DE2265684C2 - Nickel-Chrom-Legierung - Google Patents
Nickel-Chrom-LegierungInfo
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Description
Titan und Aluminium findet bei cien erffadungsgemäßen
Legierungen kein Aushärten statt
Geringe Zusätze an Seltenen Erden wie beispielsweise
Cer in Form von Mischmetal! und Lanthan ergeben eine bessere Beständigkeit gegen Oxydation bei
zyklischer Erwärmung bei 1093"C, weswegen die Legierungen ohne schädliche Nebenwirkungen auf die
Festigkeit bis 0,15% dieser Elemente enthalten können.
Die in Rede stehenden Legierungen besitzen im gekneteten Zustand nach einem Glühen bei 1177° C mit
anschließendem Abkühlen in Luft im allgemeinen eine Raumtemperatur-Streckgrenze von etwa 290 MN/m2,
eine Zugfestigkeit von etwa 730 MN/m2, eine Dehnung von etwa 70% und eine Einschnürung von etwa 57%
sowie bei 10930C eine Streckgrenze von etwa 48 MN/m2, eine Zugfestigkeit von etwa 76 MN/m2, eine
Dehnung von etwa 90% und eine Einschnürung von etwa 77%. Bevorzugte Legierungen besitzen im
allgemeinen eine Standzeit von 100 Stunden bei 816°C und einer Belastung von etwa 138 MN/m2 oder bei
927°C und einer Belastung von 61 MN/m2 oder bei
10380C und einer Belastung von 25,5 MN/m2.
Die erwähnten Legierungen können in üblicher Weise an Luft oder im Vakuum-Induktionsofen oder im
Elektro-Schlacke-Ofen erschmolzen werden. Vorzugsweise
werden die Legierungen jedoch im Hinblick auf ihre hochwertigen Eigenschaften im Vakuum erschmolzen,
Außerdem besitzen die Legierungen eine hohe
Beständigkeit gegen !angzeitige Oxydation bei zyklischer
Erwärmung bei 10930C und entwickeln nach einer langzeitigen Temperaturbeanspruchung bei 650 bis
8700C keine spröden Phasen, Schließlich können die
Legierungen auch unter Schutzgas geschweißt werden; sie sind auch für das MJG-Scbweißen unter Verwendung
eines Zusatzwerkstoffes mit derselben Zusammensetzung oder anderer Schweißzusatzwerkstoffe geefcjnet
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 wird nachfolgend anhand von Versuchsergebnissen des näheren erläutert
Aus einer in üblicher Weise erschmolzenen Nickel-Chrom-Legierung mit 54% Nickel, 22% Chrom, 12J5%
Kobalt 9% Molybdän. 1,0% Aluminium, 0.07% Kohlenstoff, 0,35% Titan und 0,003% Bor wurden
Probestäbe mit einem Durchmesser von 19 mm und 1,6 mm dicke kaltgewalzte Bleche hergestellt sowie eine
Stunde bzw. fünf Minuten bei 1177° C lösungsgeglüht
Die mechanischen Eigenschaften dieser Proben bei Raumtemperatur und bei 1093° C ergeben sich aus der
nachfolgenden Tabelle I.
353,7 | Zugfestigkeit | Deh | |
305,4 | (MN/cm2) | (%) | |
0,2-S:ieckgrec-:e | |||
(MN/cu2) | 51,7 | 804,6 | 55,5 |
Raumtemperatur | 51,0 | 738,4 | 72,0 |
Blech | |||
Stab | 72,4 | 58 | |
10930C | 79,3 | 90 | |
Blech | |||
Stab |
56,6
77,5
Weitere Versuche erstreckten sich auf die Ermittlung der Zeitstandfestigkeit von bei 1177°C lösungsgeglühten Proben
bei 816°C und einer Belastung von 166 MN/m2 bzw. bei 1093°C und einer Belastung von 21 MN/m2. Die betreffenden
Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengestellt.
