DE2062776C3

DE2062776C3 - Cobalt alloy

Info

Publication number: DE2062776C3
Application number: DE2062776A
Authority: DE
Inventors: Robert Blanchard Hermann Komoko Ind. Herchenroeder
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1969-12-22
Filing date: 1970-12-19
Publication date: 1982-05-13
Also published as: DE2062776A1; GB1340058A; LU62284A1; NL7018666A; AT306390B; BE760495A; US3582320A; DE2062776B2; BR7024759D0; CA928533A; SE353351B; JPS5416924B1; FR2074104A5

Description

Die Erfindung betrifft eine abriebbeständige und bei hohen Temperaturen oxidationsbeständige Kobaltlegierung. The invention relates to an abrasion-resistant cobalt alloy which is resistant to oxidation at high temperatures.

Eine Legierung mit 18 bis 24% Chrom, 0,4 bis 0,7% Kohlenstoff, 7 bis 15% Nickel, 6 bis 9% Wolfram, 2 bis 5% Tantal, 0,1 bis 0,5% Titan und 0,1% bis 1% Zirkon, Rest Kobalt, ist in der US-PS 34 32 294 beschrieben. Diese Legierung kann als Nebenbestandteil auch bis zu 0,2% Mischmetall neben anderen Begleitelementen enthalten. Dieser Legierung werden neben guten Eigenschaften bei Raumtemperatur und bei erhöhten Temperaturen auch eine gute Beständigkeit gegen Oxidation bei hohen Temperaturen zugeschrieben, sofern der Gehalt an den Karbidbildnern Titan und Zirkon niedrig gehalten wird. Eine Kombination zwischen hoher Oxidationsbeständigkeit und hoher Abriebbeständigkeit wird bei dieser bekannten Legierung offenbar nicht erreicht. μAn alloy with 18 to 24% chromium, 0.4 to 0.7% carbon, 7 to 15% nickel, 6 to 9% tungsten, 2 to 5% tantalum, 0.1 to 0.5% titanium and 0.1% to 1% zirconium, the remainder being cobalt, is described in US Pat. No. 3,432,294. This alloy can also contain up to 0.2% misch metal as a secondary component in addition to other accompanying elements contain. This alloy will have good properties at room temperature and at increased Temperatures also attributed good resistance to oxidation at high temperatures, provided that the content of the carbide formers titanium and zirconium is kept low. A combination between high oxidation resistance and high abrasion resistance is made in this known alloy apparently not achieved. μ

Aufgabe der Erfindung ist eine Kobaltlegierung mit verbesserter Oxidationsbeständigkeit und verbesserter Abriebbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen.The object of the invention is a cobalt alloy with improved oxidation resistance and improved Abrasion resistance at elevated temperatures.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Legierung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus 25 bis 32% J5 Chrom, 3 bis 8% Wolfram, 0,7 bis 1,3% Kohlenstoff, I bis 10% Nickel, 0,2 bis 1,2% Silicium und 0,02 bis 0,12% Lanthan, bis zu 10% Tantal, bis zu 5% Eisen, Rest Kobalt, besteht.This problem is solved with an alloy which is characterized in that it consists of 25 to 32% J5 Chromium, 3 to 8% tungsten, 0.7 to 1.3% carbon, I to 10% nickel, 0.2 to 1.2% silicon and 0.02 to 0.12% Lanthanum, up to 10% tantalum, up to 5% iron, the remainder cobalt.

Es'wurde festgestellt, daß andere seltene Erdmetalle w zusammen mit Lanthan zugegen sein können, wie sie in Mischmetall vorhanden sind, ohne daß dadurch die verbesserte Oxidationsbeständigkeit beeinträchtigt wird. Allerdings sollten diese anderen seltenen Erdrnelalle zusammen nicht den Gehalt an Lanthan über- 4i schreiten, weil sich sonst Adern und nichtmetallische Einschlüsse in der Legierung bilden, welche die Schweißbarkeit beeinträchtigen und zu Schweißnähten von geringer Festigkeit führen. Zur Herstellung von Legierungen, die verschweißt werden sollen, gibt man >o daher vorzugsweise das Lanthan in praktisch elementa-Es'wurde noted that other rare earth metals may be present with lanthanum w together as they are present in mixed metal without effecting the improved oxidation resistance is adversely affected. However, these other rare earths all together should not exceed the lanthanum content, because otherwise veins and non-metallic inclusions will form in the alloy, which impair the weldability and lead to weld seams of poor strength. For the production of alloys that are to be welded, it is therefore preferable to give the lanthanum in practically elemental

Table I.

rer Form zu. Die Lanthanmenge sollte in allen Fällen die Gesamtmenge der anderen seltenen Erdmetalle übersteigen. Zur Herstellung von Legierungen, die nicht geschweißt werden sollen, kann man Lanthan nach üblichen Verfahren, auch in Form von Mischmetall oder Lanthan enthaltenden Legierungen zugeben.its shape. The amount of lanthanum in all cases should be the Exceed total amount of other rare earth metals. Used to make alloys that are not are to be welded, you can use conventional methods, also in the form of mischmetal or lanthanum Add alloys containing lanthanum.

