DE2206164A1 - Deep hardenable titanium-based alloy - Google Patents

Deep hardenable titanium-based alloy

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DE2206164A1
DE2206164A1 DE19722206164 DE2206164A DE2206164A1 DE 2206164 A1 DE2206164 A1 DE 2206164A1 DE 19722206164 DE19722206164 DE 19722206164 DE 2206164 A DE2206164 A DE 2206164A DE 2206164 A1 DE2206164 A1 DE 2206164A1
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titanium
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George Samson; Seagle Stanley Robert; Warren; Bomberger jun. Howard Brubaker Canfield; Ohio Hall (V.StA.)
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United States Steel Corp
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United States Steel Corp
National Destillers and Chemical Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

Tief härtbare Legierung auf TitanbaeisDeep hardenable alloy based on titanium

Die Erfindung betrifft Legierungen auf Titanbasis, die tief härtbar sind und eine überlegene Kombination anderer Eigenschaften aufweisen.The invention relates to titanium-based alloys that are deeply hardenable and a superior combination have other properties.

In der Titanindustrie wird unter dem Begriff "Härtbarkeit" ein Maß für die Tiefe und Verteilung der Festig· keit verstanden, die durch Ausseheidungshärtung in einem Material erzeugt wird, im Gegensatz zu der Defination dieses Begriffes in der Stahlindustrie, wo er als Maß für die Tiefe und Verteilung der in eine« Material durch Abschrecken erzeugten Härte gilt. Eine tief härtbar· Legierung auf Titanbaei· oder Titanlegierung kann als eine Legierung definiert werden» deren Streokgr»nien- In the titanium industry, the term “hardenability” is understood to be a measure of the depth and distribution of strength that is generated in a material by precipitation hardening, in contrast to the definition of this term in the steel industry, where it is used as a measure of depth and distribution of hardness produced in a material by quenching holds. A deeply hardenable alloy on titanium alloy or titanium alloy can be defined as an alloy whose stress

Patentanwälte Dipl.-Ιης. Martin Licht, Oipl.-Wirttch.-Ing. Axel Hantmann, Dipl.-Phyi. Stbaitian HerrmannPatent attorneys Dipl.-Ιης. Martin Licht, Oipl.-Wirttch.-Ing. Axel Hantmann, Phyi graduate. Stbaitian Herrmann

S MÖNCHEN 2, THEtESIENSTRASSE 33 · Telefon: 2B1202 · Telegramm-Adreise: Lipatli/München layer. Vereinibenk München, Zweijir. Otkar-von-Miller-Ring, Klo.-Nr. M2495 · Poiftcheck-Konto: München Nr. 163397S MÖNCHEN 2, THEtESIENSTRASSE 33 · Telephone: 2B1202 · Telegram address: Lipatli / Munich layer. Vereinibenk Munich, Zweijir. Otkar-von-Miller-Ring, toilet no. M2495 Poiftcheck account: Munich No. 163397

Oppenauer lOro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDTOppenauer lOro: PATENT ADVOCATE DR. REINHOLD SCHMIDT

209835/0849209835/0849

ο festigkeit durch Härten auf einen Wert von 98,4 kp/mmο strength through hardening to a value of 98.4 kp / mm

oder höher vergrößert werden kann, und zwar in der Mitte eines runden Schnittes von 10,2 cm. Es besteht ein Bedarf an einer tief härtbaren Legierung, die eine größere Bruchzähigkeit und einen höheren Elastizitätsmodul besitzt als die handelsüblichen Legierungen« Die Zähigkeit und Festigkeit einer Legierung stehen zueinander in umgekehrten Verhältnis. Demnach führen die Anstrengungen zur Verbesserung der Zähigkeit zu einer Verschlechterung der Festigkeit. Ein heutzutage anerkanntes Verfahren zur Bestimmung der Zähigkeit ist in der ASTM-Norm E-399-7OT beschrieben, die von der American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Penna«, veröffentlicht wurde. Der Testversuch führt zu einem Kj -Wert, gemessen in kp/mm^2,5^cm'. Eine bekannte handelsübliche Legierung, nämlich Ti-6Al-6V-2Snor higher, in the middle of a 4-inch round cut. There is a need on a deeply hardenable alloy, which has a greater fracture toughness and a higher modulus of elasticity than Commercially available alloys «The toughness and strength of an alloy are inversely related. Accordingly, efforts to improve toughness lead to deterioration in strength. A method now recognized for determining toughness is described in ASTM Standard E-399-7OT, the by the American Society for Testing and Materials, Philadelphia, Penna ". The test attempt leads to a Kj value, measured in kp / mm ^ 2.5 ^ cm '. One known commercial alloy, namely Ti-6Al-6V-2Sn