Tabelle II |
Temperatur
(0C) |
Belastung
(MN/cm2) |
Standzeit
(h) |
Dehnung (%) |
Einschnürung
(%) |
816 816 1093 1093 |
166 166 21 21 |
45 92,5 49,3 31,2 |
107,0 91 42 87,5 |
79,3 65,0 |
|
Blech Stab Blech Stab |
|||||
Weitere eine Stunde bei 1177C geglühte Rundstäbe mit einem Durchmesser von 19 mm wurden mit den sich aus
der nachfolgenden Tabelle III ersichtlichen Ergebnissen jeweils 1000 Stunden unterschiedlichen Temperaturen aus-
5 | Streckgrenze | 22 65 684 | Dehnung | 6 |
KerlMchlag-
zähiskeit |
|
Temperatur | (MN/cm2) | Zugfestigkeit | 00 | (J) | ||
CQ | 296 | (MN/cnr2) | 70 | >325 | ||
— | 462 | 738 | 37 | 68 | ||
649 | 483 | 931 | 37 | 68 | ||
704 | 359 | 931 | 41 | 96 | ||
760 | 345 | 862 | 44 | 107 | ||
816 | 331 | 827 | 46 | 118 | ||
871 | 820 | |||||
Die Daten der vorstehenden Tabelle zeigen deutlich die Zunahme der Festigkeit mit der Temperatur als Folge
einer zusätzlichen Karbidbildung.
Usn festzustellen, ob die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften möglicherweise auf die Anwesenheit einer /-Phase zurückzuführen ist, wurden verschiedene Proben unter dem Röntgendiffraktometer untersucht Dabei ließ sich im ^Gefüge kfäne /-Phase
erkennen. Hingegen waren im Gefüge MaQ-Karbide
erkennbar.
Weitere Blechproben mit einer Dicke von 3,2 mm aus
der vorerwähnten Schmelze wurden einer Oxydation bsi zyklischer Erwärmung mit einem 15minütigen
Halten bei 10930C und anschließendem fünfminütigen Abkühlen in ruhender Luft unterworfen. Ein jeweiliges
Aus wiegen der Proben während des 1000 Stunden dauernden Versuchs ergab für die ersten 700 Stunden
keinen merklichen Gewichtsverlust; erst danach ließ sich ein stetiger Gewichtsverlust während der folgenden
300 Stunden von insgesamt 10 mg/cm2 feststellen.
Eine Wiederholung des Versuchs mit einer Dauer von 500 Stunden bei einer Oxydationstemperatur von
1149° C ergab einen Gewichtsverlust von insgesamt
20 mg/cm2. Hierbei handelt es sich angesichts der hohen Versuchstemperatur jedoch um eine äußerst geringe
Gewichtsabnahme. Die sich daraus ergebende hohe Oxydationsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Legierung gründet sich auf deren kritischen Gehalte an
Chrom und Aluminium, die zu einer oberflächennahen Zone aus Oxydteilchen führen.
Im Hinblick auf die Verwendung der Legierung für Gasturbinen wurde bei weheren Versuchen die
Aufkohlungsbeständigkeit in der Weise bestimmt, daß weitere Proben 25 Stunden bei einer Temperatur von
10930C einer aufkohlenden Atmosphäre aus Wasserstoff mit 2% Methan ausgesetzt wurden. Das Auswie
gen der Proben ergab angesichts einer Gewichtszunahme von nur 0,98 mg/cm2 eine ausgezeichnete Aufkohlungsbeständigkeit.
Um die Beständigkeit der Legierung gegen Span
nungsrißkonrosion zu veranschaulichen, wurden Korro
sionsversuche in Magnesiumchlorid und flüssigem Quecksilber durchgeführt, bei denen sich die Legierung
als korrosionsbeständig erwies. Hingegen kam es bei Versuchen mit Natriumhydroxyd zu einer Spannungs
rißkorrosion. Dabei zeigte sich jedoch, daß mit einer
Querschnittsabnahme von 58% kaltgewalzte Proben im Vergleich zu geglühten Proben in einer 70°/oigen
Natriumhydroxydlösung beständiger gegen Spannungsrißkorrosion waren und in einer 98%igen Natriumhy-
droxydlösung rißfrei blieben.
