DE2118236B2

DE2118236B2 - Process for the production of a nickel alloy with a particularly high ductility in the medium temperature range

Info

Publication number: DE2118236B2
Application number: DE19712118236
Authority: DE
Inventors: Edward George Willoughby Pekarek; Harold Louis Kensington Wheaton
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1971-04-15
Filing date: 1971-04-15
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE2118236A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nickellegierung mit einer besonders hohen Duktilität im mittleren Temperaturbereich (649 bis 816° C), bei dem eine Nickel, Kohlenstoff und mindestens ein Metall aus der Gruppe Chrom, Kobalt, Molybdän, Niob, Tantal, Vanadin und Wolfram enthaltende Charge unter Vakuumbedingungen bei einer Temperatur von 1399 bis 1510⁰C geschmolzen wird, um diese durch die Umsetzung des Kohlenstoffs in der Schmelze zum Kochen zu bringen.The invention relates to a method for producing a nickel alloy with a particularly high ductility in the medium temperature range (649 to 816 ° C), in which a nickel, carbon and at least one metal from the group of chromium, cobalt, molybdenum, niobium, tantalum, vanadium and Tungsten-containing charge is melted under vacuum conditions at a temperature of 1399 to 1510 ⁰ C in order to bring it to a boil through the conversion of the carbon in the melt.

Es ist bekannt, daß Nickellegierungen des vorstehend angegebenen Typs ausgezeichnete Hochtemperatureigenschaften aufweisen, die durch verschiedene Zusätze noch verbessert werden können. Durch Chromzusätze können sie beständig gegen Oxydation und gegen Korrosion in der Wärme gemacht werden. Im allgemeinen enthalten solche Legierungen etwa 3 bis 20% Chrom. Zur Verfestigung der festen Lösung bzw. Mischkristalle können ein oder mehrere Metalle aus der Gruppe Wolfram, Molybdän, Niob, Tantal und Vanadin zugegeben werden. Derartige Legierungen enthalten bis zu 25% Wolfram, bis zu 12% Molybdän, bis zu 12% Tantal, bis zu 6% Niob und bis zu 5% Vanadin. Zur Erzielung feindispergierter Ausscheidungen können solchen Legierungen auch noch Aluminium und Titan zugesetzt werden, um sie hochwarmfest zu machen, wobei das AIuminium und das Titan in Mengen von 2 bis 8 bzw. 2 bis 6% verwendet werden. Außerdem können derartige Legierungen zur Verbesserung der Hochwarmfestigkeit und Duktilität noch bis zu 0,5% Kohlenstoff. 0,2% Bor, 0,5% Zirkonium und 3% Hafnium enthalten.It is known that nickel alloys of the type indicated above have excellent high-temperature properties which can be further improved by various additives. With the addition of chromium, they can be made resistant to oxidation and corrosion in the heat. Generally such alloys contain about 3 to 20% chromium. To solidify the solid solution or mixed crystals, one or more metals from the group consisting of tungsten, molybdenum, niobium, tantalum and vanadium can be added. Such alloys contain up to 25% tungsten, up to 12% molybdenum, up to 12% tantalum, up to 6% niobium and up to 5% vanadium. To achieve finely dispersed precipitates, aluminum and titanium can also be added to such alloys in order to make them highly heat-resistant, the aluminum and titanium being used in amounts of 2 to 8 and 2 to 6%, respectively. In addition, such alloys can contain up to 0.5% carbon to improve the high temperature strength and ductility. Contains 0.2% boron, 0.5% zirconium and 3% hafnium.

Ein Verfahren zur Herstellung hochwarmfestei Nickel-Chrom-Legierungen durch Vakuumschmelzer ist bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 558 713 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Grundcharge ohne die Legierungszusätze mit dem für die Desoxydation erforderlichen Kohlenstoff im Vakuum erschmolzen und raffiniert, woraul die Legierungszusätze und schließlich vor dem Vergießen der Endkohlenstoffgehalt zugesetzt werden.A process for the production of high-temperature nickel-chromium alloys using vacuum melters is already known from the German Offenlegungsschrift 1,558,713. In this known method becomes the basic batch without the alloy additives with the carbon required for deoxidation melted in a vacuum and refined, what the alloy additives and finally before casting the final carbon content can be added.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 229 738 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Nickellegierungen des oben angegebenen Typs bekannt, bei dem die Vakuumfeinung in einem Hochvakuum von IOC bis 5 Mikron bei 1400 bis 1600° C durchgeführt wird Hochwarmfeste Nickellegierungen des vorstehendThe German Auslegeschrift 1 229 738 already describes a process for the production of nickel alloys of the type indicated above, in which the vacuum refinement in a high vacuum of IOC to 5 microns at 1400 to 1600 ° C High temperature nickel alloys of the prominent

geschilderten Typs, insbesondere solche, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 1 928 509 und in den deutschen Auslegeschriften 1924071 und 1219 237 beschrieben sind, werden für die verschiedensten Anwendungszwecke von Hochtemperaturbaustählen, beispielsweise für die Herstellung von Turbinenschaufelndescribed type, especially those as described in the German Offenlegungsschrift 1 928 509 and in the German Auslegeschriften 1924071 and 1219 237 are described, are for a wide variety of applications of high-temperature structural steels, for example for the manufacture of turbine blades

