DE2216626A1 - Nickel-chrom-kobalt-gusslegierung - Google Patents
Nickel-chrom-kobalt-gusslegierungInfo
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Description
Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. Bergen
Patentanwälte - Auaa Düsseldorf · Cecilienallee 7b - Telefon
Unsere Akte: 27 321 · 5. April 1972
International Nickel Limited, Thames House, Millbank,
London, S. ¥. 1 England
"Nickel-Chrom-Kobalt-Gußlegierung"
Nickel-Chrom- und Nickel-Chrom-Kobalt-Legierungen^.mit
Titan und Aluminium besitzen nach einer entsprechenden Wärmebehandlung eine hohe Zeitstandfestigkeit bei hohen
Temperaturen und werden daher als Werkstoff für Gegenstände verwendet, die wie Gasturbinenschaufeln bei hohen
Temperaturen einerjhohen Belastung unterliegen. Die Verwendung unreiner Treibstoffe bei stationären Gasturbinen
führt zu einer unvollständigen Verbrennung und zur Schwefelkorrosion. Des weiteren stellt sich auch in maritimer
oder Chloride enthaltender Atmosphäre eine starke Korrosion ein.
Aus der deutschen Patentschrift 1 245 137 und der deutschen Offenlegungsschrift 1 929 301 ist es bekannt, die
Korrosionsbeständigkeit einer Nickel-Chrom-Knet-Legierung durch Erhöh--ung des Chromgehaltes auf mindestens 27%
zu verbessern. Knetlegierungen lassen sich jedoch nur bedingt beim Herstellen von Turbinenschaufeln mit verwickelten
Kühlkanälen verwenden. Es besteht daher ein erhebliches Bedürfnis nach einer Gußlegierung, die im Gußzustand
eine hohe Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen sowie
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eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit in schwefel- und chloridhaltigen Medien besitzt. Ein weiterer Nachteil
der bekannten Nickel-Chrom-Legierung besteht darin, daß diese im Hinblick darauf, daß die Bildung einer
instabilen Sigma-Phase sowie ein Verspröden nach langen
Betriebszeiten vermieden werden muß, eine begrenzte Festigkeit besitzt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Gußlegierung mit hoher Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen,
ausreichender Zähigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht
in einer Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit 0,02 bis 0,25% Kohlenstoff, 20 bis 25% Chrom, 5 bis 25% Kobalt,
bis 3,5% Molybdän und/oder bis 5% Wolfram bei einem Gesamtgehalt an Wolfram und dem halben Molybdängehalt von
0,5 bis 5%, 1,5 bis 5% Titan und 1 bis 5% Aluminium, deren Gesamtgehalt an Aluminium und Titan 4 bis 7% und im
Falle einer wolframfreien Legierung höchstens 6% beträgt und deren Verhältnis von Titan zu Aluminium von 0,75 : 1
bis 4 : 1 beträgt, 0,5 bis 3% Tantal, 0 bis 3% Niob, 0,005 bis 1,0% Zirkonium und 0 bis 2% Hafnium bei einem
Gesamtgehalt an Zirkonium und dem halben Hafniumgehalt von 0,01 bis 1%, 0,001 bis 0,05% Bor, insgesamt 0 bis 0,2%
Yttrium und/oder Lanthan, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 30% Nickel.
Um die gewünschte Kombination einer hohen Warmfestigkeit,
guten Korrosionsbeständigkeit und Gefügestabilität zu erreichen, ist es wichtig, daß sich die Legierungsbestandteile
jeweils in den vorerwähnten Grenzen bewegen.
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Der Kohlenstoffgehalt der Legierung muß 0,02 Ms 0,25% betragen, da Kohlenstoffgehalte unter 0,02% die Zeitstandfestigkeit "beeinträchtigen, während 0,25% übersteigende
Kohlenstoffgehalte eine Versprödung bewirken. Vorzugsweise beträgt der Kohlenstoffgehalt 0,04 bis 0,296.
Die Legierung enthält im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit mindestens 20% Chrom, dessen Höchstgehalt
25% beträgt, um bei langzeitiger Temperaturbelastung die Gefahr der Bildung einer Sigma-Phase zu vermeiden.
