DE2232755A1

DE2232755A1 - NICKEL-CHROME CAST ALLOY

Info

Publication number: DE2232755A1
Application number: DE19722232755
Authority: DE
Inventors: Stuart Walter Ker Shaw
Original assignee: Inco Ltd
Current assignee: Inco Ltd
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1972-07-04
Publication date: 1973-01-18
Also published as: GB1333014A; FR2145308A5; DE2232755B2

Description

Dipl.-lng. H. Ssiueriand ■ Dr.-Ing.. Fl. König ■ LUipjL-lrigj. K. EtergenDipl.-Ing. H. Ssiueriand ■ Dr.-Ing. Fl. King ■ LUipjL-lrigj. K. Etergen

· <ιααα Düsseldorf no ■ GEJcilicJnallea /n ■ · <Ιααα Düsseldorf no ■ GEJcilicJnallea / n ■

Uns ere Ak be: 27 664 4. JuLL 1972 Us ere Ak be: 27 664 4 JULY 1972

ΐτΐ/Dti/c 22:);? 7ΐτΐ / Dti / c 22 :) ;? 7th

Enternabioual NLckeL LLmLbed, Thames Hoiujo, MiLLbank, London, S.W. I, GroDbribannLonEnternabioual NLckeL LLmLbed, Thames Hoiujo, MiLLbank, London , SW I, GroDbribannLon

"Micke L-Chrom-Giias-Legierung""Micke L-Chromium-Giias Alloy"

Die Erfindung bebrlffb eine rTLcicoL-Chrom-GuiiS-LegLerung mLb einem liolien Erweiohungüputikt_}mLb hoher Zeibstandfesbigkelb aoy/le guber Korrosionöbesbäridigkülb und Versprödungsunempfindliohkeib bei langzelbigem Einsatz im Bereich erhöhter Temperatur.The invention is characterized by a rTLcicoL-Chrom-GuiiS-Laying mLb a purple expansion guideline _} mLb high Zeibstandfesbigkelb aoy / le guber corrosion-resistant and insensitive to embrittlement in long-term use in the range of increased temperature.

Die Legierung nach der Erfindung enthälb 0,03 bis 0,15% Kohlenstoff, 10,5 bis 14% Chrom, 7 bis, 12% Wolfram, 1,5 bis 6% Tantal, 4 bis 7% Aluminium, 0,25 bis 3,5% Titan, 0,05 bis 0,25% Zirkonium und 0,005 bis 0,03% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingber Verunreinigungen Nickel und genügt der BedingungThe alloy according to the invention contains 0.03 to 0.15% carbon, 10.5 to 14% chromium, 7 to 12% tungsten, 1.5 to 6% tantalum, 4 to 7% aluminum, 0.25 to 3 , 5% titanium, 0.05 to 0.25% zirconium and 0.005 to 0.03% boron, the remainder including impurities caused by the melting process, nickel, and satisfies the condition

(%A1) +0,7 (%Ti) =5,4 bis 7,3.(% A1) +0.7 (% Ti) = 5.4 to 7.3.

Die durch diese Zusammensetzung erzielte Kombination von Eigenschaften macht die Legierung besonders geeignet zum Herstellen von Gußstücken, z.B. von Statorschaufeln für Gasturbinen.The combination of properties achieved by this composition makes the alloy particularly suitable for Manufacture of castings, e.g. stator blades for gas turbines.

Als hauptsächliche Verunreinigungen in einer solchen Legierung kommen Eisen, Silizium und Mangan infrage. DabeiThe main impurities in such an alloy are iron, silicon and manganese. Included

BAD ORlGlNAl.BAD ORlGlNAl.

> fj w o:: ) / ο w 0 f> > fj w o : :) / ο w 0 f>

? 2 Ί ·' 7 B Γ> ? 2 Ί · '7 B Γ>

sol. L der Cresiimtgehf.il b d Leser E Lernen be so gering wie mög-Llch sein und 3% nicht übersteigen. Vorzugsweise beträgt der· Jeweilige Höchstgehalt an Eisen 0,5%, an Silizium 0,3% und an Hangan 0,3%.should be as low as possible and not exceed 3%. The maximum content of iron is preferably 0.5%, silicon 0.3% and hangan 0.3%.