Die Tabelle I zeigt die Zusammensetzung von Vergleichslegierungen. Diese Legierungen waren niedergeschmolzen, zu Gußstücken von etwa 90 bis 110 kg vergossen, in der Hitze zu Blechen verarbeitet, 10 bis 15 Minuten lang bei 1150 bis 1230°C angelassen und dann abgeschreckt.Table I shows the composition of comparative alloys. These alloys were melted down, cast into castings of around 90 to 110 kg, processed into sheet metal in the heat, Tempered 10 to 15 minutes at 1150 to 1230 ° C and then quenched.

Proben von Legierungen der Tabelle I in Form von Blechen mit Kantenlängen von 19x19 mm und Dicken von 1,5 bis 3,2 mm wurden auf ihre Oxidationsbeständigkeit geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II enthalten.Samples of alloys from Table I in the form of sheets with edge lengths of 19 × 19 mm and thicknesses from 1.5 to 3.2 mm were tested for their resistance to oxidation. The results are in Table II contain.

Die Versuche auf Oxidationsbeständigkeit wurden wie folgt durchgeführt.The tests for oxidation resistance were carried out as follows.

Die Proben wurden an den Oberflächen mit Schleifkörnung bis 0,125 mm bearbeitet. Die Oberflächen und die Gewichte der Proben wurden bestimmt.The surfaces of the samples were processed with abrasive grains of up to 0.125 mm. The surfaces and weights of the samples were determined.

Die Proben wurden bei 1095 oder 1150° C mit strömender Luft in einer Menge von 4,4 l/cm² des Ofenquerschnittes je Stunde viermal während je 25 Stunden behandelt. Zwischen jeder Behandlung wurden die Proben auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Proben wurden an Luft abgekühlt. Die Proben wurden in einem Salzbad entzundert. Die entzunderten Proben wurden sorgfältig gewogen, worauf der Gewichtsverlust berechnet wurde. Die Eindringtiefe, berechnet auf ein Jahr, wurde nach der folgenden Formel berechnet:The samples were treated at 1095 or 1150 ° C. with flowing air in an amount of 4.4 l / cm ^{2 of} the furnace cross-section per hour four times for 25 hours each time. The samples were cooled to room temperature between each treatment. The samples were cooled in air. The samples were descaled in a salt bath. The descaled samples were carefully weighed and the weight loss calculated. The penetration depth, calculated over a year, was calculated using the following formula:

Legierung CrAlloy Cr

FeFe

NiNi

29,38 29.3829.38 29.38

5.46 5,465.46 5.46

2,80 2,802.80 2.80

1,11 1,111.11 1.11

2,94
2.94 Gewichtsverlust
Dichte2.94
2.94 weight loss
density

Oberfläche der ProbenSurface of the samples

Stunden/Jahr 100 Stunden Hours / year 100 hours

MnMn

1,0 1.01.0 1.0 titi

0,007
0,0070.007
0.007

SiSi

LaLa

ZrZr

TiTi

CoCo

0,96
0,960.96
0.96

0,060.06

Rest RestRest rest

Tabelle IlTable Il Oxidationsgeschwindigkeit in mm je JahrOxidation rate in mm per year

Legierungalloy

1095 C1095 C

1150 C1150 C

0.38 1.470.38 1.47

0.640.64

Die Tabelle Il zeigt, daß die erfindungsgemäßeTable II shows that the invention Legierung C mit einem Lanthangehalt und einemAlloy C with a lanthanum content and a

verhältnismäßig hohen Gehalt an Kohlenstoff einerelatively high carbon content ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit aufweist imhas excellent resistance to oxidation

Vergleich mit der Legierung D, die kein Lanthan enthält.Comparison with alloy D, which does not contain lanthanum.

Weitere Versuche wurden durchgeführt, um die Abriebbeständigkeit einer erfindungsgemäßen Legierung festzustellen. Eine gegossene zylindrische ProbeFurther tests were carried out to determine the abrasion resistance of an alloy according to the invention. A cast cylindrical sample

3 43 4

der Legierung C wurde unter einem AnpreQdruck von Umfang der zylindrischen Probe,Alloy C was applied under a pressure equal to the circumference of the cylindrical sample,

7 kg/cm² gegen eine flache feststehende Probe dersel- Der Abrieb an der rotierenden Probe betrugThe abrasion on the rotating sample was 7 kg / cm ^{2 against a flat, stationary sample}

ben Legierung rotiert Während des Versuches hatten 1,45 μπι/1000 m Strecke. Der Abrieb für eine Legierungben alloy rotates during the test had 1.45 μm / 1000 m distance. The abrasion for an alloy

die Proben eine Temperatur von 760⁰C. Das Rotieren der Zusammensetzung D unter denselben Bedingungenthe samples have a temperature of 760 ^° C. The rotation of the composition D under the same conditions

wurde 8 Stunden lang fortgesetzt, und zwar mit einer 3 betrug 231 μιη/ΙΟΟΟιτι.was continued for 8 hours, with a 3 was 231 μιη / ΙΟΟΟιτι.

konstanten Geschwindigkeit von 160 cm/Min, amconstant speed of 160 cm / min, am

Claims

Patentanspruch:Claim:

Abrasion-resistant and high-temperature oxidation-resistant cobalt alloy containing chromium, Tungsten, carbon, nickel, silicon and lanthanum, optionally tantalum and iron, the remainder being cobalt contains, characterized in that it consists of 25 to 32% chromium, 3 to 8% tungsten, 0.7 to 13% carbon, 1 to 10% nickel, 0.2 to 1.2% silicon, 0.02 to 0.12% lanthanum, up to 10% tantalum, up to 5% iron, the remainder cobalt.