Vorzugsweise beträgt der Chromgehalt 21 bis 24%, besser noch etwa 23%. Ihre Festigkeit erhält die Legierung durch
5 bis 25%, vorzugsweise 10 bis 20% Kobalt, Kobaltgehalte über 25% führen dagegen zur Bildung einer Sigma-Phase.
Auch Wolfram und Molybdän erhöhen die Festigkeit der Legierung, die daher mindestens eines dieser Elemente enthält,
wobei der Wolframgehalt und der halbe Molybdängehalt 0,5 bis 5% betragen und die Legierung vorzugsweise
1 bis 4% Wolfram enthält.
Eine weitere Erhöhung der Festigkeit ergibt sich durch die gleichzeitige Anwesenheit von Tantal, Titan und Aluminium
sowie vorzugsweise auch Niob. 3% übersteigende Gehalte an Niob oder Tantal bringen jedoch die Gefahr
einer Versprödung und einer Beeinträchtigung der Schlagfestigkeit mit sich. Vorzugsweise betragen der Niobgehalt
daher 0,3 bis 2% und der Tantalgehalt 0,6 bis 2,5%. Der Gesamtgehalt an Titan und Aluminium muß 4 bis 7% betragen
und darf bei einer wolframfreien Legierung 6% nicht übersteigen. Außerhalb der vorerwähnten Grenzen verringert
sich die Zeitstandfestigkeit und führen zu hohe Gehalte an Titan und Aluminium zur Versprödung bei langzeitiger
Beanspruchung unter hohen Temperaturen. Vorzugsweise be-
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trägt der Gesamtgehalt an Titan und Aluminium mindestens
4,75%. Der Gesamtgehalt an Titan und Aluminium beträgt im Falle einer wolframhaltigen Legierung vorzugsweise
höchstens 6,5%, besser noch höchstens 6%. Erhebliche Bedeutung kommt auch dem Verhältnis von Titan zu Aluminium
zu, das 0,75 : 1 bis 4 : 1 betragen muß und vorzugsweise 1:1 bis 3 : 1 beträgt. Eine optimale Kombination der
Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit ergibt sich bei einem Verhältnis von 2:1.
Die Legierung muß außerdem 0,005 bis 1% Zirkonium sowie 0 bis 2% Hafnium enthalten, wobei der Zirkoniumgehalt
und der halbe Hafniumgehalt 0,01 bis 1% ausmachen, um der Legierung eine gute ZeitStandfestigkeit und Zähigkeit
zu verleihen. Aus demselben Grunde muß die Legierung 0,001 bis 0,05% Bor enthalten. Borgehalte über
0,05% führen dagegen zu einer Beeinträchtigung der Schlagfestigkeit.
Als fakultative Bestandteile kann die Legierung auch noch insgesamt bis 0,2% Yttrium und/oder Lanthan enthalten,
die die Festigkeit und die Kriechzähigkeit bei Temperaturen von 600 bis 9000C verbessern. Yttrium- und/oder
Lanthangehalte über 0,2% beeinträchtigen dagegen die Zähigkeit und Zeitstandfestigkeit.
Unter den möglichen Verunreinigungen beeinträchtigt das Silizium die Korrosionsbeständigkeit, so daß der Siliziumgehalt
unter 1%, vorzugsweise unter 0,5% gehalten werden sollte. Des weiteren kann die Legierung bis 1%
Mangan und bis 3% Eisen als Verunreinigungen enthalten.
Besonders vorteilhafte technologische Eigenschaften be-
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sitzt eine Legierung mit 0,04 bis 0,2% Kohlenstoff, 21
bis 24% Chrom, 10 bis 20% Kobalt, 0 bis 1% Molybdän,
1,5 bis 4% Wolfram, 0,75 bis 1,5% Niob, 1 bis 2% Tantal, 3 bis 4,5% Titan, 1,5 bis 2,5% Aluminium bei einem
Gesamtgehalt an Titan und Aluminium von 4,75 bis 6% und einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 1 : 1
bis 3:1, mit 0,05 bis 0,25% Zirkonium und 0,005 bis 0,02% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter
Verunreinigungen Nickel.