Die Legierung ist des weiteren säurebeständig, beispielsweise gegenüber Salpetersäure mit unterschiedlicher Konzentration und Schwefelsäure mit einer
Konzentration bis 30% bei 800C sowie mit einer
Konzentration bis 10% im Bereich des Siedepunkts. Die
Legierung besitzt des weiteren eine gewisse Beständigkeit gegenüber Salzsäure mit einer Konzentration bis
30% und mehr bei 800C. Gegenüber Phosphorsäure ist die Legierung hingegen unabhängig von der jeweiligen
Konzentration und selbst bei der Anwesenheit von 1 % Flußsäure bei einer Temperatur von 800C korrosionsbeständig.
Schweißversuche, bei denen Proben der Legierung nach dem WIG-Verfahren unter Verwendung eines
artgleichen Zusatzwerkstoffes geschweißt wurden, führten zu ausgezeichneten Ergebnissen. So ergaben
sich bei einem Seitenbiegeversuch mit einem Biegewinkel von 180° keinerlei Risse. Die mechanischen
Eigenschaften der Schweißproben sind aus der nachfol
genden Tabelle IV ersichtlich.
Tabelle IV |
0,2-Streckgrenze
(MN/Gin2) |
Zugfestigkeit
(MN/cm2) |
Dehnung
(%) |
Einschnürung
(%) |
516
437 445 |
794
754 766 |
40
39 38 |
53,4
38,0 71,3 |
|
Schweißgut
Querprobe Querpröbe |
||||
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Legierungen nach den Ansprüchen 2 bis 11.
Insgesamt 10
Beispiel 2
Leerungen wurden
10-kg-Schmelzen der in der nachfolgenden Tabelle V
65 angegebenen Zusammensetzung erschmolzen. Dabei wurden die Leg.crungen 1 bis 7 im Induktionsofen an
Luft erschmolzen, während die Legierungen 8 bis 10 im in Form von Vakuum-Induktionsofen erschmolzen wurden. Nach
dem Vergießen wurden die Blöckchen zu Quadratstäben mit einer Kantenlänge von 14,3 mm ausgeschmiedet.
Unter Verwendung der Stäbe wurden im Anschluß an ein einstündiges Glühen bei 1177°C mit Luftabkühlung
Kurzzugversuche bei Raumtemperatur und bei 1093°C
durchgeführt. Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle Vl zusammengestellt.
Die Zeitstandversuche wurden bei 816°C unter einer Belastung von 166 MN/m2 und bei IO93°C bei einer
Belastung von 21 MN/mJ nach einem einstündigen
Glühen bei 1I77°C mit den in der Tabelle VlI zusammengestellten Ergebnissen durchgeführt
Im herkömmlichen Vakuum-Induktionsofen wurde eine 2268-kg-Schmelze hergestellt und unter einer
Flußmittelabdeckung an Luft zu einem Blöckchen der Abmessung 279 χ 1143 χ 1270 mm vergossen. Diese
Legierung ii enthielt Ö,ö7%ö Kohlenstoff, 0,13% Eisen,
0,04% Silizium, 22,51% Chrom, 1,05% Aluminium, 0,41% Titan, 0,029% Magnesium, 12,67% Kobalt, 8,91%
Molybdän und 0,0051% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel. Das
Blöckchen wurde zu einem Körper mit einem Querschnitt von 241 χ 1067 mm preßgeschmiedet und
dann ohne Schwierigkeiten bei 1204° C auf die Abmessung 51 χ 1270 mm warm ausgewalzt Danach
wurden drei Probestücke der Abmessung 51 χ 51 χ 1270 mm ausgeschnitten und zu Stäben mit
einem Durchmesser von 19 mm warmgewalzt Das Reststück wurde halbiert und zu Band mit einem
Querschnitt von 8,1 χ 1321 mm warm ausgewalzt Das
