DE2216626B2

DE2216626B2 - Verwendung einer Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung

Info

Publication number: DE2216626B2
Application number: DE2216626A
Authority: DE
Inventors: Stuart Walter Ker Sutton Coldfield Warwickshire Shaw
Original assignee: INCO EUROPE Ltd LONDON GB; INCO EUROPE Ltd LONDON
Current assignee: INCO EUROPE Ltd LONDON GB; INCO EUROPE Ltd LONDON
Priority date: 1971-04-07
Filing date: 1972-04-06
Publication date: 1981-04-23
Also published as: IT960315B; CH536878A; CA971003A; JPS546968B2; DE2216626C3; SE435528B; AT312315B; DE2216626A1; NL7204591A; JPS484331A; BE781830A; FR2136231A5; GB1367661A

Description

6,7 > 1/2 (% Ta)+%Nb+% Ti+Al > 7.7

genügt, für den Zweck nach Anspruch 1.

11. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, die jedoch 1 bis 16 Stunden bei 800 bis 1150⁰C zwischengeglüht worden ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

12. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 11 in schwefel- und chloridhaltiger Atmosphäre für den Zweck nach Anspruch ι.

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit hoher Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen und guter Korrosionsbeständigkeit, bestehend aus 0,02 bis 0,25% Kohlenstoff, 20 bis 24% Chrom, 5 bis 25% Kobalt, bis 3,5% Molybdän und/oder bis 5% Wolfram bei einem Gesamtgehält an Wolfram und dem halben Molybdängehalt von 0,5 bis 5%, 1,5 bis 5% Titan und 1 bis 5Vc 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 :1 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

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 10 054 ist bereits eine Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit 19,5 bis 23% Chrom, 0,01 bis 0,2% Kohlenstoff, 10 bis 24% Kobalt, 0 bis 4,5% Molybdän, einem Gesamtgehalt an Titan und Aluminium von 3,7 bis 7% bei einem Gewichtsverhältnis von Titan zu Aluminium von 1 :1 bis 4 :1, 0,5 bis 3% Niob, 0,001 bis 0,05% Bor, 0 bis 0,15% Zirkonium bei einem Gesamtgehalt an Zirkonium und dem zehnfachen Borgehalt von mindestens 0,02%, 0 bis 0,1% Hafnium, 0 bis 0,04% Magnesium, 0 bis 0,3% Seltene Erdmetalle und 0 bis 2% Yttrium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel bekannt, deren Gehalte an Titan, Aluminium, Niob und Molybdän in bestimmter Weise aufeinander abgestimmt werden müssen. Diese Legierung eignet sich als Turbinenwerkstoff, ist jedoch tantalfrei bzw. enthält allenfalls 0,3% Tantal als Begleitelement des Niobs.

Eine weitere als Werkstoff für Turbinenschaufeln geeignete Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung ist aus der französischen Patentschrift 10 71 278 bekannt; sie enthält 10 bis 25% Chrom, 0 bis 25% Kobalt, bis 10% Molybdän, bis 10% Wolfram, 0,5 bis 4,0% Aluminium, 1,08 bis 4% Titan, bis 0,05% Bor, bis 0,3% Zirkonium, 0,10 bis 0,15% Kohlenstoff sowie gegebenenfalls bis insgesamt 5% Vanadium, Niob und/oder Tantal, Rest Nickel und besitzt bei Temperaturen von 600⁰C und mehr eine ausreichende Kriechfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Aus der bekanntgemachten deutschen Patentanmeldung P 50 386 D/40b ist ebenfalls eine für die Verwendung bei Temperaturen von 600⁰C und mehr geeignete Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung bekannt. Diese ent-

hält bis 0,5% Kohlenstoff, 12 bis 35% Chrom, bis 45% !Cobalt, bis 5% Molybdän bzw. Wolfram, 0,1 bis 5% Titan, 0,5 bis 5% A'uminium bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von 2£ bis 6%, 0,002 bis 5% Niob, 0,001 bis 0,2% Zirkonium und Bor als Verunreinigung, Rest Nickel. Aus der entsprechenden US-Patentschrift 25 70 193 ergibt sich, daß die Standzeit dieser Legierung bei einer Temperatur von 816° C und einer Belastung von 22 hbar nur etwa 90 Stunden beträgt Das macht bei einer Temperatur von 870° C eine Standzeit von nur 8,1 Stunden aus.