Weiterhin zeichnet sich durch ihre technologischen Eigenschaften auch eine Legierung mit 0,13 bis 0,18% Kohlenstoff,
22 bis 23,5% Chrom, 12 bis 17% Kobalt, 1,5 bis 4% Wolfram, 0,75 bis 1,5% Niob, 1 bis 2% Tantal, 3,3 bis 4%
Titan, 1,6 bis 2% Aluminium, 0,07 bis 0,15% Zirkonium und 0,007 bis 0,015% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen aus.
Um eine optimale Zeitstandfestigkeit zu erreichen, sollten die Gehalte der beiden vorerwähnten Legierungen an Tantal,
Niob, Titan und Aluminium der nachfolgenden Bedingung genügen:
\{% Ta) + % Nb + % Ti + % Al^ 7.7.
Innerhalb der vorerwähnten besonders bevorzugten Gehaltsgrenzen ist die Gefahr der Bildung einer Sigma-Phase
bei langzeitiger Temperaturbeanspruchung bei denjenigen Legierungen am geringsten, deren nach dem
Severn-Springs-Verfahren gemessener Elektronenfehlsteilenzahl
unter 2,7 liegt. Vorzugsweise ist die Legierung dabei so zusammengesetzt, daß sich eine Fehlstellenzahl unter
2,65 ergibt.
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Höchste Zeitstandfestigkeiten ergeben sich, wenn die Legierung nach einem Lösungsglühen ausgehärtet wird.
Das Lösungsglühen besteht vorzugsweise aus einem 1 bis 20-stündigem Glühen bei 1050 bis 125O0C, woran
anschließend die Legierung 1 bis 20 Stunden bei 600 bis 9500C ausgehärtet werden kann. Zwischen dem Lösungsglühen
und dem Aushärten kann noch ein 1 bis 16-stündiges Zwischenaushärten bei 800 bis 1150°C erfolgen.
Nach den einzelnen Wärmebehandlungen kann die Legierung bei jeder üblichen Geschwindigkeit, beispielsweise
in Luft auf Raumtemperatur abgekühlt oder direkt aus der Temperatur des Lösungsglühens in einen
Aushärteofen gebracht werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Legierung
(a) vier Stunden bei 11500C lösungsgeglüht,
in Luft abgekühlt, dann sech zehn Stunden bei 8500C ausgehärtet unc
alsdann in Luft abgekühlt oder
(b) sechzehn Stunden bei 12000C lösungsgeglüht,
in Luft abgekühlt, zwei bis vier Stunden bei 1100 bis 11500C geglüht,
in Luft abgekühlt und abschliessend sech-zehn Stunden bei 8000C ausgehärtet
sowie erneut in Luft abgekühlt wird.
Zu Versuchszwecken wurden mehrere Legierungen im Vakuum erschmolzen und zu Probekeilen vergossen, aus denen
Probestücke herausgearbeitet wurden. Die Proben wurden nach der Wärmebehandlung (a) einem Zeitstandversuch bei
8700C und einer Belastung von 25 cb unterworfen.
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Die Ergebnisse von Versuche an den erfindungsgemäßen Legierungen 1 bis 18 und Vergleichslegierungen A bis
G sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt.
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Le gie rung |
C96 | Cr (96) |
Co (96) |
] | Mo (96) |
¥ (%) |
Nb (96) |
Ta (96) |
Ti (96) |
