIG. 2 is a graphic comparison of the alloy to be used with the conventional MAR M200 alloy in the directionally solidified state in FIG

Prüfung der f-%-Kriechgrenze bei verschiedenen Temperaturen. Die MAR M 200-Legierung hat folgende Zusammensetzung: 9% Cr, 10% Co, 2% Ti, 5% Al, 12,5% W,0,15% C, 1 % Nb, 0,015% B,0,025% Zr und Rest Nickel.Testing of the f% creep limit at different temperatures. The MAR M 200 alloy has the following composition: 9% Cr, 10% Co, 2% Ti, 5% Al, 12.5% W, 0.15% C, 1% Nb, 0.015% B, 0.025% Zr and Remainder nickel.

Fig. 3 zeigt in überzeugender Weise den Effekt der gerichteten Erstarrung bei der 1204°C-Kriechgrenze der Nickel-Molybdän-Aluminium-Legierungen (nicht zu der Erfindung gehörig).Fig. 3 shows convincingly the effect of Directional solidification at the 1204 ° C creep limit of the nickel-molybdenum-aluminum alloys (not belonging to the invention).

Nachfolgend werden die erfindungsgemäß zu ver-The following are the methods to be used according to the invention

wendenden Legierungen als Ni-18 Mo-8 Al-Legierungen bezeichnet.turning alloys as Ni-18 Mo-8 Al alloys designated.

Bei einer Nominalzusammensetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Nickel-Molybdän-Aluminium-Gußlegierung von 18% Molybdän, 8% AIu-With a nominal composition of the nickel-molybdenum-aluminum cast alloy to be used according to the invention of 18% molybdenum, 8% aluminum

minium. Rest im wesentlichen Nickel und innerhalb der Bereiche von 17,5 bis 18,5% Molybdän, 7,75 bis 8,25% Aluminium, bis zu 0,05% Kohlenstoff, Rest Nickel, besitzen diese Legierungen eine Dispersion der die Verfestigung bewirkenden /-Nickelaluminid-Aus-minium. The remainder is essentially nickel and within the ranges of 17.5 to 18.5 percent molybdenum, 7.75 to 8.25% aluminum, up to 0.05% carbon, the remainder nickel, these alloys have a dispersion of the solidification causing / nickel aluminide composition

scheidung, Ni₃Al mit etwa 85 Volumprozent in einer festen Lösung aus Nickel und Molybdän.divorce, Ni ₃ Al with about 85 percent by volume in a solid solution of nickel and molybdenum.

Der extrem kritische Zusammenhang der Molybdän- und Aluminium-Komponenten dieser Legierung werden durch die F i g. 1 außerordentlich anschaulich und noch zusätzlich durch die folgende Tabelle 1 verdeutlicht. The extremely critical relationship between the molybdenum and aluminum components of this alloy are shown by FIG. 1 is extremely clear and also illustrated by the following table 1.

Tabelle 1
Bruchlebensdauer in StundenTable 1
Breaking life in hours

Z-usamnicnsczunüZ-usamnicnsczunü ΛΙΛΙ CC. '«"! C'«"! C HW3 CHW3 C 1204 C1204 C GewichtsprozentWeight percent 6.256.25 0.020.02 K).^ kg·K). ^ Kg ^l)14kg ^l ) 14kg 457 kg457 kg 7,57.5 0,020.02 cnrcnr cnrcnr cm² cm ² 5555 MoMon 8,138.13 0,020.02 1818th 9.09.0 0.020.02 968 +968 + 120120 1,01.0 1818th 300300 1515th 15.015.0 6060 1818th 394,7394.7 45.745.7 33,733.7 1818th 3,63.6 7.47.4