u. dgl., verwendet. Derartige Legierungen werden im allgemeinen durch Vakuumfeinung einer Grundcharge in Gegenwart von Kohlenstoff zur Desoxydation der Schmelze hergestellt. Dabei wird die Charge unter Vakuumfeinungsbedingungen unter Reduktion des Kohlenstoffes bei einer Temperatur innerhalh des Bereiches von 1427 bis 1482°C erhitzt. Der Druck sollte weniger als 100 Mikron, insbesondere wenigei als 50 Mikron betragen. Danach werden die Legierungszusätze zugegeben und die dabei erhaltene Schmelze wird zu Blöcken vergossen, die anschließend in kleineren Vakuumöfen umgeschmolzen und in Hohlformen oder Feingußformen gegossen werden.and the like, are used. Such alloys are generally made by vacuum refining a base batch produced in the presence of carbon to deoxidize the melt. Thereby the batch under vacuum refining conditions with reduction of carbon at a temperature within of the range from 1427 to 1482 ° C. The pressure should be less than 100 microns, especially less than 50 microns. After that, the alloy additives added and the resulting melt is poured into blocks, which then be remelted in smaller vacuum furnaces and poured into hollow molds or investment casting molds.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die nach den herkömmlichen Verfahren erhaltenen hochwarmfestei" Nickellegierungen den Nachteil haben, daß ihre Duktilität. insbesondere im mittleren Temperaturbereich um etwa 649 bis etwa 816 C, zu wünschen übrig laßt so daß die Gefahr besteht, daß sie vorzeitig brechen. Man ist daher seit langem auf der Suche nach einen Verfahren zur Herstellung einer Nickellegierung mi einer besonders hohen Duktilität im mittleren Tem peraturbereich, das technisch einfach und dennocl wirksam ist und zu Produkten führt, deren verbessert« Duktilität im mittleren Temperaturbereich nicht durcl Verschlechterung ihrer sonstigen vorteilhaften Eigen schäften erkauft werden muß. Außerdem soll ein sol ches Verfahren in den bereits vorhandenen Anlager durchführbar sein, ohne daß kostspieliege und zeit raubende zusätzliche Verfahrensstufen angewende werden müssen.It has been found, however, that the high-temperature properties obtained by the conventional methods Nickel alloys have the disadvantage that their ductility. especially in the medium temperature range around 649 to around 816 C, so that there is a risk that they will break prematurely. A process for producing a nickel alloy mi has therefore been sought for a long time a particularly high ductility in the medium temperature range, which is technically simple and because is effective and leads to products whose improved ductility in the medium temperature range cannot be exceeded Deterioration of their other advantageous properties must be bought. In addition, a sol ches process can be carried out in the existing facilities without costly and time consuming additional procedural steps must be applied.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahrei zur Herstellung einer Nickellegierung mit einer be sonders hohen Duktilität im mittleren Temperaturbe reich anzugeben, das die obengenannten Bedingungei erfüllt.The object of the invention is therefore to provide a method for producing a nickel alloy with a be special high ductility in the middle Temperaturbe rich to indicate that the above conditionsei Fulfills.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Ver fahren zur Herstellung einer Nickellegierung mit eine besonders hohen Duktilität im mittleren Temperatur bereich, bei dem eine Nickel, Kohlenstoff und min destens ein Metall aus der Gruppe Chrom, Koball Molybdän, Niob, Tantal, Vanadin und Wolfran enthaltende Charge unter Vakuumbedingungen bc einer Temperatur von 1399 bis 1510° C geschmolzeThe invention therefore provides a method for producing a nickel alloy with a method particularly high ductility in the medium temperature range, in which a nickel, carbon and min At least one metal from the group of chromium, cobal, molybdenum, niobium, tantalum, vanadium and wolfran containing batch melted under vacuum conditions bc a temperature of 1399 to 1510 ° C

wird, um diese durch die Umsetzung des Kohlenstoffs Vakuumofens durch Schließen des Ventils, das dieseis to do this by reacting the carbon vacuum furnace by closing the valve that this is

in der Schmelze zum Kochen zu bringen, das dadurch Gebiete trennt, von dem Pumpensystem abtrennt,to boil in the melt, which thereby separates areas from the pump system,

gekennzeichnet ist, daß die Schmelze, nachdem das Nach einem gegebenen Zeitintervall (z. B. 30 Sekun-is characterized in that the melt after a given time interval (e.g. 30 seconds

Kochen aufgehört hat, auf eine Temperatur von 1538 den) wird der Druckanstieg bestimmt durch Subtrak-Boiling has ceased to a temperature of 1538 den) the pressure increase is determined by subtracting

bis 1649°C erhitzt wird, um die Desoxydation der 5 tion des Druckes zur Zeit des Schließens des Ventilsis heated to 1649 ° C in order to deoxidize the 5 tion of the pressure at the time of closing the valve

Schmelze durch den vorhandenen Kohlenstoff zu von dem Druck nach dem Zeitintervall. Die Auffül-Melt through the carbon present at the pressure after the time interval. The top-up

vervollständigen, daß dann die Schmelze abgekühlt lungsgeschwindigkeiten werden gewöhnlich in MikronComplete that then the melt is cooled. Velocities are usually in microns

und ihr eines oder mehrere der Metalle Aluminium, pro Sekunde ausgedrückt.and its one or more of the metals aluminum, expressed per second.