Al (%) |
93 | Zr | B (96) |
Stand zeit (h) |
Deh- | I |
A | 0.14 | 22.7 | 2.80 | 0.90 | 1.60 | 3.48 | 1. | 93 | 0.22 | 0.011 | 33,35 | 9.9,9.5 | CD | |||
1 | 0.15 | 22.4 | 7.4 | - | 2.48 | 0.80 | 1.60 | 3.46 | 1. | 02 | 0.13 | 0,012 | 188. | 3.1 | • | |
2 | 0.15 | 22.6 | 10.0 | - | 2.40 | 0.85 | 1.45 | 3.50 | 2. | 79 | 0.12 | 0.011 | 300 | 7.2 | ||
3 | 0.16 | 22.7 | 14.4 | - | 2.10 | 0.80 | 1.45 | 3.60 | 1. | 93 | 0.12 | 0.011 | 388 | 7.2 | ||
B | 0.14 | 22.6 | τ | - | 2r80 | 1.35 | 1.60 | 3.40 | 1. | 93 | 0.22 | 0.011 | 20,33 | 11.0,5.0 | ||
4 | 0.15 | 22.4 | 7.4 | - | 2.42 | 1.30 | 1.60 | 3.40 | 1. | 86 | 0.13 | 0.011 | 223 | 2.5 | ||
5 | 0.16 | 22.9 | 15.2 | T | 2.0 | 1.3 | 1.3 | 3.65 | 1. | 39 | 0.11 | 0.009 | 534 | 4.6 | ||
6 | 0.15 | 24.0 | 14.9 | 3 | .15 | - | 1.05 | 1.5 | 2.80 | 1. | 70 | 0.12 | 0.012 | 212,260 | 19.6,14.9 | |
7 | η | It | ti | Il | - | Il | It | 3.0 | 1. | 05 | It | tt | 235,270 | 9.6,10.7 | ||
C | 0.15 | 22.7 | 14.4 | 3 | .05 | - | 0.90 | 1.6 | 4.05 | 2. | 19 | 0.13 | 0.012 | 135 | 4.2 | |
D | Il | Il | It | It | - | Il | It | 4.3 | 2. | 52 | tt | It | 52,39 | 9.1,4.9 | ||
E | 0.16 | 23.2 | 15.4 | <o | .1 | <0.2 | 0.70 | 1.5 | 3.0 | 1. | 52 | 0.09 | 0.008 | 108 | 6.5 | |
8 | 0.16 | 23.1 | 15.2 | <0 | .1 | 1.0 | 0.70 | 1.5 | 3.0 | 1. | 55 | 0.09 | 0.008 | 150,226 | 6.9,7.4 | |
9 | 0.13 | 22.7 | 15.5 | - | 2.2 | 0.80 | 1.7 | 3.0 | 1. | 55 | 0.10 | 0.009 | 168,243 | 10.2,5.4 | ||
10 | 0.14 | 22.8 | 15.4 | — | 4.0 | 0.75 | 1.6 | 2.8 | 1. | 0.10 | 0.009 | 274 | 9.6 | |||
CT) N)
Tabelle I Fortsetzung
F | 0.14 | 22.8 | 15.3 | 1.05 | 2.0 | 0.80 | 0.2 | 2.95 | 1.55 | 0.10 | 0.008 | 112 | 16.2 | |
G | 0.14 | 22.8 | 15.4 | 1.00 | 2.1 | 1.55 | 0.2 | 2.9 | 1.55 | 0.10 | 0.008 | 116 | 10.0 | |
11 | 0.16 | 22.6 | 15.4 | 1.05 | 2.0 | 0.8 | 1.1 | 2.9 | 1.51 | 0.10 | 0.009 | 183 | 10.5 | |
12 | 0.16 | 22.4 | 15.5 | 1.05 | 2.1 | 1.45 | 1.1 | 2.85 | 1.51 | 0.10 | 0.009 | 265 | 16.3 | |
13 | 0.14 | 23.0 | 15.0 | 1.05 | 2.05 | 0.2 | 1.6 | 3.0 | i.55 | 0.10 | 0.008 | 193 | 14.3 | |
14 | 0.14 | 22.9 | 15.0 | 1,05 | 2.1. | 0.75 | 1.6 | 3.0 | 1.55 | 0.10. | 0.009 | .174 | 14.2 | |
O | 15 | 0.14 | 23.1 | 15.4 | 1.05 | 1.9 | 2.00 | 1.5 | 2.9 | 1.54 | 0.12 | 0.009 | 25.6 | 9.8 |
CO
OO |
16 | 0.16 | 22.9 | 15.2 | - | 2.0 | 1.0 | 1.35 | 3.70 | 1.86 | 0.12 | 0.009 | 485 | 5.8 |
IK> | 17 | 0.17 | 22.9 | 15.1 | - | 1.85 | 0.95 | 1.05 | 3.65 | 1.88 | 0.12 | 0.009 | 452 | 4.4 |
2/07 | 18 | 0.17 | 22.5 | 15.1 | T | 165 | 0.95 | 1.6 | 3.6 | 1.87 | 0.12 | 0.009 | 405 | 4.5 |
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Die vorstehenden Zahlen zeigen die Notwendigkeit, die
Gehalte an Chrom, Kobalt, Molybdän, Wolfram, Titan, Aluminium, Niob und Tantal innerhalb der erfindungsgemäßen