Wie deutlich durch die Daten in Tabelle 1 bewiesen wird, wird die Zeitstandfestigkeit der zu verwendenden Legierungen wesentlich durch den Molybdän- und Aluminiumgehalt in der Legierung, besonders in der Kombination beeinflußt. Bei niedrigen Aluminium-As clearly evidenced by the data in Table 1 the creep rupture strength of the alloys to be used is essentially determined by the molybdenum and Aluminum content in the alloy, especially in the combination. With low aluminum

gehalten sind die Hochtemperatureigenschaften der Legierung verschlechtert ausgebildet mit deutlicher Änderung, so daß bei 1204° C die Legierung jeder brauchbaren Festigkeit vollständig entbehrt. Dies ist in dem Sinne ungewöhnlich, daß eine relativ geringlugige Herabsetzung der niedrigschmelzenden Komponente in der Legierung drastisch ihre Hochtemperaturfestigkeit beeinflußt Genauere Untersuchungen des Phänomens ergeben, daß bei niedrigen Aluminiumgehalten die -'-Ausscheidungen bei niedrigeren Temperaturen aufgelöst sind.the high-temperature properties of the alloy are kept worsened with more pronounced Change, so that at 1204 ° C the alloy completely lacks any useful strength. This is unusual in the sense that a relatively minor reduction in the low melting point component in the alloy drastically affects its high-temperature strength. Closer investigations of the phenomenon show that at low aluminum contents the -'- precipitates at lower Temperatures are resolved.

Bei den höheren Aluminiumgehalten, beispielsweise 9%, ist die Zeitstandfestigkeit der Legierung deutlich herabgesetzt, und zwar bei allen Temperaturen im Vergleich zur erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung. Das Ausmaß des Festigkeitsabfalles, der mit solch kleiner Erhöhung im Aluminiumgehalt bewirkt wird, wird als direkte Funktion der überführung von mindestens einem Teil des hochfesten -/-AIuminids, Ni₃Al zu dem weniger feste.) /i-Aluminid, NiAI angenommen. Unter Bezugnahme auf den Molybdängehalt der Legierung ist aus F i g. 1 ersichtlich, daß kritische Grenzen in der Zusammensetzung der Legierung bestehen, insbesondere in bezug auf das Verhältnis von Molybdän zu Aluminium. Bei Molybdängehalten, die niedriger liegen als 17,5%, ist der Molybdängehalt unzureichend für die entsprechende feste Lösung. Bei höheren Molybdängehalten als 18,5% ist die Legierung empfindlich für die Bildung von spröden intermetallischen Phasen.At the higher aluminum contents, for example 9%, the creep rupture strength of the alloy is significantly reduced, namely at all temperatures compared to the alloy to be used according to the invention. The extent of the drop in strength caused with such a small increase in the aluminum content is assumed to be a direct function of the conversion of at least a portion of the high strength - / - aluminide, Ni ₃ Al to the less solid.) / I-aluminide, NiAI. Referring to the molybdenum content of the alloy, FIG. 1 shows that there are critical limits in the composition of the alloy, in particular with regard to the ratio of molybdenum to aluminum. If the molybdenum content is lower than 17.5%, the molybdenum content is insufficient for the corresponding solid solution. If the molybdenum content is higher than 18.5%, the alloy is sensitive to the formation of brittle intermetallic phases.

Kohlenstoff oder die Abwesenheit von Kohlenstoff spielt in der vorliegenden Legierung ebenfalls eine ziemlich kritische Rolle, besonders bei säulenförmigem Gefügeaufbau oder bei Einkristall-Formen. Bei solchen Teilen, die nach herkömmlichen Gießtechniken hergestellt werden, ergibt sich im wesentlichen ein gleichachsiges Mikrogefüge. Kohlenstoff im Bereich von etwa 0,03 bis 0,05% ist vorteilhaft, um gute Kriechfestigkeit zu erzielen. Bei Teilen, die aus gerichtet er-Carbon, or the absence of carbon, also plays a role in the present alloy quite critical role, especially with columnar structures or with single crystal shapes. at those parts made by conventional casting techniques essentially result in one equiaxed microstructure. Carbon in the range of about 0.03 to 0.05% is beneficial to good creep resistance to achieve. For parts that are aligned