Bor, Hafnium, Titan und Zirkonium zugesetzt werden. Die Schmelze wird dann vor der Zugabe der reak-Boron, hafnium, titanium and zirconium can be added. The melt is then added before the reac-

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren er- m tiven Metalle Al, B, Hf, Ti und Zr auf eine TemperaturThe metals Al, B, Hf, Ti and Zr, which are heat-modulated by the process according to the invention, are brought to one temperature

haltene Nickellegierung zeichnet sich durch eine be- innerhalb des Bereiches von etwa 1427 bis etwa 1482° CThe nickel alloy is characterized by being within the range of about 1427 to about 1482 ° C

sonders hohe Duktilität im mittleren Temperaturbe- heruntergekühlt. Die Gesamterhitzungszeit in demespecially high ductility in medium temperature cooled down. The total heating time in the

reich von etwa 649 bis etwa 816° C aus, wobei gleich- zweistufigen Erhitzungsverfahren sollte mindestensranging from about 649 to about 816 ° C, whereby two-stage heating process should be at least

zeitig die übrigen vorteilhaften Eigenschaften der Nik- 3 Stunden betragen. Darunter ist auch die Zeit zumearly the other beneficial properties of the Nik- 3 hours. This also includes the time to

kellegierung aufrechterhalten werden. Das Verfahren 15 Aufheizen auf die niedere Anfangstemperatur und auftrowel alloy can be maintained. The method 15 heating to the lower initial temperature and up

der Erfindung ist technisch einfach, wirksam und die höhere Temperatur, die Dauer des Erhitzens beithe invention is technically simple, effective and the higher temperature, the duration of heating at

wirtschaftlich durchführbar, zumal es in üblichen An- beiden Temperaturv/erten und die Zeit zum Abkühleneconomically feasible, especially since it is in the usual at both temperature values and the time to cool down

lagen durchgeführt werden kann, ohne daß kostspielige auf den Anfangstemperaturbereich unmittelbar vorLagen can be carried out without costly to the initial temperature range immediately

und zeitraubende zusätzliche Verfahrensstufen er- der Zugabe der reaktiven Metalle zu verstehen. Inand time-consuming additional process steps to understand the addition of the reactive metals. In

forderlich sind. 20 dieser Verfahrensstufe können wiederum die reaktivenare required. In this process stage, the reactive

GemäD einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Metalle Aluminium, Zirkonium, Nickel-Zirkonium,According to a preferred embodiment, the metal aluminum, zirconium, nickel-zirconium,

Verfahren in der Weise durchgeführt, daß die Gesamt- Nickel-Bor oder Titan zugegeben werden,Process carried out in such a way that the total nickel-boron or titanium are added,

erhitzungszeit vor der Zugabe des reaktiven Metalls Nach einem Zeitraum, z. B. etwa ¹Z₂ Stunde, der zurheating time before adding the reactive metal. B. about ¹ Z ₂ hour, the for

aus der Gruppe Aluminium, Bor, Hafnium, Titan und Erzielung der Homogenität der Schmelze erforderlichfrom the group of aluminum, boron, hafnium, titanium and achieving homogeneity of the melt is required

Zirkonium mindestens etwa 3 Stunden beträgt. 25 ist, wird die erhaltene Nickel-LegierungsschmelzeZirconium is at least about 3 hours. 25, the obtained nickel alloy melt becomes

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Tem- abgestochen, indem man sie in Formen gießt. Die Ho-According to a further embodiment, the template is tapped by pouring it into molds. The Ho-

peratur von 1538 bis 1649° C mindestens 10 Minuten mogenität und die Reinheit des Metalls können durchtemperature of 1538 to 1649 ° C for at least 10 minutes and the purity of the metal can through

bis etwa 5 Stunden gehalten. überhitzen der Schmelze nach Zugabe der reaktivenheld up to about 5 hours. overheating the melt after adding the reactive

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Metalle, d. h. durch Steigerung der Temperaturen vonAccording to a further embodiment, the metals, d. H. by increasing temperatures from

Schmelze nach der Zugabe des reaktiven Metalls aus 30 1427/1482'C auf 1538/1649°C verbessert werden,Melt can be improved to 1538/1649 ° C after the addition of the reactive metal from 30 1427 / 1482'C,

der Gruppe Aluminium. Bor, Hafnium, Titan und Die entscheidende Stufe des erfindungsgemäßenof the aluminum group. Boron, hafnium, titanium and the crucial stage of the invention

Zirkonium auf eine Temperatur von 1538 bis 1593^CC Verfahrens ist die zweite Hochtemperaturerwärmungs-Zirconium to a temperature of 1538 to 1593 ^C C process is the second high temperature heating

erhitzt. stufe. Bisher wurde angenommen, daß bei der Raffi-heated. step. So far it has been assumed that the Raffi-

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen nierung bei einer derart hohen Temperatur die Ver-Further features and advantages of the invention are the reduction at such a high temperature

aus der folgenden Beschreibung hervor. 35 unreinigung durch feuerfeste Stoffe auf Grund desfrom the following description. 35 contamination by refractory materials due to the