Grenzen zu halten, um eine hohe Festigkeit zu erreichen und eine Versprödung zu vermeiden. So besitzen
die kobaltfreien Legierungen A und B eine äußerst geringe Zeitstandfestigkeit im Vergleich zu den ansonsten
gleichen, jedoch kobalthaltigen Legierungen 1 bis 5 nach der Erfindung. Ein Vergleich der Legierungen
6 und 7 einerseits mit den Legierungen C und D andererseits zeigt, daß die Festigkeit und Zähigkeit
der wolframfreien Legierungen mit hohem Mclybdängehalt abfällt, wenn der Gesamtgehalt an Titan und Aluminium
etwa 6% übersteigt. Bei einem Vergleich der Legierung E mit den Legierungen 8 bis 10 wird offenbar,
daß die Legierung mindestens eines der Elemente Molybdän und Wolfram enthalten muß, denn die im wesentlichen
molybdän- und wolframfreie Legierung E besitzt nur eine geringe Standzeit. Die Legierungen F und G mit nur Ο,29ό
Tantal besitzen im Vergleich zu den mehr Tantal enthaltenden Legierungen 11 und 12 ansonsten gleicher Zusammensetzung
eine geringe Zeitstandfestigkeit. Die Legierungen 3» 5 und 16 bis 18 repräsentieren die obenerwähnte
bevorzugte Legierungszusammensetzung und besitzen eine äußerst hohe Standzeit.
Die Daten der Tabelle I zeigen auch, daß die Standzeit der erfindungsgemäßen Legierung bei 8700C und einer
Belastung von 22 cb mindestens 150 Stunden und bei der besonders bevorzugten Legierungszusammensetzung mindestens
280 Stunden beträgt, während die Standzeit der besonders bevorzugten Legierung unter denselben Bedingungen mindestens 320 Stunden beträgt.
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Um darzutun, daß sich optimale Zeitstandfestigkeiten ergeben, wenn die beiden bevorzugten Legierungen der
Bedingung
6.7^- J(% Ta) + % Nb + % Ti + % AL± 7.7,
genügen, wurden die in der nachfolgenden Tabelle II
zusammengestellten Legierungen erschmolzen und untersucht. Außer den angegebenen Gehalten an Niob, Tantal und Titan-Aluminium enthielten die Versuchslegierungen 0,15% Kohlenstoff, 23% Chrom, 15% Kobalt, 2% Wolfram', 0,1% Zirkonium, 0,01% Bor, Rest Nickel und besaßen ein Verhältnis von Titan zu Aluminium von 2:1. Die Versuchslegierungen wurden in der vorerwähnten Weise erschmolzen, vergossen und wärmebehandelt sowie einem
Zeitstandversuch bei 8160C und einer Belastung von
28 cb unterworfen.
zusammengestellten Legierungen erschmolzen und untersucht. Außer den angegebenen Gehalten an Niob, Tantal und Titan-Aluminium enthielten die Versuchslegierungen 0,15% Kohlenstoff, 23% Chrom, 15% Kobalt, 2% Wolfram', 0,1% Zirkonium, 0,01% Bor, Rest Nickel und besaßen ein Verhältnis von Titan zu Aluminium von 2:1. Die Versuchslegierungen wurden in der vorerwähnten Weise erschmolzen, vergossen und wärmebehandelt sowie einem
Zeitstandversuch bei 8160C und einer Belastung von
28 cb unterworfen.