starrtem Guß bestehen, ist der Kohlenstoffgehalt notwendigerweise gering, um das Auftreten der M₆C-Ty p-Carbide einzuschränken. Diese Carbide erreichen eine beachtliche Größe bei dem gerichteten erstarrten Guß, und zwar wegen der relativ langsamen Erstarrungsgeschwindigkeiten, die hiermit normalerweise verbunden sind. Diese gebildeten Carbide sind einem Aufspalten während des Erstarrens unterworfen worden oder verursachen Fehlstellen durch Brechen während des Gebrauchs. In bezug auf das säulenförmige Gefüge oder die Einkristallform der Legierung sind die Korngrenzen entweder in der Richtung der angewendeten Spannung angeordnet oder sind tatsächlich nicht anwesend, so daß die Gegenwart von Kohlenstoff für die Kriechfestigkeit nicht erforderlieh ist.consist of rigid cast, the carbon content is necessarily low in order to limit the occurrence of M ₆ C-type carbides. These carbides attain considerable size in directional solidified cast because of the relatively slow solidification rates normally associated with them. These formed carbides have undergone splitting during solidification or cause voids by breaking during use. With respect to the columnar structure or the single crystal form of the alloy, the grain boundaries are either located in the direction of the applied stress or are actually absent so that the presence of carbon is not required for creep resistance.

In der Serie von Untersuchungen, die 24 gerichtet erstarrte Prüfstäbe mit der Bezeichnung F-3367 und F-3368 betreffen, wurden die folgenden Beobachtungen getroffen. Die tatsächliche chemische Zusammenselzung dieser Prüfstäbe ist in Tabelle 2 angegeben.In the series of investigations, the 24 directional solidified test rods with the designation F-3367 and F-3368, the following observations were made. The actual chemical composition this test rod is given in Table 2.

Tabelle 2Table 2 ΛΙΛΙ MoMon CC. NiNi GußbezeichCast designation <%l<% l (%)(%) (%)(%) nungtion 7.577.57 17,717.7 0,010.01 Restrest F-3367F-3367 6.426.42 18.018.0 0,0060.006 Restrest F-3368F-3368

Beide Legierungszusammensetzungen enthielten eine Niekel-Eutektikum-Phase im Bereich der /'-Ausscheidung (Ni₃Al) und einer '/-festen Lösung (Ni, Mo, Al). Die Zusammensetzung der Euteklikum-Phase wurde mit 39% Molybdän, 4% Aluminium und Rest Nickel ermittelt. Jedoch war metallurgisch gesehen keine bemerkenswerte Differenz zwischen den beiden Proben, abgesehen von der fast vollständigen Abwesenheit der Eutektikums-Phase in der mit F-3368 (mit niedrigem Aluminiumgchalt) bezeichneten Legierung. Both alloy compositions contained a Niekel eutectic phase in the area of the / 'precipitation (Ni ₃ Al) and a' / -solid solution (Ni, Mo, Al). The composition of the Euteklikum phase was determined to be 39% molybdenum, 4% aluminum and the remainder nickel. However, metallurgically there was no noticeable difference between the two samples other than the almost complete absence of the eutectic phase in the alloy designated F-3368 (low aluminum content).

Es ist aus den Tabellen 3 bis 5 ersichtlich, daß die Eigenschaften der Nickel-Molybdän-Aluminium-Legierungen ungewöhnlich stark durch die Legierungszusammcnsetzung beeinflußt werden. Eine Anzahl von Legierungsschmelzen mit einer Variation dci Zusammensetzung wurde hergestellt und deren Ergebnisse in den Tabellen 3 bis 5 zusammengefaßt.It can be seen from Tables 3 to 5 that the Properties of the nickel-molybdenum-aluminum alloys unusually strong due to the alloy composition to be influenced. A number of alloy melts with a variation dci Composition was prepared and its results are summarized in Tables 3-5.

