DE2056950A1

DE2056950A1 - Nickellegierung

Info

Publication number: DE2056950A1
Application number: DE19702056950
Authority: DE
Inventors: John Arlington Heights 111 Hockin (V St A) C22c39 16
Original assignee: MARTIN METALS CO
Current assignee: MARTIN METALS CO
Priority date: 1969-11-19
Filing date: 1970-11-19
Publication date: 1971-05-27
Also published as: US3677748A; GB1332710A

Description

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dannenberg

DR.V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

Oase ΒΔ-15522 Hn/fr

Martin Metals Company 250 North Twelfth Street, Wheeling, Illinois/USA

"Nickellegierung¹

Die Erfindung betrifft eine Legierung, insbesondere eine Legierung auf Nickelbasis mit einer verbesserten Hochtemperaturfestigkeit sowie einer verbesserten Duktilität bei Muldentemperaturen, z. B. bei etwa 76O⁰C.

In der Patentanmeldung P 20 34· 608,1 sind Legierungen beschrieben und beansprucht, die in gegossenem Zustand verbesserte Duktilitätseigenschaften bei Muldentemperaturen aufweisen. Diese Legierungen weisenals wesentliche neue Merkmale eine allgemein ausgewogene Zusammensetzung und einen Hafniumgehalt von etwa 0,8 bis etwa 5 Gew.-% auf.

Es wurde nun gefunden, daß besonders vorteilhafte Legierungen erhalten werden können, indem man die Bereiche der Legierungselemente speziell einschränkt und aufeinander abstimmt, wobei neue, höchst vorteilhafte Legierungen entstehen.

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-«►2 -

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, neue, höchst vorteilhafte Legierungen anzugeben. Bin weiteres Ziel der Erfindung bes|g|jt darin, neue, höchst vorteilhafte Gießlinge aus ja±ssksx neuen Legierungen herzustellen. Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Legierungen auf Nickelbasi?, die im wesentlichen aus den in der nachfolgenden Tabelle I in Gew.% angegebenen Elementen bestehen.

Tabelle

Element	Allgem. Bereich	8.5 %	Bevorzugter Bereich	8 %
Chrom	7.5 % bis	10.5 %	etwa	10 %
Kobalt	9.5 % bis	0.13%	etwa-	0.1 %
G	0.08% bis	6.5 %	etwa	4 %
Mo	3 % bis	4.5 %	etwa	4.25 %
Ta	4 % bis	6.25%	etwa	6 %
Al	5,75% bis	1.2 %	etwa	1 %
Ti	0.8 % bis	3 %	etwa	2 %
W	0.75% bis	3 %	etwa	1.5 %
Hf	0.8 % bis	0.1 %	etwa	0.08 %
Zr	0.05% bis	0.02%	etwa	0.015 %
B	0.01% bis	liehen	etwa
Ni	im we sent	St	Rest
	der Re

Legierungen mit einer Zusammensetzung innerhalb des in der vorstehenden Tabelle I angegebenen Bereiches werden im wesentliohen durch Vakuumschmelzen und -Gießen hergestellt und sie sind besonders ausgewogen, so daß die Summe der Gew.%-Sätze von Molybdän plus Wolfram insgesamt etwa 5 bis

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etwa 7,25 % und die Summe der G-ew.%-Sätze von Titan plus Aluminium insgesamt etwa 7 % betragen. Gewünschtenfalls kann in die Legierungen mehr Hainium, beispielsweise bis zu 5 %i tmd mehr Zirkonium, beispielsweise bis zu 0,5 % eingearbeitet werden. Die Legierungen werden vorzugsweise_t wie in der Patentanmeldung P 20 34 607.O angegeben, gegossen, Bs ist auch von Vorteil, die maximalen Verunreinigungen und die Spurenelemente*in den erfindungsgemäßen Erfindungen auf etwa 0,1 bis 0,2 % zu beschränken.

Spezielle Beispiele für erfindungsgemäße Legierungen und eine Legierung "A", wie sie in der Patentanmeldung P 20 34 608.1 beschrieben ist, sind in der folgenden Tabelle II angegeben.

T a b e lie

II

Element	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Legierung "A"
Aluminium	6.00	6.00	6.00	6.00
Bor	0.015	0.015	0.015	0.015
Kohlenstoff	0.10	0.10	0.10	0.10
Kobalt	10.00	10.00	10.00	10.00
Chrom	8.00	8.00	8.00	8.00
Molybdän	5.00	4.00	3.00	6.00
Nickel	Rest	Rest	Rest	Rest
Tantal	4.25	4.25	4.25	4.25
Titan	1.00	1.00	1.00	1.00
Wolfram	1.00	2.00	3.00	<0.10
Zirkonium	0.075	0.075	0.075	0.075
Hainium	1.50	I.50	I.50	I.50

Die Legierungen in der Tabelle II wurden zu Proben gegossen und auf gleiche Art und Weise behandelt. Die Testproben wurden verschiedenen Test unterzogen, die dabei erhaltene^ Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen III und IV angegeben.

* (tramp elements)

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Tests Die Tabelle III enthält die Ergebnisse der ZugfestigiceitsAsei Raumtemperatur.

Tabelle III

Legierung Beisp. 1 Beisp.1 Beisp.2 Beisp.2 Beisp.3 Beisp.3 Leg."A"

äußerste

Zugfestigkeit 11-1 117 111 114 118 120 109 in kg/W² (ksi) (15 7£) (166.2) (157.9) (163.0) (167.0) (169.9) (154.0)

Ο.25έ Streckgrenz· 88 83 88 88 89 85 83

in kg/nm² (kei) (125.5) (118.2) (125.8) (125.6) (126.6) (120.6) (118.0)

^ Dehnung (#) 8.5 13*0 9.0 10.0 - 13.0 9.5

σ? Verringerung d.