hat einen angegebenen KT -Wert von 28,1 kp/mm 1/12,54 cm'has a specified K T value of 28.1 kp / mm 1 / 12.54 cm '

' / in kleinen Schnitten bei einer Streckgrenze von 112 kp/mm , die Legierung kann jedoch diese Festigkeit nicht- in großen Schnitten erreichen. Allerdings ist diese Legierung eine der besten tief härtbaren Alpha-Beta-Titanlegierungen, die bisher erhältlich gewesen sind. Beta-Titanlegierungen bzw. Beta-Legierungen auf Titanbasis weisen eine gute Härtbarkeit und Zähigkeit auf, jedoch einen niedrigen Elastizitätsmodul,'/ in small sections with a yield point of 112 kp / mm, however, the alloy cannot achieve this strength in large cuts. However, this alloy is one the best deep hardenable alpha-beta titanium alloys available to date. Beta titanium alloys or Titanium-based beta alloys have good hardenability and toughness, but a low modulus of elasticity,

4 /2 der gewöhnlich weniger als 1,09 x 10 kp/cm beträgt, sowie eine geringe Verformbarkeit· Bei allen Festigkeitswerten wird eine verbesserte Zähigkeit benötigt. Titanhersteller haben nun nach einer tief härtbaren Legierung geforscht, deren Kj bei einer Streckgrenzenfestigkeit von 112 kp/mm4/2, which is usually less than 1.09 x 10 kg / cm, and low deformability · With all strength values an improved toughness is needed. Titan manufacturers have now researched a deeply hardenable alloy their Kj at a yield strength of 112 kp / mm

wenigstens 38,7 kp/mm \)2,54 cm7beträgt, wobei der Elasti-at least 38.7 kp / mm \) 2.54 cm 7 , the elastic

1 4/2 1 4/2

zitätsmodul wenigstens 1,2 χ 10 kp/Cm und die Flächenreduzierung über 12 % liegen.modulus of at least 1.2 χ 10 kp / cm and the area reduction over 12 % .

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, tief härtbare Legierungen auf Titanbasis zu schaffen, die die obigen gesuchten Eigenschaften aufweiten. Diese Legierungen auf Titanba·ie sollen den Alpha-Bete-Typ angehören «ad al· Legierung·elemente Aluainiua, Molybdän, Chrom und Sllieiaa in gen» beetlernten Anteilen enthalten. The object of the invention is therefore to create deeply hardenable titanium-based alloys which expand the properties sought above. These alloys on titanium base are said to belong to the alpha beet type "ad al" contain alloy elements aluainiua, molybdenum, chromium and sllieiaa in proportions that have been learned.

209835/0849209835/0849

«· 3 ■"■«· 3 ■" ■

Des weiteren sollen solche Legierungen zur Erhöhung ihrer Zugfestigkeit und Härtbarkeit in eng begrenzten, maximalen Anteilen auch Zinn und/oder Zirkonium enthalten können·Furthermore, such alloys are intended to increase their Tensile strength and hardenability can also contain tin and / or zirconium in narrowly limited, maximum proportions

Die Erfindung betrifft also tief härtbare Legierungen auf Titanbasis, die bei hohen Streckgrenzenfestigkeiten und einem hohen Elastizitätsmodul auch eine überlegene Bruchzähigkeit besitzen. Zu diesem Zweck -wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, solche Legierungen in Gewichtsprozenten wie folgt zusammenzusetzen: 5 bis 6 % Aluminium, 2 bis 4 % The invention thus relates to deeply hardenable titanium-based alloys which, with high yield strengths and a high modulus of elasticity, also have superior fracture toughness. For this purpose, it is proposed according to the invention to make up such alloys in percent by weight as follows: 5 to 6 % aluminum, 2 to 4 %

Chrom, 2 bis 4 % Molybdän, 0,25 bis 0,50 % Silicium, RestChromium, 2 to 4 % molybdenum, 0.25 to 0.50 % silicon, remainder Titan und zufällige Verunreinigungen.Titanium and incidental impurities.