Tabelle 3
Legierungs-ZusammensetzungTable 3
Alloy Composition

l-.lcmcntl-.lcmcnt

Legierung ΛAlloy Λ lsilsi Restrest II.1II.1 Legierung BAlloy B lsilsi Restrest 9.39.3 Legierung CAlloy C Legierung I)Alloy I) lsilsi Restrest 7.77.7 SollShould Zusammensetzungcomposition 18.518.5 SollShould /usainmeiisel/iing/ usainmeiisel / iing 18.018.0 Soll lsiShould lsi SollShould /usanimensel/uti!;/ usanimensel / uti !; 12.012.0 1212th 1010 /.llSiimilHMlsel/lllli!/.llSiimilHMlsel/lllli! SS. 1818th 1818th 8 7.98 7.9 1212th 18 18.018 18.0 Restrest

ι «j υ ι «j υ

Table 4

Mechanische Eigenschaften von vier Ni-Mo-Al-Guß-LegicrungcnMechanical properties of four Ni-Mo-Al-cast alloys

Legierungalloy

Ni-12Al-18MoNi-12Al-18Mo

N1-IOAI-I8M0N1-IOAI-I8M0

N1-8AI-I8M0N1-8AI-I8M0

Ni-8Al-12MoNi-8Al-12Mo

TesiTesi l'esligkcitswcrtcl'esligkcitswcrtc ZugfestigTensile strength Dehnungstrain TesiTesi /eilslaiu/ eilslaiu .!verhallen.! lapse Dehnungstrain GulihiirtcGulihiirtc Temp.Temp. 0.2%0.2% keitspeed Temp.Temp. Stundenhours DehnStretch his /umhis / at grenzeborder Ikg curlIkg curl Bruchfracture I C)I C) (kg cnr)(kg cnr) 8 0908 090 (%>(%> ( <■') ( <■ ') (kg cur)(kg cur) (%>(%> 21,121.1 59805980 8 1608 160 2,02.0 982982 10501050 0,80.8 9,79.7 21,121.1 61646164 8 9728 972 2,02.0 538538 79377937 7 6607 660 2,02.0 760760 60806080 4 0244024 10931093 420420 36,036.0 982982 1 9771 977 3,03.0 10931093 18511851 1 6271 627 5,55.5 10931093 8 6758 675 5,05.0 10241024 210210 1.71.7 24,024.0 21,121.1 52915291 8 5908 590 4,04.0 982982 105105 6,36.3 4,84.8 21,121.1 54245424 9 4559 455 3,53.5 538538 69046904 8 2118 211 3,53.5 10931093 420420 10,310.3 15,415.4 760760 66386638 4 6684,668 2,52.5 32,232.2 982982 41804180 2 9342,934 3,03.0 12041204 210210 12,012.0 6,16.1 10931093 23742374 2 9272,927 7,57.5 10931093 21612161 11 50111 501 7,07.0 21,121.1 70457045 9 8549 854 3,53.5 760760 59805980 10,310.3 2,42.4 21,121.1 72137213 11 41011 410 8,08.0 538538 85108510 10 11610 116 8,58.5 982982 10501050 118,2118.2 4,64.6 760760 78007800 5 9545,954 3,53.5 982982 10501050 92,592.5 4.34.3 37,837.8 982982 51305130 4 8014 801 4,54.5 10931093 34503450 4 5214,521 5,05.0 10931093 562562 28.328.3 4.44.4 10931093 39983998 I 788I 788 5,55.5 10931093 562562 37,437.4 1,71.7 12041204 11811181 9 8509 850 15,015.0 12041204 210210 16,116.1 5,75.7 21,121.1 55975597 9 5609 560 17,517.5 982982 10501050 16,816.8 0,760.76 21,121.1 55975597 7 8607 860 15,515.5 538538 69816981 7 6497 649 5,55.5 10931093 562562 7,27.2 2,62.6 760760 74517451 4 4814,481 1,01.0 27,227.2 982982 3 4803 480 12041204 210210 10,810.8 3,63.6 10931093 30273027 1.01.0

Table 5

RT R_c-Härte nach Wärmebehandlung für die Legierungen A, B, C und DRT R _c hardness after heat treatment for alloys A, B, C and D

Legierungalloy

Als GuB BedingungAs a GuB condition

abge- abgeschreckt schreckt von von 1177 C 12«) Cdeterred from deterred by 1177 C 12 «) C

A Ni 12Al 18 Mo 36,0A Ni 12Al 18 Mo 36.0

B Ni 10 Al· 18Mo 32,2B Ni 10 Al 18Mo 32.2

C Ni 8Al 18Mo 37.8C Ni 8Al 18Mo 37.8

D Ni 8Al 12Mo 27.2D Ni 8Al 12Mo 27.2

35,035.0 36.136.1 29,529.5 36,136.1 37,037.0 39.039.0 28.628.6 34,034.0

table

Effekt der Wärmebehandlung von Ni—18 Mo- 8AlEffect of heat treatment of Ni-18 Mo-8Al

Festigkeitswerte Bedingung Temp.Strength values condition temp.