eine Band wurde kontinuierlich bei 10660C geglüht und
bis auf eine Dicke von 4,8 mm kaltgewalzt, alsdann bei 10660C zwischengeglüht und bis auf eine Dicke von
1,6 mm kalt heruntergewalzt Danach wurde dieses Band bei 1177° C kontinuierlich geglüht Bei verschiedenen Temperaturen wurden an Proben aus dem
warmgewalzten Stab und den Blechen nach einem einstündigen Glühen bei 1177° C Zugversuche mit den in
der nachfolgenden Tabelle VIII zusammengestellten Versuchset gebnissen durchgeführt
Zeitstandversuche an dem warmgewalzten und eine Stunde bei 1177° C geglühtem Stabmaterial ergaben
eine Standzeit von jeweils 100 Stunden bei 816°C und
einer Belastung von 138 MN/m2, bei 927° C und einer Belastung von 65 MN/m* sowie bei 1093° C und einer
Belastung von 31 MN/m2.
Warmgewalzte Stäbe der Legierungen 6 und 8 bis 11
wurden eine Stunde bei 1177°C geglüht und dem
Kurzzugversuch bei 649°C, 704° C, 760°C. 816°C und
871°C unterworfen sowie hinsichtlich ihrer Kerbschlagzähigkeit untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in der
Tabelle IX zusammengestellt.
Eine Röntgenuntersuchung im Anschluß an ein langzeitiges Glühen zeigte, daß im Gefüge infolge des
Glühens nur eine Karbidphase der Zusammensetzung f
Kaltgewalzte, 3,2 mm dicke Bleche der Legierungen 2
bis 4 und 11 wurden 1000 Stunden lang einer Oxydation
is bei zyklischer Erwärmung unterworfen, bei der jeder
Zyklus aus einem I5minütigen Glühen bei 1093°C und
einem 5minütigen Abkühlen bestand. Die Gesamttiefe des Angriffs auf die Blechproben betrug nach dem
Versuch für jede der Legierungen 2 und 3 nur 0,066 mm,
bei der Legierung 4 nur ö,ii mm und bei jeder der
Legierungen 11 und 12 nur 0,076 mm. Ein periodisches
Auswiegen der Proben während des Versuchs zeigte, daß diese praktisch keiner Gewichtsänderung unterlagen und demzufolge in hohem Maße oxydationsbestän-
dig bei zyklischer Erwärmung waren.
Die Legierung besitzt außerdem eine hohe Beständigkeit gegen Säurekorrosion. Insbesondere besitzt die
Legierung eine hohe ßeständigkeit gegenüber üblichen Mineralsäure^·, insbesondere gegenüber Salpetersäure
unterschiedlicher Konzentration. Außerdem ist sie beständig gegenüber Schwefelsäure mit einer Konzentration bis 30% bei 80°C und gegenüoer bis 10%iger
kochender Schwefelsäure. Die Legierung besitzt auch eine mittlere Beständigkeit gegenüber Salzsäure mit
einer Konzentration bis 30% und mehr bei 80°C sowie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Phosphorsäure von 80° C in jeder Konzentration sogar in
Anwesenheit von bis 1 % Flußsäure.
Die Legierung läßt sich nicht nur ohne Schwierigkei
ten schweißen, sondern eignet sich selbst auch als
Schweißzusatzwerkstoff beim Lichtbogenschweißen nach dem MIG-Verfahren. So kann die Legierung in
Form von Draht oder Band als Zusatzwerkstoff beim Schweißen anderer Nickel-Chrom- und Nickel-Chrom-
Eisen-Legierungen verwendet werden, insbesondere
von solchen, die beim MIG-Schweißen mit anderen Zusatzwerkstoffen zur Rißbildung neigen.