Mit diesen Elementen allein besitzen die erfindungsgemäßen Legierungen die gewünschte Zähigkeit und den gewünschten Elastizitätsmodul sowie ein brauchbares Härtungsvermögen, was sich durch die im folgenden angeführten Versuchs ergebnisse zeigen läßt. Ihre Strec&grenzenfestigkeit in dioken Schnitten reicht jedoch für gewisse Anwendungsfälle nicht aus. Dieser Naohteil läßt sich durch Zusetzen von Zinn in einer Menge von bis zu 3 Gew.-% und/oder Zirkonium in einer Menge bis zu 2 Gew.-% beseitigen. Der maximale Gehalt an Zinn und Zirkonium zusammen liegt bei etwa 4 Gew.-#. In jedem Fall entspricht die Legierung dem Alpha-Beta-Typ.With these elements alone, the alloys according to the invention have the desired toughness and the desired modulus of elasticity as well as a useful hardening capacity, which can be shown by the test results given below. Your tensile strength however, in dioken sections is not sufficient for certain applications. This Naohteil can by adding eliminate tin in an amount of up to 3% by weight and / or zirconium in an amount of up to 2% by weight. Of the maximum content of tin and zirconium together is about 4 wt .- #. In any case, the alloy corresponds to that Alpha-beta type.

Zur Erreichung der genannten Ziele ist es wichtig, daß die Legierungen die speziellen Elemente Aluminium, Chrom, Molybdän und Silicium enthalten, und daß diese Elemente in den obigen Anteilen bzw. Verhältnissen vertreten sind. Die Legierungen müssen wenigstens 5 % Aluminium enthalten, damit sich der verlangte Elastizitätsmodul einstellt, jedoch liegt das Maximum etwa« unterhalb von 8 #, wenn Versprodung vermieden werden soll. Die dieTo achieve the stated objectives, it is important that the alloys contain the special elements aluminum, chromium, molybdenum and silicon, and that these elements are represented in the above proportions. The alloys must contain at least 5% aluminum so that the required modulus of elasticity can be set, but the maximum is about «below 8 # if embrittlement is to be avoided. The those

209835/0849209835/0849

220616A220616A

Beta-Phase fördernden Element· Chrom und Molybdän führen xu der gewünschten Härtbarkeit, Zähigkeit und dem gewünschten Elastizitätsmodul, ohne daß dadurch die notwendige Verformbarkeit beseitigt wird. Andere, die Beta-Phase fördernde Elemente, beispielsweise Beryllium und Bor, beeinträchtigen die Verformbarkeit. Noch andere Elemente, vie Eisen, Mangan, Vanadium, Columbium und Tantal beeinträchtigen den Elastizitätsmodul, während Molybdän und Chrom nur geringe oder sogar leicht förderliche Auswirkungen auf den Elastizitätsmodul haben, wenn sie in den eben genannten kritischen Mengen zugesetzt werden· Silicium verbessert in dem verwendeten Anteil in Verbindung mit Molybdän den Elastizitätsmodul und die Festigkeit, ohne zu einer unerwünschten Legierungebildung und einem Verlust an Zähigkeit zu führen» Molybdän übt ferner eine günstige Wirkung auf die Erhöhung der Löslichkeit Ton Silicium im Beta-Phasen-Titan aüb. Wenigstens 2 % Molybdän sind für die Härtbarkeit und für die Förderung der Löslichkeit des Siliciums erforderlich. 3 % Zinn oder 2 % Zirkonium dürfen nicht überschritten werden, damit kein unerwünschter Verlust an Bruchzähigkeit eintritt·Beta-phase promoting element · Chromium and molybdenum lead to the desired hardenability, toughness and the desired modulus of elasticity, without thereby eliminating the necessary deformability. Other elements promoting the beta phase, for example beryllium and boron, impair the deformability. Still other elements, such as iron, manganese, vanadium, columbium and tantalum impair the modulus of elasticity, while molybdenum and chromium have little or even slightly beneficial effects on the modulus of elasticity if they are added in the critical amounts just mentioned.Silicon improved in the used Share in connection with molybdenum the modulus of elasticity and the strength, without leading to an undesired alloy formation and a loss of toughness »Molybdenum also has a beneficial effect on increasing the solubility of silicon in beta-phase titanium. At least 2 % molybdenum is required for hardenability and to promote the solubility of the silicon. 3 % tin or 2% zirconium must not be exceeded, so that no undesired loss of fracture toughness occurs