Pläche (56) ⁹·^{4 12}·^{5 9}·^{2 11}·3 * ¹³·^{5 10}·⁰

Die folgende Tabelle 17 enthält die Ergebnisse von Kriech-Bruch-Tests, die bei 982⁰C, 76O⁰C und 87O⁰C durchgeführt wurden.

Tabelle IV

CD CO OO K> ISJ

Legierung	Beisp.1	,0	Beisp.1	»2	Beisp.2	,9	Beisp.2	,5	Beisp.3	Beisp.3	,5	Leg.	"A"
982°C-20_t4 kg/mm² (29 ksi)		,26		,59		,08		,9			,92
Standzeit/Std.	44	,00	45	,50	54	,00	62	,0	46,5	40	,0	32,	6
vorh.Kriechen (%)	7	,90	6	,20	6	,5	5	,6	6,93	9	,8	-
Dehnung (%)	8		5		6		7		8,0	13		6,	6
Verringer.der Fläche (%)	11	,3	5	,5	4	,5	6		9,1	11	,8	—
760°C-66,1 kg/mm² (94 ksi)		,02		,27		,35		,41			,32
Standzeit/Std.	201	,50	271	,50	293	,0	253	,00	385,6	318	,00	136,	6
vorh.Kriechen (%)	4	8	7	5	5,67	4 M	5,	5
Dehnung (%)	9	9	9	7	6,50	5	—

vji

co

^OT Verringer.der

-* Fläche 00 10,50 11,10 10,3 5,30 6,30 4,50

870,2°C-24,6 kg/mm² (35 ksi)

Standzeit/Std. 1932,5 - 2578,8 - 1142,5 - 1260 vorh.Kriechen (%) 7,24 - 7,93 - 2,33 Dehnung (%) 8,50 - 9,50 - 2,00 - 5,7 Verringer.der

Fläche (%) 9,20 - 6,7 1,40 κ>

cn

CD

cn ο

Aus den vorstehenden Tabellen III und IT geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Legierungen und insbesondere Beispiel 2, eine Legierung, die die vorteilhafteste Ausiührungsform der Erfindung erläutert, im Vergleich zur Legierung "A", der nächst vergleichbaren bekannten Legierung, höchst vorteilhaft sind. Das Beispiel 2 behält alle vorteilhaften Duktilitätseigenschaften der Legierung "A" bei Raumtempe-

bis η

raturgfjzi junc 760 C bei, zusätzlich weist es Jedoch eine erhöhte Festigkeit bei anderen Temperaturen auf, die im Maschinenbau von Bedeutung sind. Aus den Daten der Tabellen III und IV geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Legierungen als Zusammensetzungen in Gasturbinen-Motoren und für andere .Verwendungszwecke, bei denen eine Beständigkeit ■gegenüber Spannung bei hohen Temperaturen wesentlich ist, sehr gut geeignet sind.

Die vorliegende Erfindung wurde zwar an Hand von vorteilhaften Ausführungsformen beschrieben, für den Fachmann ist jedoch klar, daß diese auch in vielerlei Hinsicht modifiziert und variiert werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Diese Modifikationen und Variationen liegen daher innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung.

- Patentansprüche -

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Claims

Patent anspräche

1. Legierung auf Nickelbasis, die zur Verwendung bei erhöhten Temperaturen unter Spannung geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält,

etwa I^ bis etwa 8,5 Gew.% Chrom etwa 9,5 bis etwa 10,5 Ge w. % Kobalt etwa 0,08 bis etwa 0,013 Gew.% Kohlenstoff etwa 3 bis etwa 6,5 Gew.% Molybdän etwa 4- bis etwa 4,5 Gew.% Tantal etwa 5,75 bis etwa 6,25 Gew.% Aluminium etwa 0,8 bis etwa 1,2 Gew.% Titan etwa 0,75 bis etwa 3 Gew.% Wolfram

mit der Maßgabe, daß die Summe der Prozentsätze von Molybdän plus Wolfram etwa 5 bis §twa 7,5 Gew.% beträgt,

etwa 0,8 bis etwa 5 Gew.% Hafnium

etwa 0.05 bis etwa 0,5 Gew.% Zirkonium

etwa 0,01 bis etwa 0,02 Gew.% Bor Rest im wesentlichen Nickel

2, Legierungsgießling, dadurch gekennzeichnet, daß er aus der Legierung gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.

3. Legierung auf Nickelbasis, die zu Verwendung bei erhöhten Temperaturen unter Spannung geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält

etwa 8 ,1 Gew.% Ohrom etwa 10 Gew.% Kobalt etwa 0 ,25 Gew.% Kohlenstoff etwa 4 Gew.% Molybdän etwa 4 Gew.% Tantal etwa 6 Gew.% Aluminium etwa 1 Gew.% Titan

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etwa 2 Gew.% WoIiram etwa 1,5 Gew,% Hafnium etwa 0,08 Gew.% Zirkonium etwa 0,015Gew.% Bor der Rest ist im wesentlichen Nickel.

4. Legierungsgießling, dadurch gekennzeichnet, daß er aus der Legierung gemäß Anspruch 5 hergestellt ist.

5· Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie maximal 3 Gew.% Hafnium enthält und daß der Ge samt gehalt an Aluminium plus Titan etwa 7 Gew.% beträgt.

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