(Jm die gewünschten Eigenschaften zu gewährleisten, müssen die Crehaite dor Legierungsbestandteile in den aufgeführten Eiere Lehen Liegen. Der verhäL tnismäß ig hohe ChromgehaLt ver-LeLUt der Ln ihrer Zusammen'jotv.ung kritische WeehseLbeziehungon aufweisenden Legierung n-ich dot' Erfindung eine gute Ki)rros i onsbes tändigLei t.(To ensure the desired properties, must the crehaite dor alloy components in the listed Eggs fiefs lie. The relatively high chromium content ver-LeLUt the relationship between them is critical comprising alloy n-i dot 'invention a good Ki) rros i ons Resistant.

Vorzugsweise werden al.s HöchstgohaLte 0,07% Kohlenstoff, 1*5% Chrom und 2,5% 'L¹Ltan sowie aLs Mindestgehalte 5,1% Zirkonium und 1,01% EIor ein^es tollt.Preferably al.s HöchstgohaLte 0.07% carbon, 1 * 5% chromium and 2.5% 'L ¹ Ltan as well as the minimum contents are 5.1% zirconium and 1.01% EIor a ^ it tollt.

lfm bei einem iangzeitigen Einsatz der er-findungs gemäß en Legierung bei hohen Temperaturen gleichzeitig optimale Werte für die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Versprödungsunempfindlichkeit zu erzielen, enthält die Legierung vorzugsweise mindestens 11% Chrom, 3 bis 5% Tantal, 4,5 bis 6,5%Aluminium und mindestens 0,75 Titan einzeln oder nebeneinander.lfm with long-term use of the invention Alloy at high temperatures at the same time optimal values for strength, corrosion resistance and insensitivity to brittleness To achieve this, the alloy preferably contains at least 11% chromium, 3 to 5% tantalum, 4.5 up to 6.5% aluminum and at least 0.75 titanium individually or side by side.

Die Legierung ist im wesentlichen frei von Niob. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß handelsübliches Tantal gewöhnlich etwa bis zu 1/10 seines Gewichts an Niob enthält; das auf diese Weise als Verunreinigung eingebrachte Niob ist als Teil des Tantalgehalts zu betrachten.The alloy is essentially free of niobium. It should be noted, however, that commercially available tantalum is usually contains up to about 1/10 of its weight in niobium; the niobium introduced as an impurity in this way is to be regarded as part of the tantalum content.

Die Legierung kann im Gußzustand ohne Wärmebehandlung verwendet werden. Sie kann aber auch, beispielsweise 1 bis Stunden bei 1150 bis 1250⁰C lösungsgeglüht und anschließend beispielsweise acht bis vierundzwanzig Stunden bei 950 bis 1100⁰C warmausgehärtet werden.The alloy can be used in the as-cast state without heat treatment. But it can also, for example, one solution treated and to hours at 1150 to 1250 ⁰ C then for example, eight artificially aged to twenty-four hours at 950-1100 ⁰ C.

2 Π H H Ί Ί / Π R Π B _BA0 ORIGINAL2 Π HH Ί Ί / Π R Π B _BA0 ORIGINAL

72377557237755

Als Beispiel sind in der Tabelle Legierungen 1 bis 6 aufgeführt, die eine Zusammensetzung gemäß der Erfindung aufweisen. Sie wurden unter Vakuum erschmolzen und zu Rohlingen vergossen, aus denen Proben zur Ermittlung des Zeitstandverhaltens und der Korrosionsbeständigkeit gefertigt wurden. Eine Legierung A ohne Titangehalt wurde auf gleiche Weise erschmolzen und dient zum Vergleich.As an example, the table lists alloys 1 to 6 which have a composition according to the invention. They were melted under vacuum and turned into blanks encapsulated, from which samples to determine the creep behavior and corrosion resistance are made became. An alloy A without titanium content was melted in the same way and is used for comparison.

Alle Legierungen weisen folgende Sollzusammensetzung auf: 0,04% Kohlenstoff, 12%. Chrom, 0,2% Zirkon, 0,02% Bor; 'die jeweiligen Anteile an Wolfram, Tantal, Titan und AluminiumAll alloys have the following nominal composition: 0.04% carbon, 12%. Chromium, 0.2% zirconium, 0.02% boron; 'the respective proportions of tungsten, tantalum, titanium and aluminum

sind in der Tabelle ausgewiesen. Der Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen ist Nickel.are shown in the table. The remainder, including impurities from the smelting process, is nickel.