Die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens zunehmenden Angriffs der Schmelze auf den feuerdient dazu, die Grundcharge herzustellen. Außer Nik- festen Tiegel zunimmt. Dieses erwartete Ergebnis kel kann die Charge noch weitere Metalle, wie z. B. tritt hier jedoch nicht ein, und die Hochtemperatur-Kobalt, Chrom, Molybdän, Tantal, Wolfram, Niob, erhitzungsstufe verleiht der Legierung überraschen-Vanadin und Mischungen davon enthalten. Die Me- 40 derweise eine bessere Duktilität bei mittlerer Temperatalle werden zusammen mit einer zur Erzielung der · tür im Vergleich zu den gleichen Legierungen, die nach Desoxydation verwendeten Kohlenstoffquelle in einen dem üblichen Vakuumraffinierungsverfahren herge-Ofentiegel eingeführt. Eine bevorzugte Kohlenstoff- stellt wurden, das nur eine Niedertemperaturstufe quelle ist Graphit, insbesondere in der gepulverten (1399 bis 1510⁰C) umfaßt. Darüber hinaus ist keine Form. Nachdem der Ofen beschickt ist, wird er dann 45 Verunreinigung der erfindungsgemäß erhaltenen Leunter Vakuum gesetzt. Drucke in der Größenordnung gierungen festzustellen. Es wird angenommen, daß von weniger als 100 Mikron, vorzugsweise von nicht während des Erhitzungszyklus eine Schale gebildet mehr als 50 Mikron, insbesondere von weniger als wird, die dem feuerfesten Tiegel Schutz gegen den An 10 Mikron Quecksilber, sind geeignet. Die Metalle griff durch die Schmelze gewährt, werden dann auf eine Temperatur innerhalb des Be- 50 Der Temperaturbereich in der zweiten Erhitzungsreiches von 1399 bis 1510' C erhitzt und geschmolzen. stufe ist besonders kritisch, wenn eine optimale Duktili-Im allgemeinen werden sie etwa 10 Minuten bis etwa tat erzielt werden soll. Unterhalb von 1538 C wird 5 Stunden lang bei dieser Schmelztemperatur gehalten. keine vollständige Raffinierung erzielt, während ober-Dabei hört das anfängliche Kochen allmählich auf, halb 1649°C eine Verunreinigung der Schmelze durch so daß die Schmelze auf eine höhere Temperatur er- 55 den feuerfesten Tiegel auftreten kann. Es ist daher hitzt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß wesentlich, daß die Temperatur in der zweiten Erdas Kochen zu heftig wird. hitzungsstufe innerhalb des Bereiches von 1538 bisThe first stage of the process according to the invention, increasing attack by the melt on the fire, is used to produce the basic batch. Except solid crucible increases. This expected result kel the batch can still other metals, such as. B. does not occur here, however, and the high temperature cobalt, chromium, molybdenum, tantalum, tungsten, niobium, heating stage gives the alloy surprisingly contain vanadium and mixtures thereof. The medium-wise better ductility at medium temperatures are introduced into a furnace crucible using the usual vacuum refining method, together with a carbon source used after deoxidation to achieve the door compared to the same alloys. A preferred carbon source is that only one low-temperature source is graphite, especially the powdered one (1399 to 1510 ^° C.). In addition, there is no shape. After the furnace has been loaded, it is then placed under vacuum to contaminate the Lever obtained according to the invention. Prints in the order of magnitude to be determined. It is believed that a shell of less than 100 microns, preferably not formed during the heating cycle, more than 50 microns, especially less than 10 microns of mercury protection for the refractory crucible, is suitable. The metals gripped by the melt are then heated and melted to a temperature within the 50 The temperature range in the second heating range from 1399 to 1510 ° C. stage is particularly critical if optimal ductility is to be achieved in general, it will take about 10 minutes to about tat. Below 1538 C, this melting temperature is held for 5 hours. no complete refining is achieved, while the initial boiling gradually ceases, with a contamination of the melt from 1649 ° C so that the melt can reach a higher temperature and the refractory crucible can occur. It can therefore be heated without the risk of substantial that the temperature in the second earth boiling becomes too violent. heating level within the range from 1538 to

Danach wird die Temperatur erhöht und die Va- 1649" C gehalten wird.The temperature is then increased and the Va- 1649 "C is maintained.

kuumraffinierung wird bei einer Temperatur innerhalb Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße des Bereiches von 1538 bis 1649°C fortgesetzt. Die 60 Verfahren ist auf die Raffinierung der verschiedensten Schmelze wird wiederum etwa 10 Minuten bis etwa Nickellegierungen anwendbar. Eine Reihe von Legie-5 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten. Im rungen, die nach den oben angegebenen Stufen beallgemeinen ist die Raffinierung als beendet anzusehen, arbeitet werden können, enthalten die folgenden, in wenn die Geschwindigkeit der Gasentwicklung ein Gewichtsprozent angegebenen Komponenten: Gleichgewicht erreicht hat oder konstant wird, was 65vacuum refining is carried out at a temperature within that of the present invention described above the range from 1538 to 1649 ° C continued. The 60 process is based on the refining of the most diverse Melt is again applicable for about 10 minutes to about nickel alloys. A number of Legie-5 Maintained at this temperature for hours. In the stakes that are general according to the steps given above If the refining is to be regarded as finished, the following works can be included, in if the rate of gas evolution is a percent by weight of the specified components: Has reached equilibrium or becomes constant, which is 65

durch Messung der Auffüllungsgeschwindigkcien be- Kohlenstoff 0,05 bis 0,15by measuring the filling rates, carbon 0.05 to 0.15

stimmt wird. Die Auffüllungsgeschwindigkeiten wer- Chrom 7 bis 9is true. The refill speeds are chromium 7 to 9

den bestimmt, indem man die Schmelzkammer des Kobalt 7 bis 11the determined by looking at the melting chamber of the cobalt 7 to 11