Die Legierungen können entweder Beta-Phasen-Legierungen oder Alpha-Beta-Phasenlegierungen sein. Im ersten Falle gehören zu den abschließenden Warmbearbeitungssohritten Reduzierungen bei Temperaturen im wesentlichen oberhalb des Beta-Phasenübergangs der Legierung· Im zweiten Falle schließen die abschließenden Warmbearbeitungsschrltte Reduzierungen bei Temperaturen ein, die alle unterhalb des Beta-Phasenübergangs liegen.The alloys can be either beta phase alloys or alpha-beta phase alloys. In the first case, these belong to the final hot-working steps Reductions at temperatures substantially above the beta phase transition of the alloy · Close in the second case the final hot working steps include reductions at temperatures all below the beta transition lie.

Das in der Zeichnung dargestellte Schaubild zeigt Verlaufslinien, aus denen der Zusammenhang zwischen der Zähigkeit und Zugfestigkeit, der oben erwähnten, handelsübliche^ tief härtbaren Legierung Ti-6Al-6V-2Sn (I)9 The diagram shown in the drawing shows gradient lines from which the relationship between the toughness and tensile strength of the above-mentioned, commercially available, deeply hardenable alloy Ti-6Al-6V-2Sn (I) 9

209835/0848209835/0848

der Beta-Phasen-Legierungen Ti-6Al-2Mo-2Cr-0,25 Si und Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-2Cr-Os25Si (il) und der gleichen Legierungen mit Alpha-Beta-Phase (III) ,ersichtlich ist.the beta-phase alloys Ti-6Al-2Mo-2Cr-0.25 Si and Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-2Cr-O s 25Si (il) and the same alloys with alpha-beta phase (III) can be seen.

Die Linie I zeigt,,daß die handelsübliche Legierung Ti-6Al-6v-2Sn einen KT * Wert von annähernd'42,2 kp/mm"J/295k cm bei einer unteren Streckgrenze von unter 98,4 kp/mm besitzt.Line I shows that the commercially available alloy Ti-6Al-6v-2Sn has a K T * value of approximately 42.2 kp / mm "J / 2 9 5k cm with a lower yield point of less than 98.4 kp / mm owns.

Große Schnitte dieser Legierungen können so behandelt werden,Large sections of these alloys can be treated so

/ 2 dafi sich eine annehmbare Streckgrenze von 112 kp/mm einstellt·/ 2 for an acceptable yield point of 112 kp / mm

Wenn kleine Schnitte der Legierung behandelt werden, um dieWhen small cuts of the alloy are treated to reduce the

/2 Streckgrenze auf 112 kp/mm zu erhöhen, fällt der KL. -Wert/ 2 Raising the yield point to 112 kp / mm falls the KL. -Value auf rund 28,1 kp/mm "1/2,54 cm'ab. Dieser Linienverlauf läßt sich mathematisch durch die folgende Gleichung beschreibenJto around 28.1 kp / mm "1 / 2.54 cm '. This course of the line lets Describe yourself mathematically by the following equation: J.