0,2-%- Zugfestigkeit Dehngrenze kg cnr %0.2% tensile strength yield strength kg cnr%

Dehnungstrain

( C)(C)

Als Guß 982As a cast 982

Abgeschreckt 982 von 1232 C 65 25 C/hAbküh- 982 lungsgeschwindigkeit von
1260 CQuenched 982 from 1232 C 65 25 C / h Cooling rate 982 from
1260 C

5130 64375130 6437

5954 72065954 7206

4654 51374654 5137

4.5 4.04.5 4.0

5.55.5

Bedingungcondition

Zcitslunil verhüllenCover up Zcitslunil

Tesi
Tcmp.Tesi
Tcmp.

( Cl(Cl

Iki; cm")Iki; cm")

Stunden
bis zum
Bruchhours
until
fracture

festigkeit dieser Legierungen bei 1204⁰C in F i g.strength of these alloys at 1204 ^° C. in FIG.

wiedergegeben ist.is reproduced.

% Zusätzlich ließ man zwölf Prüfstäbe gerichtet erDehnung starren mit der in der Tabelle 8 angegebenen chemi-% In addition, twelve test rods were allowed to stiffen in a directional elongation with the chemical

sehen Zusammensetzung:see composition:

table

Als Guß 1093 5W) 28,3 4.4As cast 1093 5W) 28.3 4.4

Als Guß 1093 560 37,4 1,7As a cast 1093 560 37.4 1.7

Abgeschreckt 1093 560 32,4 5,1
von 1260 CDeterred 1,093 560 32.4 5.1
from 1260 C

Abgeschreckt 1093 560 31,5 2,8
von 1260 CDeterred 1,093 560 31.5 2.8
from 1260 C

25 C/hAbküh- 1093 560 27,5 7,8
lungsgeschwindigkeit von
1260 C25 C / h cooling 1093 560 27.5 7.8
speed of
1260 C

Table 7

Sehlagbiegczähigkeits- und Kerbschlagzähigkeitseigenschaften für Ni 18 Mo -8 AI-Gußlegierung Kleinen!Impact resistance and impact strength properties for Ni 18 Mo -8 AI cast alloy little ones!

IOIO

AlAl

MoMon

S
Si
Mg FeS.
Si
Mg Fe

*> Co Ni*> Co Ni

Test Temp.Test temp. Schlagbicge/äliigkcilSchlagbicge / äliigkcil KcrbschlugziihigkeitCritical efficiency CC)CC) (mkp)(mkp) (mkp)(mkp) 21,121.1 6,9156,915 1,2451.245 21,121.1 7.3997,399 982982 11,06411.064 1.2451,245

Legierung C zeigte die besten Gesamteigenschaften mit brauchbarem Zeitstandsverhalten bis 1204 "C. Die Legierungen A, B und D wurden als nicht zufriedenstellend festgestellt, da entweder zu geringe Kriechfestigkeit und/oder Duktilität vorlag. Die Legierung C zeigte ein besonderes Verhalten bei der Homogenisierungsglühbehandlung bei 1232 bis 1260 C; bei diesen erhöhten Temperaturen war die Kriechfestigkeit ausgeprägt erhöht gegenüber den Gußzuslandsei genschaften. DasZeitstandverhalten andererseits schien nicht durch eine hohe Homogenisationsglühbehandlung beeinflußt zu werden. Legierung C zeigte weiterhin ausgezeichnete Eigenschaften für das Auftragen einer Hartmetallauflage, denn ihre Härte, welche nach dem Abschrecken beobachtet wurde, war ausgeprägt höher als ihre Härle im Gußzusland. Zusammengefaßt zeigen die Ergebnisse, daß die Ni-18Mo—Al-Legierung herausragt, auffallende Kriechfestigkeit im Bereich von 760 bis 1204⁰C besitzt, ferner ist auch das Zeitstandverhalten im Bereich von 1093 bis 1204 C für den praktischen Gebrauch vorteilhaft.Alloy C showed the best overall properties with useful creep behavior up to 1204 "C. Alloys A, B and D were found to be unsatisfactory because either the creep strength and / or ductility was too low. Alloy C showed particular behavior in the homogenization annealing treatment at 1232 up to 1260 C; at these elevated temperatures the creep resistance was markedly increased compared to the casting properties. On the other hand, the creep behavior did not seem to be influenced by a high homogenization annealing treatment. Alloy C also showed excellent properties for applying a hard metal coating, because its hardness, which after quenching was observed was marked higher than their Härle in Gußzusland. in summary, the results show that the Ni-18Mo-Al alloy protrudes, has striking creep strength in the range 760-1204 ⁰ C, furthermore, also the creep behavior in the field vo n 1093 to 1204 C advantageous for practical use.