Schweißverbindungen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzwerkstoffes besitzen bei Raum-
temperatur dieselbe Festigkeit wie bei etwa 1095° C; sie sind im geschweißten Zustand ebenso oxydationsbeständig wie die geknetete Legierung.
Tabelle | V | Al | Co | Mo | C | Ti | B | Fe | Si | (%) | Ni |
Legie | Cr | (%) | (%) | (%) | (%) | (%) | (%) | (%) | W | _ | (%) |
rung | (%) | 0,89 | 14,14 | 9,41 | 0,04 | 0,29 | 0,005 | 0,13 | 0,03 | 0,038 Ce | Rest |
1 | 21,82 | 0,91 | 10,24 | 9,05 | OJM | 0,30 | 0,005 | 0,10 | 0,03 | 0,03La | Rest |
2 | 21,96 | 0,97 | 10,16 | 8,85 | 0,04 | 0,31 | 0,005 | 0,12 | 0,03 | - | Rest |
3 | 21,92 | 0,92 | 9,98 | 9,10 | 0,04 | 0,40 | 0,005 | 0,17 | 0,08 | - | Rest |
4 | 21,70 | 1,02 | 10,16 | 9,24 | 0,05 | 0,38 | 0,0057 | 3,13 | 0,03 | — | Rest |
5 | 21,89 | IJ)I | 10,12 | 9JS | 0,06 | 0,39 | 0,0046 | 0,16 | 0,41 | Rest | |
6 | 21,94 | ||||||||||
Cr | 9 | Zug | VII | Mo | Dehnung | 22 65 684 | B | 10 | Fe | Dehnung | Si | Ni | Ein | |
(%) | festigkeit | (%) | (%) | (%) | (%) (%) | (%) | schnürung | |||||||
21,43 | Al Co | (MN/m2) | 9,07 | (%) | 0,005 | 0,10 | (%) | 0,05 | Rest | (%) | ||||
21,62 | (%) (%) | 800 | 9,01 | 86,0 | C Ti | 0,0079 | 1,16 | 26,5 | 0,03 | Rest | 68,7 | |||
■•ort sctzung | 21,66 | 0,90 19,80 | 638 | 9,28 | 116,0 | (%) (%) | 0,0069 | 0,22 | 17,5 | 0,03 | Rest | 45,0 | ||
Legie | 21,69 | 0,89 9,92 | 848 | 9,23 | 97,0 | 0,04 0,30 | 0,0061 | 0,16 | 21,5 | 0,02 | Rest | 43,6 | ||
rung | VI | 0,92 10,13 | 800 | 117,0 | 0,007 0,35 | 70,0 | 73,6 | |||||||
7 | 0,93 10,04 | 792 | 105,0 | 0,016 0,35 | 1093 C | 61,5 | 55,3 | |||||||
8 | 769 | Dehnung | 97,0 | 0,06 0,35 | Streck | Zug | 50,0 | Dehnung | 68,7 | |||||
Raumtemperatur | 869 | 105,0 | grenze | festigkeit | 46,7 | 78,0 | ||||||||
10 | Streck | 734 | (%) | 115,0 | (MN/m2) | (MN/m2) | 128,0 | (%) | 56,0 | |||||
Tabelle | grenze | 751 | 64,0 | 129,0 | Ein | 75 | 75 | 66,5 | 70,0 | 48,4 | ||||
Legie | (MN/m2) | 776 | 39,0 | 100,0 | schnürung | 73 | 74 | 43,5 | 45,0 | 36,4 | ||||
rung | 305 | 54,0 | (%) | 73 | 73 | 47,0 | ||||||||
255 | 56,0 | 61,3 | 72 | 72 | 79,0 | |||||||||
322 | 58,0 | 54,5 | 39 | 70 | 74,0 | |||||||||
I | 319 | 59,0 | 65,3 | 52 | 124 | 88,5 | ||||||||
2 | 315 | 50,0 | 58,7 | 107 | 107 | 43,0 | ||||||||
3 | 307 | 64,0 | 60,3 | 37 | 66 | 84,0 | ||||||||
4 | 462 | 66,0 | 54,4 | 52 | 63 | 78,0 | ||||||||
5 | 290 | 66,0 | 64,5 | 57 | 74 | 52,0 | ||||||||
6 | 286 | 65,8 | ||||||||||||
7 | 317 | 816 C/166 MN/m2 | 69,6 | 1093C/21 MN/m2 | ||||||||||
8 | Tabelle | Standzeit | 63,8 | Standzeit | Ein | |||||||||
9 | Legie | schnürung | ||||||||||||
10 | rung | (h) | (h) | (%) | ||||||||||
26,3 | Ein | 57,4 | 25,5 | |||||||||||
23,2 | schnürung | 19,2 | 22,5 | |||||||||||
1 | 16,9 | (%) | 17,9 | 21,5 | ||||||||||
2 | 24,7 | 65,5 | 50,0 | 56,5 | ||||||||||