Schließlich beschreibt die US-Patentschrift 34 59 545 eine Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit hoher Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen, hoher Zähigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit; sie besteht aus 0,1 bis 0,2% Kohlenstoff, 15 bis 18% Chrom, 8 bis 11% Kobalt, 0,75 bis £2% Molybdän, 1,8 bis 3% Wolfram, 3 bis 4% Titan, 3 bis 4% Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von höchstens 7,5%, 1 bis 3% Tantal, 0,5 bis 2% Niob, 0,01 bis 0,2% Zirkonium und 0,01 bis 0,05% Bor, Rest Nickel. Um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, kann der Chromgehalt auch auf 10% oder 20% erhöht werden, wenn es auf die Gefügestabilität bei langzeitiger Temperaturbeanspruchung nicht zu sehr ankommt Im Hinblick auf die Zeitstandfestigkeit muß bei einer Erhöhung des Chromgehalts auf 20% jedoch der Molybdängehalt von 2,5% auf etwa 1% oder 0,5% verringert werden.

Bei den herkömmlichen Nickel-Chrom-Kobalt-Legierungen besteht das Hauptproblem darin, daß sie entweder eine hohe Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen oder eine hohe Korrosionsbeständigkeit besitzen, da höhere Chromgehalte zwar eine hohe Korrosionsbeständigkeit mit sich bringen, jedoch die Zeitstandfestigkeit beeinträchtigen. Hinzu kommt, daß höhere Chromgehalte bei langzeitiger Temperaturbeanspruchung, wie sie für Turbinenwerkstoffe typisch ist, die Gefahr einer Versprödung durch das Entstehen von Sigma-Phase mit sich bringen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nickel-Chrom-Kobalt-Gußlegierung vorzuschlagen, die sich als Werkstoff für Gegenstände eignet, die wie Teile von Gasturbinen nach einem ein- bis zwanzigstündigen Lösungsglühen bei 1050 bis 1250° C und anschließenden ein- bis vierundzwanzigstündigen Aushärten bei 600 bis 950°C bei einer Temperatur von 870°C und einer Belastung von 22 hbar eine Standzeit von mindestens 150 Stunden sowie eine hohe Zähigkeit und nach langzeitiger Temperaturbeanspruchung keine Sigmaphase aufweisen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, hierfür eine Legierung 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 :1 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, zu verwenden.

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.

Der Kohlenstoffgehalt der Legierung muß 0,02 bis 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 0,2%.

ίο Die Legierung enthält im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit mindestens 21% Chrom, dessen Höchstgehalt 24% beträgt, um bei langzeitiger Temperaturbelastung die Gefahr der Bildung einer Sigma-Phase zu vermeiden. Vorzugsweise beträgt der Chromgehalt 21 bis 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 beträgt 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

so 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 Kriechzähigkeil bei Temperaturen von 600 bis 900° C 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%

b5 gehalten werden sollte. Des weiteren kann die Legierung bis 1% Mangan und bis 3% Eisen als Verunreinigungen enthalten.

Besonders vorteilhafte technologische Eigenschaften

besitzt eine Legierung mit 0,04 bis 0,2% Kohlenstoff, 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 23% 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 Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.

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 Nickel 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:

6,7 < i/₂(%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 Seven-Springs-Verfahren gemessene Elektronenfehlstellenzahl unter 2,7 liegt. Vorzugsweise ist die Legierung dabei so zusammengesetzt, daß sich eine Fehlstellenzahl unter 2,65 ergibt Höchste Zeitstandfestigkeiten ergeben sich, wenn die

Tabelle I

Legierung nach einem Lösungsglühen ausgehartet wird. Das Lösungsglühen besteht vorzugsweise aus einem 1-bis 20stündigem Glühen bei 1050 bis 1250⁰C, woran anschließend die Legierung 1 bis 20 Stunden bei 600 bis 950° C ausgehärtet werden kann. Zwischen dem Lösungsglühen und dem Aushärten kann noch ein 1- bis 16stündiges 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 Lösungsglöhens in einen Aushärteofen gebracht werden. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Legierung

(a) vier Stunden bei 1150° C lösungsgeglüht, in Luft abgekühlt, dann sechzehn Stunden bei 850° C ausgehärtet und alsdann in Luft abgekühlt oder

(b) sechzehn Stunden bei 1200° C lösungsgeglüht, in Luft abgekühlt, zwei bis vier Stunden bei 1100 bis 1150° C geglüht, in Luft abgekühlt und abschließend sechzehn Stunden bei 800° C 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 870° C und einer Belastung von hbar unterworfen.