Prüfungen der Legierung im Gußzustand oder im gleichachsigen Zustand zeigten, daß das Zeitstandverhalten und die Duktilität primär gesteuert werden durch die Fähigkeit der Korngrenzen, gegen Einreißen und Gleiten widerstandsfähig zu sein. In der Ni—18Mo—8A1-Legierung war nur ein Bruchteil bei der Prüfung beschädigt worden, wobei dies während des Testes auf eine plastische Deformation des Kornaufbaus selbst zurückgeführt werden konnte. Bei dem gerichtet erstarrten Guß wurde die Prüfung mit Werkslücken aus den F-3367-Proben durchgeführt, wobei der Effekt der gerichteten Erstarrung auf die Kriech-35 Tests of the alloy in the as-cast state or in the equiaxed state showed that the creep behavior and ductility are primarily controlled by the ability of the grain boundaries to be resistant to tearing and sliding. In the Ni-18Mo-8A1 alloy was only a fraction the test was damaged, this being due to plastic deformation of the grain structure during the test could be traced back. In the case of the directionally solidified cast, the test was carried out with gaps in the factory from the F-3367 samples, the effect of directional solidification on the creep 35

4040

8,0 18,26 0,01 0,003 0,05 0.05 0,05 0,05 Rest8.0 18.26 0.01 0.003 0.05 0.05 0.05 0.05 remainder

Diese Legierung (vgl. Tabelle 8), welche ohne Schutzüberzug an der Luft geprüft wurde, zeigt« Festigkeits- und Kriechbrucheigenschaften, die in der Tabellen 9 und 10 dargestellt sind.This alloy (see Table 8), which was tested in air without a protective coating, shows « Strength and creep rupture properties shown in Tables 9 and 10.

Tabelle FestigkeitseigenschaftenTable of strength properties

Temp. CC)Temp. CC)

RTRT

538538

760760

982 1093 1204982 1093 1204

0.2% Dehngrenze 0.2% yield strength

(kg/cm²)(kg / cm ² )

1010

1313th

66th

33

11

Zugfestigkeit tensile strenght

Dehnungstrain

(kg/cm²) (%)(kg / cm ² ) (%)

1111th

1313th

66th

33

22

5.0 4,5 1,5 3.0 3,0 13,05.0 4.5 1.5 3.0 3.0 13.0

Einschnürung Constriction

3,63.6

7,4 0,8 2,9 1,67.4 0.8 2.9 1.6

32,732.7

table

ZeitstandfestigkeitCreep strength

5555

6060

Bedingung condition

H. T. HT. H. T. H. T. H. T. H. T. A.C. H. T. HT. HT. HT. HT.H. T. HT. H. T. H. T. H. T. H. T. A.C. H. T. HT. HT. HT. HT.

Temp. Γ C)Temp. Γ C)

760760

982982

10381038

10931093

11491149

12041204

Spannung voltage

(kg/cm²)(kg / cm ² )