3 | 22,1 | 72,0 | 36,1 | 44,0 | ||||||||||
4 | 32,8 | 73,5 | 36,1 | 46,0 | ||||||||||
5 | 46,0 | 73,0 | 38,1 | 43,9 | ||||||||||
6 | 26,4 | 70,0 | 18,5 | 68,0 | ||||||||||
7 | 30,4 | 70,6 | 19,5 | 47,0 | ||||||||||
8 | 39,9 | 67,0 | 73,5 | 32,5 | ||||||||||
9 | vm | 79,5 | ||||||||||||
10 | 79,5 | |||||||||||||
Tabelle | 70,0 | |||||||||||||
Temperatur (Q
Streckgrenze (MN/m2)
Zugfestigkeit (MN/m2)
Dehnung
Stab | 296 | 735 | 70,0 | 57,2 |
RT | 195 | 580 | 69,0 | 57,6 |
538 | 171 | 568 | 75,0 | 544 |
649 | 177 | 447 | 84,0 | 64,6 |
760 | 196 | 281 | 120,0 | 92^ |
871 | ||||
11 | Fortsetzung | Streckgrenze | IX | Legierung 6 | Zähigkeit | Härte | 22 65 684 | Dehnung | 12 | Einschnürung | Härte | Legierung | Biegever- | |
Temperatur | (MN/m2) | I behandlung Kerbschlag- | (h) (J) | (%) | (%) | Kerbschlag | ||||||||
(X) | 145 | 50 | Rb | 124,0 | 94,1 | Rb | Zähigkeit | |||||||
982 | 51 | 1 rc) | 1000 | _ | Zugfestigkeit | 90,0 | 77,5 | 81 | (J) | 12 | ||||
1093 | 649 | 50 81 | (MN/m2) | 259 | - Härte | |||||||||
Blech | 324 | 649 | 1000 | 97 | 148 | 54,0 | 92 | 67 | ||||||
RT | 217 | 704 | 50 79 | 79 | 56,0 | 107 | Rb | |||||||
538 | 197 | 704 | 1000 | 93 | 62,0 | 85 | 68 | 82 | ||||||
649 | 207 | 760 | 50 62 | 691 | 76,0 | 92 | 94 | |||||||
760 | 210 | 760 | 1000 | 93 | 590 | 92,0 | 86 | 95 | 93 | |||||
■ ν | 871 | 100 | 816 | 50 53 | 579 | 58,0 | 99 | 94 | ||||||
982 | 52 | 816 | 1000 | 93 | 464 | 58,0 | 83 | 99 | 89 | |||||
1093 | (Λ Weitere Versuche zeigten, daß das Blech | 871 | 248 | C und höheren Temperaturen dem | 117 | 88 | ||||||||
s<! such ohne Rißbildung widerstand. | 871 | 134 | 118 | 90 | ||||||||||
I | I Tabelle | 72 | 87 | |||||||||||
I Warme- | nach dem Glühen bei 1149 | Legierung 11 | 87 | |||||||||||
Kerbschlag | i>4 | |||||||||||||
zähigkeit | ||||||||||||||
Legierung 10 | (J) | |||||||||||||
Kerbschlag- Härte | 325 | |||||||||||||
Zähigkeit | ||||||||||||||
(J) Rb | 165 | |||||||||||||
94 | ||||||||||||||
173 90 | ||||||||||||||
53 | ||||||||||||||
92 93 | ||||||||||||||
71 | ||||||||||||||
87 93 | ||||||||||||||
91 92 | ||||||||||||||
Die erfindungsgemäße Legierung eignet sich insbesondere als WerkstofTfür Gasturbinenkammern und Leitungssysteme
von Flugzeuggasturbinen; sie ist insbesondere beständig gegen Oxydation bei zyklischer Erwärmung bei
Temperaturen von etwa 98O°C, beispielsweise bei 10950C und mehr geeignet
Claims (11)
1. Niekel-Chrom-Legierung, bestehend aws 0,06
bis 0,08% Kohlenstoff, 22% Chrom, 1% Aluminium,
12£% Kobalt, 9% Molybdän, 0,35% Titan und
0,003% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel
2. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus
2132% Chrom, 0,89% Aluminium, 14.14% Kobalt,
9.41% Molybdän, 0,04% Kohlenstoff, 0,29% Titan,
0,005% Bor, 0,13% Eisen, 0,03% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
3. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus
21,96% Chrom, 031% Aluminium, 10,24% Kobalt,
9,05% Molybdän. 0,04% Kohlenstoff, 030% Titan,
0,005% Bor, 0,10% Eben, 0,03% Süraum, 0,038%
Cer, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen NickeL
4. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2132% Chrom, 037% Aluminium, 10,16% Kobalt,
835% Molybdän, 0,04% Kohlenstoff, 0,31% Titan,
0,005% Bor, 0,12% Eisen, 0,03% Silizium, 0,03% Lanthan, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen NickeL
5. Nickel-Chrom-Legierupg, bestehend aus 21,70% Chrom, 032% Aluminium, 938% Kobalt,
9,10% Molybdän, 0,04% Kohlenstoff, 0,40% Titan, 0,005% Bor, 0,17% Eisen, 0,08% Silizium, Rest
einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
6. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2139% Chrom, 1,02% Aluminium, 10,16% Kobalt,
9,24% Molybdän, 0,05% Kohlenstoff, 0,38% Titan, 0,0057% Bor, 3,13% Eisen, 0,03% Silizium, Rest
einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
7. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2134% Chrom, 1,01% Aluminium, 10,12% Kobalt,
9,28% Molybdän, 0,06% Kohlenstoff, 0,39% Titan, 0,0046% Bor, 0,16% Eisen, 0,41% Silizium, Rest
einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
8. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 21,43% Chrom, 030% Aluminium, 19,80% Kobalt,
9,07% Molybdän, 0,04% Kohlenstoff, 030% Titan, 0,005% Bor, 0,10% Eisen, 0,05% Silizium, Rest
einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
9. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 21,62% Chrom, 0,89% Aluminium, 932% Kobalt,
9,01% Molybdän, 0,007% Kohlenstoff, 035% Titan, 0,0079% Bor, 1,16% Eisen, 0,03% Silizium, Rest
einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
10. Nickei-Chrom-Legierung, bestehend aus 21,66% Chrom, 032% Aluminium, 10,13% Kobalt,
9,28% Molybdän, 0,016% Kohlenstoff, 035% Titan,
0,0069% Bor, 0,22% Eisen, 0,03% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel,
11. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2136% Chrom, 033% Aluminium, 10,04% Kobalt,
9,23% Molybdän, 0,06% Kohlenstoff, 0,35% Titan, 0,0061% Bor, 0,16% Eisen, 0,02% Silizium, Rest
einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
Pie Erfindung bezieht sich auf Nickel-Chrom-Legjerungen mit höher Zeitstandfestigkeit bei hohen
Temperaturen von 10930C und mehr,sowie hoher
Beständigkeit gegen Oxydation bei zyklischer Erwärroung und guter Gefügebeständigkeit bei langzeMger
Beanspruchung in einem weiten Temperaturbereich,
Die vorerwähnten Eigenschaften müssen bestimmte Gegenstände wie beispielsweise Verbrennunskammern
von Gasturbinen aufweisen, die im Betrieb unter
jo oxydierenden Bedingungen Temperaturen von 10930C
und mehr unterliegen. Derartige Teile unterliegen einer
