DE2112394A1

DE2112394A1 - Verfahren zur Herstellung von Gefuegen mit globulitischen Primaerkristallen

Info

Publication number: DE2112394A1
Application number: DE19712112394
Authority: DE
Inventors: Peter Dr-Ing Sahm
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1971-01-21
Filing date: 1971-03-15
Publication date: 1972-08-03
Also published as: US3802867A; CH543594A; FR2122974A5

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden

Verfahren zur Herstellung von Gefügen mit globulitischen Primärkristallen

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Gefügen mit globulitischen Primärkristallen in Werkstücken bestehend aus einer Legierung mit wenigstens zwei Komponenten, von denen wenigstens die eine fazettiert erstarrt und die im festen Zustand höchstens beschränkt ineinander löslieh sind, wobei die Konzentration der Komponenten zwischen der eutektischen- und der den Löslichkeitsmaxima entsprechenden Konzentrationen liegt.

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Bei Legierungen der erwähnten Art ist es bekannt, durch eine Schmelzbehandlung sine globulitische Erstarrung der Primärkristalle zu erzielen.

Weiter ist es bekannt, durch eine G-lühbehandlung unterhalb der eutektischen oder eutektoiden Temperatur eine lamellenförmig ausgeschiedene Komponente zur Koagulation zu bringen.

Zweck der vorliegenden Erfindung war die Schaffung eines Verfahrens, um fazettiert erstarrte oder erstarrende Primärkristalle in einer Legierung aus wenigstens zwei Komponenten in eine globulitische Form zu überführen.

Erfindongsgemäss wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass die für die Gefügeumwandlung vorgesehenen Teile des Werkstückes durch eine Zone mit erhöhter Temperatur (T) mit einer Geschwindigkeit (V) hindurchgezogen werden, dass die Temperatur (T) und die Geschwindigkeit (V) derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Teile auf eine Temperatur (T) zwischen der* Solidus- und Liquidustemperatur erhitzt werden, und dass die Geschwindigkeit (V) so gewählt wird, dass in der Schmelze vor der Erstarrungsfläche ein Temperaturgradient (G) nach der Beziehung

g £■ * (C. - Cn)
V D ^e

eingestellt wird.

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Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein Zustandsschaubild einer binären oder pseudotanären

Legierung bestehend aus den Komponenten A und B, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Glühvorrichtung und Fig. 3 metallographische Schlifibilder zu einem Ausführungsbeispiel eines Werkstückes.

B6i der eutektisch erstarrenden Legierung A-B nach dem Schaubild gem. Fig. 1 ist die Komponente A im festen Zustand bis zu einer Höchstkonzentration C. in der Komponente B löslich, während diese im festen Zustand bis zu einer Höchstkonzentration C-g in der Komponente A löslich ist. Lie eutektische Konzentration ist im Schaubild mit C₀ bezeichnet. Das Erstarrungstemperaturinx-ervall ist im untereutektischen Bereich mit T. und im übereutektischen Bereich mit Tg bezeichnet. Die Wahl der Komponenten A und B hat qualitativ und quantitativ so zu erfolgen, dass die Konzentration zwischen der eutektischen Konzentration C_g und den Konzentrationen höchster Löslichkeit im festen Zustand C. bzw. Cg liegt und dass die primär ausscheidenden Kristalle fazettierte erstarren. Ein Werkstück, das aus einer Legierung A-B besteht, deren Zusammensetzung zwischen den Konzentrationen Cy-C₈ bzw. Cg-Cg liegt, wird zur Gefügeumwnadlung an der vorgesehenen Stelle bis in den Temperaturbereich T^ bzw. Tg erhitzt und langsam abgekühlt. Hierzu wird gemäss Fig. 2 das Werkstück 1 in