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Nb (*) |
Tabelle II | Ta (*) |
Ti+Al (#) |
1/2 Ta+Nt) + Ti +Al (#) |
Stand zeit GO |
Deh nung ■ (*) |
|
0.76 | 1.13 | 5.99 | 7.32 | 1654 | 1.9 | ||
Le gie rung |
0.76 | 1.13 | 5.83 | 7.16 | 1495 | 3.2 | |
19 | 0.75 | 1.13 | 4.84 | 6.16 | 696 | 6.2 .. | |
20 | 0.75 | 1.80 | 5.81 | 7.46 | 1280 | 2.1 | |
21* | 0.75 | 1.73 | 5.45 | 7.07 | 1237 | 3.6 | |
22 | 1.02 | 1.48 | 5.30 | 7.06 | 1441 | 3.9 | |
23 | 0.99 | 1.40 | 5.03 | 6.72 | 1190 | 4.4 | |
24 | 0.99 | 1.40 | 4.75 | 6.44 | 727 | 6.0 | |
25 | 1.01 | 1.43 | 6.18 | 7.91 | 956 | 1.5 | |
26* | 1.30 | 1.13 | 5.66 | 7.53 | 1330 | 3.6 | |
27* | 1.33 | 1.78 | 5.71 | 7.93 | 926 | 1.2 | |
28 | |||||||
29* | |||||||
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Die Daten der Tabelle II zeigen, daß die der obenerwähnten Bedingungen für die Gehalte an Tantal, Niob,
Titan und Aluminium genügenden Legierungen eine bemerkenswerte Zeitstandfestigkeit besitzen. Die dieser
Bedingung nicht genügenden und durch ein Sternchen gekennzeichneten Legierungen 21, 26, 27 und 29 besitzen
zwar eine gute, jedoch geringere Zeitstandfestigkeit.
In der nachfolgenden Tabelle III sind die Zusammensetzungen
und technologischen Eigenschaften weiterer, Hafnium oder Yttrium enthaltender Legierungen nach der
Erfindung zusammengestellt. Diese Legierungen wurden der im Zusammenhang mit Tabelle I beschriebenen Wärmebehandlung
sowie einem Zeitstandversuch bei 8700C und
einer Belastung von 19 cb unterworfen.
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Le | C | Cr | Co | Mo | W | 1 | Nb | Ta | Ti | Al | Zr | B |
gie rung |
(96) | (96) | (JO | (90 | (90 | (96) | (96) | (96) | ) (96) | (96) | (96) | |
30 0 | 22.3 | 14.8 | T | 2.0 | .35 | 1.45 | 3.65 | 1.90 | 0.11 | 0.009 | ||
31 | Il | It | ti | - | It | 1 | It | It | It | It | It | It |
S 32 | It | Il | Il | - | It | It | Il | It | Il | It | ti | |
'-ο 33 0 OO |
.16 | 22.6 | 14.9 | - | 1.8 | .0 | 1.8 | 3.6 | 1.85 | 0.10 | 0.009 | |
*> 34 | » | Il | It | - | Il | It | ti | Il | It | Il | ti | |
^ 35 | It | ti | ti | _ | Il | It | It | Il | It | ti | It | |
Hf Y
Stand- Dehzeit
nun
(h) (
(h) (
645
0.75 -
743 6.0
0.05 825 3.0
780,847 4.5
0.75 - 767 5.1
0.05 434 2.1
Die erfindungsgemäße Legierung eignet sich insbesondere als Werkstoff zum Herstellen von GasturMnenteilen, beispielsweise
von Rotor- oder Statorschaufeln mit oder ohne Kühlkanäle sowie einstückigen Rotoren und anderen Gußteilen.
Obgleich die Legierung vorzugsweise als Gußlegierung zur Verwendung kommt, besitzt sie auch als Knetlegierung
ausgezeichnete technologische Eigenschaften. Dies ergibt sich aus den nachfolgenden Tabellen IV und V, in
denen die Zusammensetzungen einer erfindungsgemäßen Guß-
und Knetlegierung 36 sowie einer Vergleichslegierung H, der besten derzeit erhältlichen Legierung einschließlich
der ermittelten Zeitstandfestigkeiten zusammengestellt sind.
Im Rahmen der Versuche wurden die gegossenen Proben in
der im Zusammenhang mit Tabelle I beschriebenen Weise behandelt, -während die Vergleichsproben im Vakuum erschmolzen
und vergossen sowie anschließend bei 1120°C zu einem
3 kg-Probestab mit einem Durchmesser von 16 mm stranggepreßt und spanabhebend bearbeitet wurden. Sämtliche
Legierungen wurden der vorerwähnten Wärmebehandlung (a) unterworfen.