Die Ergebnisse von Versuchen an den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen 1 bis !8 und Vergleichslegierungen A bis G sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt.

Legie

C

Cr

Co

Mo

W

Nh

Ta

Ti

ΛΙ

Zr

B

SUnd-

Dehnung

rung

zcil

(%,

(%)

<%)

(%)

CM

(%)

(%>

(%)

<%>

(%)

(S)

(h)

C. I

Π
12
13
14
15
16
17
18

0,14

0,15
0,15
0,16

0,14

0,15
0,16
0,15
0,15

0,15
0.15
0,16

0,16
0,13
0,14

0,14
0,14

0,16
0,16
0,14
0,14
0,14
0,16
0,17
(1.17

22,7 22,4 22,6 22,7

22,6 22,4 22,9 24,0 24,0

22,7 22,7 23,2

23,1 22,7 2?,8

22,8 22,8

22,6 22,4 23,0 22,9 23,1 22,9 22,9 22.5

7,4 10,0 14,4

7,4 15,2 14,9 14,9

14,4 14,4 15,4 15,2 15,5 15,4

15,3 15,4

15,4 15,5 15,0 15,0 15,4 15,2 15,1 15.1

2,80 2,48 2,40 2,10

2,80

2,42 2,0

3,15 3,15

3,05 3,05

1,05 1,00

1,05 1,06 1,05 1,05 1,05

<0,2

1,0 2,2 4,0

2,0

2,1

2,0

2,1

2,05

2,1

1,9

2,0

1,85

1.85

0,90 U.80 0,85 0,80

1,35

1,30

1,3

1,05

0,90 0.90 0,70

0,70 0,80 0,75

0,80 1,55

0,8

1,45

0,2

0,75

2,0(1

1,0

0,95

0.95

1,60 1,60 1,45 1,45

1,60

1,3

1,5

1,6

1,5

1,7

1,6

0,2

1,1

1,6

1,5

1,35

1.05

1.6 3,48
3,46
3,50
3,60

3,40
3,40
3,65
2,80
3,0

4,05

4,3

3,0

2,8

2,95

2,9

2,85

3,0

2,9

3,70

3,65

3.6

1,93
1,93
2,02
1,79

1,93
1,93
1,86
1,39
1,70

2,05
2,19

1,52
1,52
1,55
1,55

1,55
1,55

1,51
1,51
1,55
1,55
1,54
1,86
1,88
1.87

0,22
0,13
0,12
0,12

0,22

0,13
0,11
0,12
0,12

0,13
0,13
0,09

0,09
0,10
0,10

0,10
0,10

0,10
0,10
0,10
0,10
0,12
0,12
0,12
0.12

0,011
0,012
0,011
0,011

0,011
0,011
0,009
0,012
0,012

0,012
0,012
0,008

0,008
0,009
0,009

0.008
0,008
0,009
0,009
0,008
0,009
0,009
0,009
0,009
0.009

33; 35

188 300 388

20; 33 223 534

212; 260 235; 270

135 52; 39 108

150; 226 168; 243

274

112 116

183 265 193

174 256 485 452 405

9,9; 9.5 .Vl

7.2 7.2

11,0; 5,0

2,5

4,6 19,6; 14.9

9,6; 10,7

4,2

9,1; 4,9

6.5

6.9; 7,4 10,2; 5.4 9,6

16.2 10.0

10,5 16,3 14,3 14,2

9,8

5,8

4,4

4.5

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 Zeitsianiifestigkeii 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 Molybdängehalt 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 0,2% 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 Legierungszusammen-Setzung und besitzen eine äußerst hohe Standzeit.

Die Daten der Tabelle I zeigen auch, daß die Standzeit der erfindungsgemäßen Legierung bei 870° C und einer Belastung von 22 hbar mindestens 150 Stunden und bei der besonders bevorzugten Legic rungszusammensetzung mindestens 280 Stunden 'cträgt, während die Siandzeit dei besonders bevorzugten Legierung unter denselben Bedingungen mindestens 320 Stunden beträgt.

in Um darzutun, daß sich optimale Zeitstandfestigkeiien ergeben, wenn die beiden bevorzugten Legierungen der Bedingung

6,7 < ι /2(% Ta) + % Nb + % Ti + % Al < 7,7.

genügen, wurden die in der nachfolgenden Tabelle 11 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 816° C und einer Belastung von 28 hbar unterworfen.