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einem doppelwandigen Quarzgehäuse angeordnet und in gehäusefesten Lagern 3 und 4 befestigt. Die Wandung des Quarzgehäuses 2 ist wassergekühlt. Das Quarzgehäuse 2 ist durch einen Deckel 5 mit einem Anschlusstutζen 6 verschliessbar durch den ein Säutzgas, vorzugsweise Argon, in den Innenraum des Quarzgehäuse; 2 geführt werden kann. Weiter ist das Quarzgehäuse 2 längsachsial verschiebbar in einer elektrisch beheizbaren Widerstandsspule 7 angeordnete Das Werkstück 1 wird mit dem Quarzgehäuse 2 mit einer Geschwindigkeit ν durch die Spule 7 hindurchgezogen und dabei örtlich auf eine Temperatur im Bereich T. bzw. Tg aufgeheizt. Durch die Wahl der Temperatur T innerhalb des Temperaturintervalles T. bzw. T„ einerseits und die Grosse der Geschwindigkeit ν anderseits können die geometrischen Abmessungen der globulitisch auszubildenden Primärkristalle verändert werden. Die Geschwindigkeit ν ist so zu wählen, dass sich in der Abkühlungsphase ein Temperaturgradient G nach der Beziehung

_G/V * ; (O₆-O_n)

einstellt. In dieser Beziehung bedeuten:

G ss Temperaturgradient

ν = Verschiebegeschwindigkeit ^

m = Steigung der Liquidustemperatur

C_n ss Legierungszusammensetzung

D = Diffusionskoefizient

C. ss eutektische Zusammensetzung
ti

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Beispiel

Zur Herstellung eines stabförmigen Werkstückes aus einer quasi binären Legierung (Co. _n Cr₀ ,) 48 vol.# - (Cr,- _o Co_n ο 0-,) 52 vol.5^ wurden 4o,22 Gew.# Co, 54»78 Gew.£ Cr und 5 Gew.$ C in einem A^O-j Tiegel aufgeschmolzen und Io Min. auf einer Tenperatur von 1500 · C gehalten. Anschliessend wurde die Schmelze in ein Quarzrohr hineingesaugt. Der im Quarzrohr erstarrte Stab (Werkstück) wurde nach seiner Abkühlung zur Reinigung eine halbe Stunde in Plussäure geätzt und vom anhaftenden SiO₉ befreit.

Danach wurde das Werkstück in die mit Bezug auf Pig. 2 beschrie- ^ bene Glühvorrichtung gebracht. Das Werkstück wurde mit einer Geschwindigkeit von 7 cm/Std. durch die Widerstandsspule 7 hindurchgezogen, die eine 1,5 cm lange Heizzone bildet. Bei einem ersten Verach betrug die Temperatur im Werkstück beim Durchgang durch die Heizzone angenähert 1350° C. Bei einem zweiten Versuch betrug die Temperatur im Werkstück beim Durchgang durch die Heizzone angenähert 1400° C. Der Temperaturgradient betrug 5o° C/cm oder weniger. In Pig. 3a ist das unregelmässige Gefüge des aus dem schmelzflüssigen Zustand im Quarz- ^ rohr abgeschreckten Werkstückes erkennbar. Pig. 3b zeigt die feinglobulitische Gefügeausbildung bei der Glühbehandlung von ^ C. Pig. 3c zeigt die grobglobulitische Gefügeausbildung

bei der Glühbehandlung von 1400° C.

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Claims

8/71 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Gefügen mit globulitische« Pr imSrkristallen in Werkstücken bestehend aus einer Legierung mit wenigstens zwei Komponenten« von denen wenigstens die eine fazettiert erstarrt und die im festen Zustand höchstens beschränkt ineinander löslich sind, wobei die Konzentration der Komponenten zwischen der eutektischen und der den Löslichkeitsmaxima entsprechenden Konzentrationen liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Gefugeumwandlung vorgesehenen Teile des Werkstückes durch eine Zone mit erhöhter Temperatur (T) mit einer Geschwindigkeit (v) hindurchgezogen werden, dass die Temperatur (T) und die Geschwindigkeit (v) derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Teile auf eine Temperatur zwischen der Solidus- und Liquidustemperatur erhitzt werden und dass die Geschwindigkeit (v) so gwählt wird, dass in der Schmelze vor der Erstarrungsfläche ein Temperaturgradient (G) nach der Beziehung

t ^(Ce -

eingestellt wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine übereutektische Legierung verwendet.wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung eine quasi binäre Legierung (Co_n „ Cr_n ,)

ν,ι v,^

48 vd.# - (Cr₆^₂ Co_0j8 c-j) 52 vol.g ist. ' 209832/0541

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4. Verfahren nach Anspruch.5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Zone angenähert* 0,5 - 2,5 cm beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur mindestens 1350° C beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur (T) l400° C beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder J5, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (v) 2 bis 5 cm pro Stunde beträgt.

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & CIe.

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