Tantal 4 bisTantalum 4 to

Molybdän 3 bi^c-Molybdenum 3 bi ^c -

Titan 0,75 bisTitanium 0.75 to

Aluminium 5,5 bisAluminum 5.5 to

Hafnium 0 bisHafnium 0 to

Bor 0,01 bisBoron 0.01 to

Zirkonium 0,05 bisZirconium 0.05 to

Rest im wesentlichen NickelThe remainder essentially nickel

1,251.25

6,56.5

0,020.02

0,100.10

Andere Legierungen, die erfindungsgemäß raffiniert werden kennen, enthalten die nachfolgend angegebenen Komponenten in den angegebenen Mengenbereichen in Gewichtsprozent:Other alloys known to be refined in accordance with the invention include those given below Components in the specified quantity ranges in percent by weight:

Kohlenstoff 0,10 bis 0,20Carbon 0.10 to 0.20

Chrom 8 bis 10Chromium 8 to 10

Kobalt 9 bis 11Cobalt 9 to 11

Niob 0,5 bis 1,5Niobium 0.5 to 1.5

Wolfram 11 bis 14Tungsten 11 to 14

Titan 1,5 bis 2,5Titanium 1.5 to 2.5

Aluminium 4,5 bis 5,5Aluminum 4.5 to 5.5

Bor 0,01 bis 0,02Boron 0.01 to 0.02

Zirkonium 0,03 bis 0,08Zirconium 0.03 to 0.08

Hafnium 0 bis 3Hafnium 0 to 3

Rest im wesentlichen NickelThe remainder essentially nickel

Eine weitere Reihe von Legierungen, die erfindungsgemäß raffiniert werden können, enthalten die folgenden Komponenten in den angegebenen Gewichtsprozentanteilen: Another series of alloys that can be refined in accordance with the present invention include the following Components in the specified percentages by weight:

Kohlenstoff 0,04 bis 0,15Carbon 0.04 to 0.15

Chrom 14 bis 16Chromium 14 to 16

Molybdän 3 bis 5Molybdenum 3 to 5

Titan 3 bis 4Titan 3 to 4

Aluminium 4 bis 5Aluminum 4 to 5

Kobalt 14 bis 16Cobalt 14 to 16

Bor 0,005 bis 0,03Boron 0.005 to 0.03

Hafnium 0 bis 3Hafnium 0 to 3

Rest im wesentlichen NickelThe remainder essentially nickel

Die folgenden Beispiele erläutern bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The following examples illustrate preferred embodiments of the process according to the invention.

example 1

Es wurde eine aus 0,10% Kohlenstoff, 8,0% Chrom, 10,0% Kobalt, 6,0% Molybdän, 4,25% Tantal, 1,0% Titan, 6,0% Aluminium, 0,075% Zirkonium, 0,015% Bor und zum Rest im wesentlichen aus Nickel bestehende Legierungen hergestellt, indem man einen Ofentiegel mit Nickel, Kobalt, Chrom und Kohlenstoff in Form von Graphit beschickte. Die Kammer wurde geschlossen, und dann wurde der Druck auf weniger als 40 Mikron herabgesetzt. Danach wurde das Schmelzen begonnen, indem man die Metalle unter Vakuum erhitzte, bis eine Temperatur von 1427 bis 1482° C erreicht war. Die Schmelze wurde etwa eine halbe Stunde lang bei dieser Temperatur gehalten. Nachdem das Schmelzen begonnen hatte, wurden weiteres Nickel, Chrom, Kobalt und Kohlenstoff sowie Molybdän und Nickel—Tantal zugegeben. Nachdem festgestellt worden war, daß die Geschwindigkeit der Gasentwicklung in dem oberen Temperaturbereich konstant war, wurde die Temperatur auf bis 1649° C erhöht. Die Schmelze wurde etwa Stunde lang bei dieser Temperatur gehalten, wobei zu diesem Zeitpunkt die Geschwindigkeit der Gasentwicklung erneut ein Gleichgewicht erreichte.It was made from 0.10% carbon, 8.0% chromium, 10.0% cobalt, 6.0% molybdenum, 4.25% tantalum, 1.0% Titanium, 6.0% aluminum, 0.075% zirconium, 0.015% boron and the remainder consisting essentially of nickel Alloys are made by making a furnace crucible containing nickel, cobalt, chromium and carbon charged in the form of graphite. The chamber was closed and then the pressure was on degraded less than 40 microns. After that, melting was started by placing the metals underneath Vacuum heated until a temperature of 1427 to 1482 ° C was reached. The melt was about one kept at this temperature for half an hour. After melting started, were further nickel, chromium, cobalt and carbon as well as molybdenum and nickel-tantalum were added. After it was found that the rate of gas evolution was in the upper temperature range was constant, the temperature was increased to 1649 ° C. The melt was about Maintained at this temperature for one hour, at which point the rate of gas evolution reached equilibrium again.