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OO ISJ
C
(96) |
Cr (90 |
Co |
Mo
(96) |
W
(96) |
Nb (90 |
Ta
00 |
Ti (90 |
Al
(96) |
V |
Zr
(96) |
B
(96) |
|
Le gie rung |
0.15 0.05 |
22 25 |
15 20 |
1 2 |
2 |
0.75
1 |
1.5 |
3.5
3 |
1.7
1.5 |
0.12 0.07 |
0.01 0^003 |
|
36
H |
Tabelle | |||||||||||
Legie rung
Belastung
Standzeit (h)
Dehnung (96)
gegossen
36 stranggepreßt
H stranggepreßt
25 | 137 |
22 | 481 |
18.9 | 240 |
15.8 | 557 |
12.6 | 1354 |
20.5 | 93 |
17.3 | 189 |
14.2 | 486 |
7.8
7.1
6.1 22.3 22.0
8.6 10.2
6.8
Claims (14)
1. Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung, bestehend aus 0,02 bis 0,25% Kohlenstoff, 20 bis 25% Chrom, 5 bis 25% Kobalt,
bis 3,5% Molybdän und/oder bis 5% Wolfram bei einem Gesamtgehalt an Wolfram und dem halben Molybdängehalt von
0,5 bis 5%, 1,5 bis 5% Titan und 1 bis 5% Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von 4 bis 7%
und in Abwesenheit von Wolfram von höchstens 6% sowie
bei einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 0,75 : bis 4 : 1, 0,5 bis 3% Tantal, 0 bis 3% Niob, 0,005 bis
1% Zirkonium und 0 bis 2% Hafnium bei einem Gesamtgehalt an Zirkonium und dem halben Hafniumgehalt von 0,01
bis 1%, 0,001 bis 0,05% Bor, 0 bis 0,2% Yttrium und/oder Lanthan, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen
mindestens 30% Nickel.
2. Legierung nach Anspruch 1, die jedoch 21 bis 24% Chrom enthält.
3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, die jedoch 10 bis 20%
Kobalt enthält.
4. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
die jedoch 1 bis 4% Wolfram enthält.
309822/0713
5. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 , bis 4, deren Gesamtgehalt an Titan und Aluminium
jedoch 4,75 bis 6,5% beträgt.
6. Legierung nach Anspruch 5» deren Gesamtgehalt an Titan und Aluminium jedoch höchstens 6% beträgt.
7. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, die jedoch 0,3 bis 2% Niob enthält.
8. Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 7, die jedoch 0,6 bis 2,5% Tantal enthält.
9. Legierung nach Anspruch 1, die jedoch 0,04 bis 0,2%
Kohlenstoff, 21 bis 2456 Chrom, 10 bis 20% Kobalt, 0
bis 1% Molybdän, 1,5 bis 4% Wolfram, 0,75 bis 1,5% Niob, 1 bis 2% Tantal, 3 bis 4,5% Titan, 1,5 bis 2,5%
Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Titan und Aluminium von 4,75 bis 6% und einem Verhältnis von Titan zu Aluminium
von 1 : 1 bis 3 : 1, 0,05 bis 0,25% Zirkonium, 0,005 bis 0,02% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter
Verunreinigungen Nickel enthält.
10. Legierung nach Anspruch 1, die jedoch 0,13 bis 0,18% Kohlenstoff, 22 bis 23,5% Chrom, 12 bis 17% Kobalt,
1,5 bis 4% Wolfram, 0,75 bis 1,5% Niob, 1 bis 2% Tantal, 3,3 bis 4% Titan, 1,6 bis 2% Aluminium, 0,07 bis
0,15% Zirkonium und 0,007 bis 0,015% Bor, Rest Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen
enthält.
11. Legierung nach Anspruch 10, deren Gehalte an Tantal, Niob, Titan und Aluminium jedoch der Bedingung
309822/0713
6.7^ \{% Ta) +% Nb + % Ti + % Al^ 7.7
genügt.
12. Verfahren zum Wärmebehandeln einer Legierung nach den
Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein ein- bis zwanzigstündiges Lösungsglühen
bei 1050 bis 12500C und anschließendes ein- bis
vierundzwanzigstündiges Aushärten bei 600 bis 950°C.
13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein ein- bis sech^zehnstündiges
Zwischenglühen bei 800 bis 11500C.
14. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 13 als Gußwerkstoff für Gegenstände, die wie Teile
von Gasturbinen bei 8700C und einer Belastung von 22 cb
eine Standzeit von mindestens 150 Stunden sowie eine hohe Beständigkeit gegen Schwefel- und Chloridangriff
und gute'Gefügestabilität besitzen müssen.
30 3 8 22/0713
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