0,7 Kjc + 0,545 St-Gr * 1160.7 Kj c + 0.545 St-Gr * 116

Die Linien II und III zeigen an, daß die neuartigen Legierungen K^-Werte besitzen, die für eine beliebige gewählte Streckgrenze weit über demjenigen der handelsüblichen Legierung liegen· Bei einer Streckgrenze·vonLines II and III indicate that the novel alloys have K ^ values that are suitable for any The selected yield point is far above that of the commercially available alloy · With a yield point · of

/ 2 112 kp/mm weisen die neuartigen Legierungen einen KT -Wert/ 2 112 kp / mm, the alloys new-strength a K value T von etwa 49,2 kp/mm ^ 2,54 cm auf, wenn Beta-Phase vorliegt,from about 49.2 kp / mm ^ 2.54 cm when beta phase is present, während der K. -Wert für die Alpha-Beta-Phase etwa 38,7 kp/mm 7 2,54 cm1 beträgt· In jedem Falle liegen die tatsächlichen Punkte, auf denen sich die Verlaufslinien für die neuartigen Legierungen gründen, weit über der Linie I.while the K. value for the alpha-beta phase is about 38.7 kp / mm 7 2.54 cm 1 Line I.

Die unten angegebene Tabelle I zeigt die Ergebnisse der mit der neuartigen Legierung tatsächlich ausgeführten Versuche« Die mit 1, 3» 4 und 5 bezifferten Versuche sind die, welche in die Zeichnungsfigur eingetragen wurden· Die Versuche wurden mit 2,54-cm-Blech ausgeführt, das so behandelt wurde, daß es dem Metall in der Nähe der Mitte eines 10,2 cm-Rundmaterials entsprach«Table I below shows the results of those actually carried out with the novel alloy Experiments «The experiments numbered with 1, 3» 4 and 5 are those which were entered in the drawing figure. The tests were carried out on one inch sheet which was treated to meet the metal near the center of a 10.2 cm round material corresponded to "

209835/0849209835/0849

CD TABELLE ICD TABLE I.

2 . WIRKUNG DER BEHANDLUNG AUF DIE EIGENSCHAFTEN TIEF HÄRTBARER LEGIERUNGEN CM2. EFFECT OF TREATMENT ON THE PROPERTIES OF DEEP HARDENING ALLOYS CM

Nr. Zusammen- Wärme- Größe setzung behandlungNo. Composition Heat Size Treatment

Ti-6Al-2Zr-2Sn- 935°C-i/2 H-AC 2,54 cmTi-6Al-2Zr-2Sn- 935 ° C-i / 2 H-AC 2.54 cm

2Mo-2Cr-0,25Si 538°C-4 H-AC Blech2Mo-2Cr-0.25Si 538 ° C-4 H-AC sheet metal

- ο- ο

Ti-6Al-2Zr-2Sn- 935°C-l/2 H-AC 2,54 cm 109,5 102 ·*Ti-6Al-2Zr-2Sn- 935 ° C-l / 2 H-AC 2.54 cm 109.5 102 *

, 2Mo-O,7Si 538°C-4 H-AC Blech 108 95,5 c,, 2Mo-O, 7Si 538 ° C-4 H-AC sheet metal 108 95.5 c,

vo covo co

I 3 Ti-6Al-2Zr-2Sn- 927°C-i/2 H-AC 2,54 cm 122 114 „I 3 Ti-6Al-2Zr-2Sn- 927 ° C-i / 2 H-AC 2.54 cm 122 114 "

2Mo-2Cr-O,4Si 538°C-4 H-AC Blech 121,5 108,5 S2Mo-2Cr-O, 4Si 538 ° C-4 H-AC sheet metal 121.5 108.5 S

Ti-6Al-3Sn-2Mo- 936°C-l/2 H-AC 2,54 cmTi-6Al-3Sn-2Mo- 936 ° C-1/2 H-AC 2.54 cm

2Cr-O,25Si 538°C- 4H-AC Blech2Cr-O, 25Si 538 ° C- 4H-AC sheet

Ti-6Al-2Mo-2Cr- 935°C-i/2 H-AC 2,54 cmTi-6Al-2Mo-2Cr- 935 ° C-i / 2 H-AC 2.54 cm

0,25Si 538°C- 4H-AC Blech0.25Si 538 ° C- 4H-AC sheet

Bruchfracture
grenzeborder
kp/mmkp / mm
StreckStretch
grenzeborder
kp/mmkp / mm
117
122,5
109,5
108
117
122.5
109.5
108
112
110,5
102
95,5
112
110.5
102
95.5
122
121,5
122
121.5
114
108,5
114
108.5
117,5
115,5
117.5
115.5
111
103
111
103
no,5
109
no, 5
109
104,5
97
104.5
97

noch TABELLE I WIBKUNG DER BEHANDLUNG AUF DIE EIGENSCHAFTEN TIEF HÄRTBARER LEGIERUNGENalso TABLE I EFFECTS OF TREATMENT ON THE PROPERTIES OF DEEP TREATMENTABLE ALLOYS