Die Temperatur der Schmeize wurde dann ohne Rühren auf 1427 bis 1482° C verringert und die reaktiven Metalle Aluminium, Zirkonium, Nickel—Bor und Titan wurden zugegeben. Beim Abkühlen wurde die Reinheit der Schmelze gefordert, da möglicherweise vorhandenen kleinen Schlackenpartikeln Zeit gelassen wurde, an die Oberfläche des Bades zu schwim-The temperature of the melt was then reduced to 1427 to 1482 ° C without stirring and the reactive Metals aluminum, zirconium, nickel-boron and titanium were added. When it was cooling down the purity of the melt is required, since small slag particles may be present to swim to the surface of the pool.

men. Beim erneuten Erhitzen koaleszierten diese Partikeln, wenn das Metall induktiv gerührt wurde, und sie wurden an die Tiegel wand getrieben, wo sie hafteten. Danach wurde die Schmelze in Rohrformbündel gegossen. Die Rohrformen waren mit einem Sand-men. Upon reheating, these particles coalesced when the metal was inductively stirred, and they were driven to the wall of the crucible, where they adhered. After that, the melt was in a tube-shaped bundle poured. The pipe shapes were covered with a sand

strahlgebläse gereinigt und auf der Innenseite mit Acetylenruß beschichtet worden. Die Legierung wurde unter Vakuum vergossen und so 24 Stunden lang gehalten, bevor sie der Atmosphäre ausgesetzt wurde. Die nach dem obigen Verfahren erhaltene LegierungJet blower cleaned and coated on the inside with acetylene black. The alloy was potted under vacuum and held for 24 hours before exposure to atmosphere. The alloy obtained by the above procedure

wurde dann auf ihre Duktilität hin getestet. Diese spezielle Legierung hatte eine Kriechdehnung von 2,7% bei 760C und unter einer Belastung von 5980 kg/cm² und eine Lebensdauer bis zum Bruch von etwa 250 Stunden. Eine genau gleich zusammen-was then tested for ductility. This particular alloy had a creep elongation of 2.7% at 760C and under a load of 5980 kg / cm ² and a life to break of about 250 hours. An exactly alike

gesetzte Legierung wurde ohne die Anwendung der Hochtemperaturstufe hergestellt und nur innerhalb des Bereiches von 1427 bis 1482° C vakuumraffiniert. Diese Legierung hatte beim Test bei 760⁰C unter einer Belastung von 59B0 kg/cm² eine KriechdehnungThe alloy set was made without the use of the high temperature stage and only vacuum refined within the range of 1427 to 1482 ° C. This alloy had the test at 760 ⁰ C under a load of 59B0 kg / cm ² a creep

von 1,4% und eine Lebensdauer bis zum Bruch von 50 Stunden. Daraus geht hervor, daß die zweite Erhitzung auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur sich außerordentlich günstig auf eine Nickellegierung auswirkt, indem sie dieser eine stark verbesserte Duktilität, insbesondere innerhalb eines mittleren Temperaturbereiches, verleiht.of 1.4% and a service life to breakage of 50 hours. It follows that the second heating to a relatively high temperature is extremely favorable to a nickel alloy has an effect by giving it a greatly improved ductility, especially within a medium temperature range, confers.

Example 2

Nach dem im Beispiel 1 angegebenen Verfahren wurde eine aus 0,15% Kohlenstoff, 9,0% Chrom, 12,5% Wolfram, 10% Kobalt, 1% Niob, 2% Titan, 5% Aluminium, 0,05% Zirkonium, 0,015% Bor und zum Rest im wesentlichen aus Nickel bestehende Legierung hergestellt. Die Legierung wurde dann auf ihre Bruchfestigkeit und Duktilität bei 982° C unter einer Belastung von 2040 kg/cm² hin getestet; sie wies eine Lebensdauer bis zum Bruch von 92 Stunden, eine Dehnung von 9,0% und eine Bruckeinschnürung von 14,0% auf. Es wurde eine genau gleiche Legierung ohne Anwendung der Hochtemperaturstufe hergestellt und nur innerhalb des Bereiches von 1427 bis 1482° C vakuumraffiniert. Dissc Legierung hatte beim Test bei 982° C unter einer Belastung von 2040 kg/cm² eine Lebensdauer bis zum Bruch von 65 Stunden, eine Dehnung von 5,8% und eine Bruckeinschnürung vonAccording to the method given in Example 1, one made of 0.15% carbon, 9.0% chromium, 12.5% tungsten, 10% cobalt, 1% niobium, 2% titanium, 5% aluminum, 0.05% zirconium, 0.015% boron and the remainder essentially made of nickel alloy. The alloy was then tested for its ultimate strength and ductility at 982 ° C. under a load of 2040 kg / cm ^2; it had a life to break of 92 hours, an elongation of 9.0% and a bridge necking of 14.0%. Exactly the same alloy was made without using the high temperature stage and only vacuum refined within the 1427 to 1482 ° C range. When tested at 982 ° C. under a load of 2040 kg / cm ^2, Dissc alloy had a service life to breakage of 65 hours, an elongation of 5.8% and a bridge constriction of

Example 3

Es wurde eine Reihe von weiteren Versuchen durchgeführt, wobei entweder die Legierung der, Beispiels 1 oder diejenige des Beispiels 2 raffiniert wurde. Die Dauer der verschiedenen Erhitzungsstufen ist in den folgenden Tabellen 1 und 11 angegeben.A number of further tests were carried out, using either the alloy of Example 1 or that of Example 2 has been refined. The duration of the different heating levels is in the Table 1 and 11 below.