Oxydation bei zyklischer Erwärmung während des Hoch- und Herunterfahrens der Turbine. Außerdem
erfordert das Erwärmen und Abkühlen bei mittleren
is Temperaturen, beispielsweise bei 7600C ebenso wie die
hohen Betriebstemperaturen eine hohe Gefügestabilität. Die Gefügestabilität bei Zwischentemperaturen ist
außerdem im Hinblick auf ein Reparaturschweißen insbesondere bei dünnwandigen Teilen von großer
Bedeutung.
Bei zahlreichen bekannten Hochtemperatur-Legierungen hängt die Festigkeit von einer härtenden
Ausscheidungsphase, beispielsweise einer /-Phase ab. Die Temperatur, bei der diese Phase im Grundgefüge in
Lösung geht, liegt jedoch normalerweise bei etwa 1040" C1 so daß aus solchen Legierungen hergestellte
Gegenstände im allgemeinen nur bei Temperaturen bis etwa 8700C eingesetzt werden können, weil bis zu
dieser Temperatur die Lösung der /-Phase vernachläs
sigbar gering ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hochwarmfeste Legierungen zu schaffen, deren Festigkeit
nicht durch eine Ausscheidungsphase bewirkt wird. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Legierung mit
0,06 bis 03% Kohlenstoff, 22% Chrom, 1% Aluminium, 124% Kobalt, 9% Molybdän, 035% Titan und 0,003%
Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel. Der Kohlenstoffgehalt beträgt für
eine optimale Festigkeit bei Temperaturen von
mindestens 982°C0,06 bis 0,08%.
Weitere Lösungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 11.
Die Gehalte an Verunreinigungen wie Schwefel, Phosphor und Kupfer sollten so niedrig wie möglich
liegen und 0,015% Schwefel, 0,03% Phosphor sowie 1 % Kupfer nicht übersteigen. Außerdem sollte auch der
Eisengehalt der Legierungen begrenzt sein. Im Hinblick auf sehr hohe Zeitstandfestigkeiten, insbesondere bei
10930C, sollten die Legierungen höchstens 5%, vorzugs
weise höchstens 2% Eisen ent!.-«fiten. Wolfram in
Gehalten beispielsweise bis 8% besitzt keine merkliche Wirkung auf die Festigkeit der Legierung und ist daher
angesichts seines hohen Preises und der sich mit dem Wolframgehalt ändernden Dichte kein geeigneter
Legierungsbestandteil. Niob beeinträchtigt dagegen die Beständigkeit gegen Oxydation bei zyklischer Erwärmung und sollte daher höchstens als Verunreinigungen
vorhanden sein. Weiterhin können die Legierungen als Verunreinigung in geringen Mengen auch Silizium und
Mangan enthalten.
Von wesentlicher Bedeutung für eine ausreichende Oxydationsbeständigkeit, insbesondere Oxydation bei
zyklischer Erwärmung sind die Gehalte an Chrom und Molybdän. Von außergewöhnlicher Bedeutung hinsicht-
Hch der Warmfestigkeit der Legierungen sind deren
Gehalte an Kobalt.
Die Legierungen enthalten Titan und Bor zum Zweck der Desoxydation. Angesichts der geringen Gehalte an
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