Nr.No.

ro σ coro σ co CD Ca>CD Ca>

Dehnung
%
strain
%
Flächen
reduzierung
Surfaces
reduction
1"
Elastizitäts
modul D
χ 106 kp/ciT
Elasticity
module D
χ 10 6 kp / ciT
12,5
10,2
12.5
10.2
37,5
17,4
37.5
17.4
1,270
1,270
1,270
1,270
13,0
10,0
13.0
10.0
37,3
24,8
37.3
24.8
1,263
1,278
1.263
1.278
11,5
9,0
11.5
9.0
29,1
14,5
29.1
14.5
1,270
1,254
1,270
1.254
12,5
12,8
12.5
12.8
37,6
20,1
37.6
20.1
1,248
1,254
1.248
1.254
16,5
10,0
16.5
10.0
49,1
27,0
49.1
27.0
1,270
1,235
1,270
1.235

a -a -

weil Dicke 2,5because thickness 2.5 kp/am's'^2,54 ce'kp / am ' s ' ^ 2.54 ce'

Behandlungtreatment

41,3 51,841.3 51.8

28,7 30,828.7 30.8

30,8 47,630.8 47.6

33,6 54,733.6 54.7

' Λ ' Λ

70,770.7

/3/ 3

/ β

*,+β*, + β ββ

Der Versuch Nr. 2 zeigt tiefe K1 -Werte, weil der Siliciumgehalt asu hoch ist. Der Versuch Nr. 5 zeigt ausgezeichnete K1 -Werte, jedoch verhältnismäßig geringe Streckgrenze nwerte, da die Legierung hier die festigkeitssteigernden Elemente Zinn und Zirkonium nicht enthält. Die Versuche Nr. 1, 3 und h zeigen gute Gesamteigenschaften, und zwar insbesondere dann, wenn die Legierung so behandelt ist, daß sie sich im Beta-Phasen-Zustand befindet.Experiment no. 2 shows low K 1 values because the silicon content is too high. Test no. 5 shows excellent K 1 values, but relatively low yield strength values, since the alloy here does not contain the strength-increasing elements tin and zirconium. Tests nos. 1, 3 and h show good overall properties, especially when the alloy is treated so that it is in the beta phase state.

Die folgende Tabelle II zeigt die Ergebnisse von Versuchen an Proben auf, die aus der Mitte eines iO,75 cm dicken Rundmaterials für zwei Legierungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung entnommen wurden» Die erzielten Eigenschaften entsprachen den verlangten Anforderungen·The following Table II shows the results of tests on samples obtained from the middle of an OK, 75 cm thick round material for two alloys of the composition according to the invention, »The properties achieved corresponded the required requirements

209835/0849209835/0849

TABELLE IITABLE II

CTTI OCTTI O

WERTE DER MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN IN DER MITTE VON WÄRMEBEHANDELTEN RUNDSTÄBENMECHANICAL PROPERTY VALUES IN THE MIDDLE OF HEAT-TREATED ROUND BARS

VON 10,75 cm DICKETHICKNESS OF 10.75 cm

Nr.No.

Zusammen
setzung
Together
settlement
Probenrehearse Bruch-
grenzg
kp/mm
Fracture-
borderline
kp / mm
Streck- Dehnung
grenze %
kp/mm
Stretch-elongation
limit %
kp / mm
1010
Ti-6Al-2Zr-2Sn-
2Mo-2Cr-0,25Si
Ti-6Al-2Zr-2Sn-
2Mo-2Cr-0.25Si
längsalong 126126 111,5111.5 8,58.5
queracross 126,5126.5 113113 9,09.0 Ti-6Al-2Mo-2Cr-
0,25 Si
Ti-6Al-2Mo-2Cr-
0.25 Si
längsalong 113,5113.5 103103 9,59.5
queracross 113113 101101

(A) Wärmebehandlung: 935°C- i/2 H-WQ;(A) Heat treatment: 935 ° C-i / 2 H-WQ;

538°C- h H-,X538 ° C- h H-, X

noch TABELLE IIstill TABLE II

WERTE DER MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN IN DER MITTE VON WARMEBEHANDELTEN RUNDSTABENMECHANICAL PROPERTY VALUES IN THE MIDDLE OF HEAT-TREATED ROUND BARS

VON 10,75 cm DICKETHICKNESS OF 10.75 cm

(A)(A)

Nr.No.