Die Tabelle gibt auch die Ergebnisse der Zeitstandversuche unter einer Belastung von 108 MN/m bei 1030⁰C und der Korrosionsversuche bei 870⁰C und 1050⁰C wieder. Bei den Korrosionsversuchen wurden die Proben in eine Schmelze aus 0,5% Natriumchlorid und 99,5% Natriumsulfat auf die Dauer von 16 Stunden zur Hälfte eingetaucht. Keine der Proben war vor dem Versuch wärmebehandelt worden.The table also shows the results of the creep tests under a load of 108 MN / m at 1030 ^° C. and the corrosion ^{tests at 870 °} C. and 1050 ^° C. again. In the corrosion tests, the samples were half immersed in a melt of 0.5% sodium chloride and 99.5% sodium sulfate for a period of 16 hours. None of the samples had been heat treated prior to testing.

Tabel

LegieLegie WW. TaTa TiTi AlAl StandzeitService life Korrosion _Λ Corrosion _Λ 1050^uC1050 ^and C rungtion (%)(%) (%)(%) (°/o) <(° / o) < :%):%) (h)(H) 870⁰C870 ⁰ C mäßigmoderate 11 99 22 0,50.5 6,06.0 226226 mäßigmoderate schwachweak 22 99 22 0,880.88 6,06.0 242242 mäßigmoderate schwachweak 33 1111 22 1,91.9 5,65.6 210210 mäßigmoderate schwachweak 44th 99 44th 0,850.85 5,55.5 -- schwachweak schwachweak 55 99 44th 1,31.3 5,45.4 -- schwachweak -- 66th 99 44th 1,071.07 5,45.4 225,239225.239 -- sehr starkvery strong AA. 99 22 -- 6,06.0 133,158133.158 starkstrong

Unter den genannten Bedingungen trat bei den Proben ausThe samples leaked under the conditions mentioned

erfindungsgemäßen Legierungen erst nach mehr als 200 Stunden der Bruch ein. Ein Vergleich der Legierungen 1, 2 und 3 läßt erkennen, daß die Korrosionsbeständigkeit mit von 0,5% über 0,88% bis 1,9% zunehmendem Titangehalt zunimmt. Beim Vergleich der Legierungen 2 und 4 ist eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit auch für eine Zunahme des Tantalgehalts von 2% auf 4% erkennbar. Ein Vergleich der Le- ■ gierungen 3 und 5 zeigt ferner eine bessere Korrosionsbeständigkeit der hochtantalhaltigen Legierungen. Die Werte für die Legierung 6 lassen das gute Zeitstandverhalten von den Legierungen 4 und 5 vergleichbar zusammengesetzten Legierungen er&ennen.Alloys according to the invention only after more than 200 hours the break a. A comparison of alloys 1, 2 and 3 shows that the corrosion resistance with from 0.5% over 0.88% to 1.9% increasing titanium content increases. When comparing alloys 2 and 4 there is an improvement the corrosion resistance can also be seen for an increase in the tantalum content from 2% to 4%. A comparison of the Le- ■ Alloys 3 and 5 also show better corrosion resistance of the high tantalum alloys. The values for alloy 6, the good creep behavior of alloys 4 and 5 leaves alloys with a comparable composition he & ennen.

2G98R3/08052G98R3 / 0805

Claims

International Nickel Limited, Thames House ,. Millbank, London. S.W. 1, UK claims;

1. Nickel-chromium alloy with 0.03 / to 0.1596 carbon, 1.0.5 to 14% chromium, 7 to 12% tungsten, 1.5 to 6% tantalum, 4 to 7% aluminum, 0.25 to 3.5% titanium with a total content of (% Al) + 0.7 (% T1) from 5.4 to 7.3%, 0.05 to 0.25% zirconium, 0.005 to 0.03% boron, the remainder including nickel impurities caused by the melting process,

2. Alloy according to claim 1, but each at most Contains 0.07% carbon, 13% chromium and 2.5% titanium and at least 0.1% zirconium and 0.01% boron each

3. Alloy according to claim 2, but containing at least 11% chromium.

4. Alloy according to one of claims 2 or 3, which, however Contains at least 0.75% titanium.

5. Alloy according to one or more of claims 1 to 4, but containing 3 to 5% tantalum,

6. Alloy according to one or more of claims 1 to 5, but which contains 4.5 to 6.5% aluminum.

7. Use of an alloy according to claims 1 to 6, As a cast material for objects that have a high melting point and high creep strength with stator blades of gas turbines as well as good corrosion resistance and low Must have sensitivity to embrittlement.

209883/0805