Table I.

Ver
suchVer
search Alles geschmolzenEverything melted Druckpressure ROE»)ROE ») Endraffinierung bei
1566 bis 1593" CFinal refining at
1566 to 1593 "c Druckpressure ROEROE Schmelze bei
1566 bis 1593" CMelt at
1566 to 1593 "c Druckpressure ROEROE Endraffinierung bei
1566 bis 1593⁰CFinal refining at
1566 to 1593 ⁰ C Druckpressure ROEROE Anschließendes
Abkühlen auf
1427 bis I482°CSubsequent
Cool down on
1427 to I482 ° C Druckpressure ROEROE Nr.No. Dauerduration in μπιin μπι Dauerduration in jimin jim Dauerduration in μπιin μπι Dauerduration in μηιin μηι Dauerduration in μπιin μπι (Std. u.(Hours and HgEd 1616 (Sld. u.(Sld. U. HgEd 88th (Std. u.(Hours and HgEd 1414th (Std. u.(Hours and HgEd 1010 (Sld. u.(Sld. U. HgEd 66th Min.)Min.) 1212th 1010 Min.)Min.) 33 1010 Min.)Min.) 1212th 3030th Min.)Min.) 66th 2020th Min.)Min.) 33 77th 11 4:204:20 77th 1818th 4:424:42 66th 1919th 5:025:02 2020th 2828 6:036:03 1010 2222nd 7:407:40 55 1010 22 4:254:25 1010 —- 4:454:45 1010 77th 5:305:30 2222nd 55 7:457:45 1010 55 9:169:16 44th 44th 33 3:143:14 88th 1212th 4:534:53 77th 1010 5:155:15 55 ΠΠ 7:117:11 55 1010 8:308:30 1010 99 44th 5:435:43 77th 77th 6:016:01 77th 77th 6:326:32 99 88th 6:566:56 66th 88th 8:578:57 66th 44th 55 3:503:50 77th 88th 4:074:07 66th 88th 4:304:30 55 —- 5:335:33 55 1616 6:506:50 44th 77th 66th 3:463:46 1212th 55 3:573:57 1212th 55 4:404:40 2828 88th 5:015:01 1313th 88th 6:536:53 77th 44th 77th 4:404:40 55 44th 4:534:53 55 55 5:255:25 99 88th 7:457:45 88th 88th 9:119:11 44th 44th 88th 4:424:42 66th —- 4:534:53 55 55 5:205:20 77th 1414th 5:475:47 66th 1010 6:566:56 44th 33 99 3:153:15 33 1616 3:263:26 33 1010 3:493:49 66th 1818th 4:104:10 44th 1010 6:156:15 22 66th 1010 5:055:05 1010 —- 5:155:15 1010 77th 5:435:43 1818th 1212th 6:096:09 88th 1010 8:058:05 33 44th 1111 4:314:31 77th —- 4:474:47 66th 66th 5:285:28 88th IOIO 6:426:42 66th 1010 7:447:44 44th 44th 1212th 4:324:32 55 —- 4:474:47 55 1010 5:155:15 77th 2222nd 6:126:12 55 1010 7:327:32 33 55 1313th 4:154:15 88th —- 4:264:26 77th 33 5:005:00 2424 44th 5:215:21 66th 44th 7:127:12 33 33 1414th 4:004:00 33 —- 4:144:14 2424 33 4:354:35 22 33 6:006:00 1616 33 7:437:43 22 —- 1515th 12:4812:48 22 —- 13:2413:24 22 88th 14:0314:03 22 —- 14:2214:22 22 88th 15:3115:31 22 77th 1616 6:256:25 33 —- 6:466:46 33 66th 7:297:29 22 —- 7:407:40 22 66th 9:259:25 22 33 1717th 5:455:45 33 —- 6:086:08 22 66th 6:446:44 22 —- 7:057:05 22 66th 8:008:00 11 66th 1818th 8:158:15 66th —- 8:388:38 55 88th 9:309:30 44th —- 9:409:40 44th 55 11:0011:00 44th —- 1919th 8:208:20 44th 8:418:41 44th 9:149:14 22 9:229:22 22 11:0011:00 22 2020th 7:407:40 8:068:06 8:298:29 8:378:37 10:4010:40

*) ROE = Geschwindigkeit der Gasentwicklung in Mikron/30 Sekunden.*) ROE = rate of gas evolution in microns / 30 seconds.

Tabel!!