Flächen
reduzierung
%
Surfaces
reduction
%
Elastizitäts-Elasticity
17,517.5 1,2541.254 16,516.5 1,2631.263 27,527.5 1,2781.278 23,523.5 1,2701,270

44,8
49,0
44.8
49.0

58,0
63,0
58.0
63.0

(A) Wärmebehandlungs 935?C - l/2 H-WQj(A) Heat treatment 935? C - l / 2 H-WQj

5380C - 4 H-AC 0,7KIc + 0,546 Str-Gr,538 0 C - 4 H-AC 0.7K Ic + 0.546 Str-Gr,

132 137,5132 137.5

139 142139 142

Behandlungtreatment

Die hier beschriebenen erfindungsgemäßen Legierungen sollten nicht mit gewissen bekannten Legierungen verwechselt werden, die zur Verbesserung der Kriechfestigkeit entwickelt wurden. So beschreibt beispielsweise die britische Patentschrift 9^4,95^ eine kriechfeste Legierung auf Titanbasisf die 2 bis 4 % Aluminium, 3 bis 7 % Zirkonium, 4 bis 8 % Zinn, 0,5 bis 3 # Molybdän und 0,25 bis 0,75 % Silicium enthält. Je nach Wunsch können auch andere Elemente, wie beispielsweise Eisen, Kobalt, Nickel, Chrom, Mangan, Vanadium, Beryllium, Bor, Niob, Antimon, Tantal, Wolf ram und Wi smut h in geringen Mengen vorhanden sein. Der maximale Aluminiumgehalt von k % liegt unter dem kritischen 5 %-Minimum der erfindungsgemäßen Legierung, die zugesetzt werden müssen, um den richtigen Elastizitätsmodul zu erhalten. Die minimalen Zinn- und Zirkoniumgehalte von 3 % bzw. 4 % liegen über den kritischen Maximalwerten von 3 % bzw· 2 % bei der erfindungsgemäßen Legierung und würden zu einem unverhältnismäßig großen Verlust an Bruchzähigkeit führen.The alloys of the present invention described herein should not be confused with certain known alloys developed to improve creep resistance. For example, British Patent Specification 9 ^ 4.95 ^ discloses a creep resistant titanium-base alloy for 2 to 4% aluminum, 3 to 7% of zirconium, 4 to 8% tin, 0.5 to 3 molybdenum, and 0.25 to 0 # , Contains 75% silicon. If desired, other elements, such as iron, cobalt, nickel, chromium, manganese, vanadium, beryllium, boron, niobium, antimony, tantalum, tungsten and wrought iron, can also be present in small amounts. The maximum aluminum content of k% is below the critical 5% minimum of the alloy according to the invention, which must be added in order to obtain the correct modulus of elasticity. The minimum tin and zirconium contents of 3 % and 4 % are above the critical maximum values of 3 % and 2 % in the alloy according to the invention and would lead to a disproportionately large loss of fracture toughness.

In der amerikanischen Patentschrift 2 893 864 sind ebenfalls kriechbeständige Legierungen beschrieben, die in gewisser Hinsicht der obigen Legieiraag nach der britischen Patentschrift ähnlich sind, jedoch breitere Bereiche und viele Bedingungen aufweisen, von denen die meisten insgesamt für den erfindungsgemäßen Zweck ungeeignet sind« Zur Erreichung des dort genannten Zieles, nämlich der Erzielung einer ungewöhnlichen Kriechfestigkeit, wird jedoch kein Unterschied zwischen den Wirkungen des Chroms und anderer die Beta-Phasen-Bildung fördernder Elemente gemacht oder auch nur erkannte Keine der genannten beiden Patentschriften enthält irgendeinen Hinweis auf die Zähigkeit oder den Elastizitätsmodul der Legierung.In U.S. Patent 2,893,864 are also described creep-resistant alloys that are similar in some respects to the UK patent Legieiraag above, but with broader ranges and have many conditions, most of which are altogether unsuitable for the purpose of the invention « In order to achieve the goal mentioned there, namely the achievement of an unusual creep resistance, however made no distinction between the effects of chromium and other elements promoting beta-phase formation or even just recognized Neither of the named two patent specifications contains any indication of the toughness or the modulus of elasticity of the alloy.