Tabelle 11	Nb	Ta	Ti+Al	l/2Ta+Nb	Standzeit	Dehnung
Legierung				+Ti+Al
	(%)	(%)	(%)	(%)	(h)	(%)
	0,76	1,13	5,99	7,32	1654	1,9
19	0,76	1,13	5,83	7,16	1495	3,2
20	0,75	1,13	4,84	6,16	696	6,2
21*	0,75	1,80	5,81	7,46	1280	2,1
22	0,75	1,73	5,45	7,07	1237	3,6
23	1,02	1,48	5,30	7,06	1441	3,9
24	0,99	1,40	5,03	6,72	1190	4,4
25	0,99	1,40	4,75	6,44	727	6,0
26*	1,01	1,43	6,18	7,91	956	1,5
27*	1,30	1,13	5,66	7,53	1330	3,6
28	1,33	1,78	5,71	7,93	926	1,2
29*

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.

Tabelle III

In der nachfolgenden Tabelle IH 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 87O°C und einer Belastung von 19 hbar unterworfen.

Le

C

Cr

Co

Mo

W

Nb

Ta

Ti

Al

Zr

B

Hf

Y

Stand

Deh

gie

zeit

nung

rung

(%>

<%)

(%)

W

(%)

<%)

(%)

<%>

(%)

(h)

(%>

0,15 0,15 0,15 0,16 0,16 0,16

22,3 14,8

22^ 14,8

22,6 14,9

2,0 1,35 1,45 3,65 1,90 0,11 0,009 -

645

2,0	U5	1,45	3,65
2,0	1,35	1,45	3,65
1,8	1,0	1,8	3,6
1,8	1,0	1,8	3,6
1,8	1,0	ι,ε	3,6

1,90 0,11 0,009 0,75 - 743 6,0

1,90 0,11 0,009 - 0,05 825 3,0

1,85 0,10 0,009 - - 780; 847 44

1,85 0,10 0,009 0,75 - 767 5,1

1,85 0,10 0,009 - 0,05 434 2,1

Die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung eignet sich insbesondere als Werkstoff zum Herstellen von Gasturbinenteilen, beispielsweise von Rote-- oder Statorschaufeln mit oder ohne Kühlkanäle sowie einstückigen Rotoren und anderen Gußteflen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit hoher Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen und guter Korrosionsbeständigkeit, bestehend aus 0,02 bis 0,25% Kohlenstoff, 21 bis 24% Chrom, 5 bis 25% Kobalt, bis 33% 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 :1 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, als Werkstoff für Gegenstände, die wie Teile von Gasturbinen im Gußzustand nach einem ein- bis zwanzigstündigen Lösungsglühen bei 1050 bis 1250⁰C und anschließendem ein- bis vierundzwanzigstündigen Aushärten bei 600 bis 950⁰C bei einer Temperatur von 87O⁰C und einer Belastung von 22hbar eine Standzeit von mindestens 150 Stunden sowie eine hohe Zähigkeit und nach langzeitiger Temperaturbeanspruchung keine Sigmaphase aufweisen.

2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, die jedoch 10 bis 20% Kobalt enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch I oder 2, die jedoch 1 bis 4% Wolfram enthält, für den j-i Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, deren Gesamtgehalt an Titan und Aluminium jedoch mindestens 4,75% bis 6,5% beträgt, für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, die jedoch 0,3 bis 2% Niob enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, die jedoch 0,6 bis 2,5% Tantal enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, deren Verhältnis von Titan zu Aluminium jedoch 1 :1 bis 3:1 beträgt, für den Zweck nach Anspruch 1.

8. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 7, die jedoch 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, I 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%, 0,05 bis 0,25% Zirkonium, 0,005 bis 0,02% Bor, Rest einschließlich erschinelzungsbedingier Verunreinigungen Nickel enthält. e>o

9. Verwendung einer 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 μ 0,007 bis 0,015% Bor, Rest Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

10. Verwendung einer Legierung nach Anspruch I oder 9. deren Gehalte an Tantal, Niob, Titan und Aluminium jedoch der Bedingung