59805980

10501050

14101410

17601760

15801580

633633

914914

562562

703703

352352

457457

Stunden bis 1% DehnungHours up to 1% elongation

110110

4141

84 584 5

27 35 43 55 1227 35 43 55 12

52,3 394.7 105,452.3 394.7 105.4

21,821.8

9,09.0

191,8191.8

35.535.5

49.3 186.5 107.5 109.549.3 186.5 107.5 109.5

33.733.7

Stunden bis zum BruchHours to break

1,9 14,5 10,5 11.4 15,6 10.0 36,2 12.61.9 14.5 10.5 11.4 15.6 10.0 36.2 12.6

8,18.1

8,58.5

11.911.9

16.416.4

509685/1509685/1

H. T. bedeutet Wärmebehandlung unter Argon bei 1260 C während 2 Stunden und Abkühlung an Luft. A. C. bedeutet im Gußzustand.H. T. means heat treatment under argon at 1260 C for 2 hours and cooling in air. A. C. means in the as-cast state.

1010

lline vergleichende Zusammenfassung von verschiedenen Materialien in verschiedenen metallurgischen Zuständen wird in der Tabelle 11 dargestellt.lline comparative summary of different Materials in different metallurgical states are shown in Table 11.

table

Legierungalloy Bruch-Fracture- Stundenhours lcbcnsdnucrlcbcnsdnucr KW? CKW? C. I 204 C I 204 C ^l)14 kg.-crn' ^l ) 14 kg.-crn ' 352 Ιιμ cm352 Ιιμ cm Ni -18 Mo-8AlNi -18 Mo-8Al 4848 230230 (säulenförmiges Korn)(columnar grain) Ni- 18Mo- 8AlNi-18Mo- 8Al 2,02.0 ι,οι, ο (gleichachsig)(equiaxed) MAR M 200MAR M 200 2020th <(),l<(), l (säulenförmiges Korn)(columnar grain) IN 100IN 100 IOIO 00 WI 52WI 52 <0,5<0.5 <(),!<() ,! MAR M 302MAR M 302 1,01.0 <0.1<0.1

In einem zusätzlichen Prüfungsprogramm wurde die Ni—I8M0—8A1-Legierung mit einem überzug geprüft, um zu bestimmen, ob entweder die Bedingungen, unter denen der Überzug aufgebracht wurde oder eine darauffolgende Diffusion der Uberzugselemente irgendwelche nachteilige Einflüsse auf das Legierungssubstrat ausüben würde, überzogene Probestücke (chrommodifizierte Aluminide) wurden bei 982 und 1093"C geprüft und zeigten keine schädlichen Einflüsse des verwendeten Überzuges, sondern eine verbesserte Bruchlebensdauer.In an additional test program, the Ni-18M0-8A1 alloy with a coating was tested to determine whether either the conditions under which the coating was applied or subsequent diffusion of the coating elements would have any adverse effect on the alloy substrate, coated coupons (Chromodified aluminides) were tested at 982 and 1093 " C and showed no harmful effects of the coating used, but rather an improved breaking life.

Bei Betrachtung der vorhergehenden Ausführungen und innerhalb der aufgezeigten Grenzen der Legierungszusammenselzung kann bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung erkannt werden, daß sie besondere Eigenschaften besitzt, welche diese besonders als Werkstoff für hitzebesländige Formen und Gesenke sowie für Hartmetallträger erscheinen lassen.When considering the preceding statements and within the indicated limits of the alloy composition In the case of the alloy to be used according to the invention, it can be recognized that it has special properties, which these especially appear as a material for molds and dies exposed to heat and for hard metal supports.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1, use of a nickel-molybdenum-aluminum casting alloy, consisting of 17.5 to 18.5% MolyMän, 7.75 to 8.25% aluminum, up to 0.05% carbon, the remainder nickel, as a material for objects, must withstand the very high operating temperatures of up to 1204 ^{0 C.}

2. Use of a cast nickel-molybdenum-aluminum alloy, consisting of 17.5 to 185% molybdenum, 7.75 to 8.25% aluminum, up to to 0. Q5% carbon, remainder nickel, as material for heat-resistant © molds and dies as well as for hard metal carriers.

3. Use of an alloy of the composition specified in claims 1 and 2 for objects, which are directionally solidified for the purposes mentioned io claim 1 or 2.