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In überraschender Weise wird dem Fachmann durch den Erfindungsvorschlag eine überlegene Kombination der letztgenannten beiden Eigenschaften durch eine besondere Zusammenstellung von Elementen geboten, von denen bisher angenommen wurde, daß sie nur wahlweise, also fakultativ, vorhanden sein müßten^ sowie durch eine kritische Einstellung des Gehalts an Aluminium, Zinn und Zirkonium.Surprisingly, the invention suggests a superior combination of the last-mentioned to the person skilled in the art both properties offered by a special combination of elements of which previously assumed became that it is only optional, that is, optional must be ^ as well as by a critical adjustment of the content of aluminum, tin and zirconium.

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Claims (6)

- 13 PATENTANSPRÜCHE- 13 PATENT CLAIMS 1. Tief härtbare Legierung auf Titanbasis, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung in Gew.—%: 5 bis 6 % Aluminium, 2 bis k fo Chrom, 2 bis 4 % Molybdän, 0,25 Ms 0,50 % Silicium und der Rest Titan und unbedeutende Verunreinigungen«, 1. Deeply hardenable titanium-based alloy, characterized by the following composition in% by weight: 5 to 6 % aluminum, 2 to k fo chromium, 2 to 4% molybdenum, 0.25 Ms 0.50% silicon and the remainder titanium and insignificant impurities ", 2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung zusätzlich wenigstens Zinn und Zirkonium enthält, und zwar bei Zinn in einer Menge von bis zu 3 Gew.-? und bei Zirkonium bis zu 2 Gew.-^, wobei der maximale Gehalt an Zinn und Zirkonium zusammen 4 Gew.-$ beträgt.2. Alloy according to claim 1, characterized in that the alloy additionally contains at least tin and zirconium contains, in the case of tin in an amount of up to 3% by weight? and for zirconium up to 2 wt .- ^, the maximum content of tin and zirconium together is 4% by weight. 3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung dem Beta-Phasen-Typ entspricht·3. Alloy according to claim 1, characterized in that that the alloy corresponds to the beta-phase type k. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung dem Alpha-Beta-Phasen-Typ entspricht. k. Alloy according to Claim 1, characterized in that the alloy corresponds to the alpha-beta phase type. 5« Legierung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Kj -Wert von wenigstens 38f5 kp/mm ^2,54 cm bei einer Streckgrenze von 112 kp/mm und einem Elastizitätsmodul5 «Alloy according to claim 2, characterized by a Kj value of at least 38 f 5 kp / mm ^ 2.54 cm with a yield point of 112 kp / mm and a modulus of elasticity 6 /2 von wenigstens 1,2 χ 10 kp/cm o 6/2 of at least 1.2 χ 10 kp / cm o 6. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Elastizitätsmodul von wenigstens 1,2 χ 10 kp/cm , wobei der Zusammenhang zwischen dem KIc-¥ert, ausgedrückt in 0,7 kp/mm γ 2,54 em'und der Streckgrenze, ausgedrückt in 0,7 kp/mm2 wie folgt definiert ist: 0,7 KIc + 0,5^6 Streckgrenze X l6e 6. Alloy according to claim 1, characterized by a modulus of elasticity of at least 1.2 χ 10 kp / cm, the relationship between the K Ic - ¥ ert, expressed in 0.7 kp / mm γ 2.54 em 'and the yield point , expressed in 0.7 kp / mm 2 is defined as follows: 0.7 K Ic + 0.5 ^ 6 yield point X l6 e 209835/0849209835/0849 J*J * LeerseiteBlank page
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