Dauer der Nieder-Duration of the Dauer des ErhitzensDuration of heating Dauer der Hoch-Duration of the high Dauer des AbkühlensDuration of cool down Dauer der gesDuration of the total V Ll AIiLIl IN Γ.V Ll AIiLIl IN Γ. lemperaturraffinierungtemperature refining auf die hohe
TeiTiDeraturon the high
PartiDerature temperaturraffinierungtemperature refining auf 1427 bis 1482°Cto 1427 to 1482 ° C SchmelzbehanEnamel treatment (Minuten)(Minutes) (Minuten)(Minutes) (Stunden u. Minuten)(Hours and minutes) (Stunden u. Minuten)(Hours and minutes) (Stunden u. M(Hours a. M 11 2222nd 2020th 1:11: 1 1:371:37 3:203:20 22 3030th 3535 2:152:15 1 :311: 31 4:514:51 33 3939 2222nd 1 :561: 56 1 :191: 19 3:163:16 44th 1818th 3131 24 Min.24 min. 2:12: 1 3:143:14 55 1717th 2323 1:31: 3 1:171:17 3 Std.3 hours. 66th 1111 4343 2! Min.2! Min. 1:521:52 3:73: 7 77th 1313th 3232 2:202:20 1 :261: 26 4:314:31 88th 1111 2727 27 Min.27 min. 1:91: 9 2:42: 4 99 1111 2323 21 Min. 21 min. 2:102:10 3:53: 5 1010 1010 2828 26 Min. 26 min. 1:561:56 3 Std 3 hours 1111 1616 4141 1:141:14 1:21: 2 3:133:13 1212th 1515th 2828 57 Min.57 min. 1:201:20 3 Std 3 hours 1313th 1111 3434 21 Min.21 min. 1:511:51 2:572:57 1414th 1414th 2121 1:251:25 1:431:43 3:433:43 1515th 3636 3939 19 Min. 19 min. 1:91: 9 2:432:43 1616 2121 4343 11 Min. 11 min. 1:451:45 3 Std3 hours 1717th 2323 3636 21 Min.21 min. 55 Min. 55 min. 2:152:15 1818th 2323 5252 10 Min.10 min. 1:201:20 2:452:45 1919th 2121 3333 8 Min.8 min. 1:381:38 2:402:40 2020th 2626th 2323 8 Min.8 min. 2:32: 3 3 Std3 hours

Eine Reihe der Proben aus den oben angegebenen Versuchen wurden auch auf Kriechdehnung hin untersucht undmit einer aus einem üblichen Verfahren,A number of the samples from the experiments given above were also tested for creep examined and with one of a common procedure,

& h. einem Verfahren, das nur die niedere Erhitzungsstufe aufweist, stammenden Probe verglichen. Die zuletzt genannte Probe ist als Versuch A gekennzeich-& H. compared to a method having only the low heating stage. the the last mentioned sample is marked as test A

net. Wie aus der folgenden Tabelle III hervorgehl, wiesen alle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Proben wesentlich bessere Kriecheigenschaften, ausgedrückt in einer erhöhten Lebensdauer und einer prozentualen Kriechdehnung, im Vergleich zu der nach dem bekannten Verfahren erhaltenen Probe auf.net. As can be seen from the following Table III, all samples produced by the method according to the invention had significantly better creep properties, expressed in an increased service life and a percentage creep strain, in comparison to the sample obtained by the known method.

Table III

760' C — 6760'C - 6th Versuch Nr.Attempt no. Lebensdauerlifespan in Stundenin hours AA. 53,253.2 (5980 kg/cm²)(5980 kg / cm ² ) 11 123,0123.0 22 71,371.3

Kriechdehnung in %Creep strain in%

1,31.3

3,3 2,93.3 2.9

Versuch Nr.Attempt no.

3 43 4

1010

1111

1212th

1010

7GO¹ C — 6330 kg cm² 7GO ¹ C - 6330 kg cm ²

Lebensdauer
in Slundenlifespan
in Slunden

85,1
81,5
64,9
69,5
82,6
71,0
71,0
115,8
58,9
62,385.1
81.5
64.9
69.5
82.6
71.0
71.0
115.8
58.9
62.3

Kriechdehnung in %Creep strain in%

2,8 2,6 2,5 2,7 4,5 3,3 2,1 3,6 2,3 2,22.8 2.6 2.5 2.7 4.5 3.3 2.1 3.6 2.3 2.2

Claims

Patent claims:

1. A process for the production of a nickel alloy with a particularly high ductility in the medium temperature range, in which a nickel, carbon and at least one metal from the group of chromium, cobalt, molybdenum, niobium, tantalum, vanadium and tungsten containing charge under vacuum conditions at a temperature of 1399 to 1510 ⁰ C is melted in order to bring it to the boil by the conversion of the carbon in the melt, characterized in that the melt, after boiling has stopped, is heated to a temperature of 1538 to 1649 ° C to the To complete deoxidation of the melt by the carbon present, that the melt is then cooled and one or more of the metals aluminum, boron, hafnium, titanium and zirconium are added to it.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the total heating time prior to the addition of the reactive metal is at least about 3 hours.

3. The method according to claim 1, characterized in that the temperature from 1538 to 1649 C. held for at least 10 minutes to about 5 hours.

4. The method according to claim 1, characterized in that the melt after the addition of the reactive metals is heated to a temperature of 1538 to 1593 ° C.