DE2313576C3 - Warmfeste, aushärtbare Nickel-Chrom-Legierung - Google Patents
Warmfeste, aushärtbare Nickel-Chrom-LegierungInfo
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Description
15
Die Erfindung bezieht sich auf eine warmfeste, aushärtbare Nickel-Chrom-Legierung.
Es ist eine warmfeste Nickel-Chrom-Legierung bekannt, die 19 bis 22% Chrom, 2,5 bis 2,9% Titan,
0,6 bis 1,0% Aluminium, 1,0% Eisen, 0,5% Silizium, 0,4 % Mangan, 0,01 % Cer, 0,01 % Bor, 0,08 % Kohlenstoff,
Rest Nickel enthält. Diese Legierung ist jedoch nur für einen Anwendungsbereich mit Temperaturen
bis :ia 7500C vorgesehen, da bei höheren Temperaturen
die Wannfestigkeit stark nachläßt.
Hs ist ferner eine Gußlegierung auf Nickel-Basis bekannt, die 11 bis 14% Chrom, 3,5 bis 5,5% Molybdän,
1,0 bis 3,0 Gewichtsprozent Niob, 5,5 bis 6,5% Aluminium, 0,025 bis 1,25% Titan, 0,005 bis 0,02%
Bor, 0,05 bis 0,2% Zirkonium, höchstens 0,1% Kohlens!off,
Rest Nickel enthält. Der hohe Aluminiumgehalt dieser Legierung steht einer Verformung mittels
Schiniedehämmern oder Pressen entgegen, und aus diesem Grunde ist diese Lsgierung zum Gießen kleiner
Teile, wie Schaufeln, Gußläufer usw., bestimmt.
Eis sind auch hochwarmfeste Legierungen auf Nickelbasis
bekannt, die in einem Temperaturbereich bis 8000C eingesetzt werden können, die jedoch in der
Regel bedeutende Mengen an teuren und knappen Elementen, wie Kobalt und Wolfram enthalten. Da
letzteres auch ein sehr hohes spezifisches Gewicht besitzt, wird damit auch das Gewicht der Teile in
unerwünschter Weise stark erhöht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine warmfeste aushärtbare Nickel-Chrom-Legierung anzugeben,
die ohn; hohen Gehalt an teuren Bestandteilen eine hohe Warmfestigkeit und gute mechanische
Eigenschaften besitzt und die die Herstellung von Teilen mit homogener feinkörniger Struktur auf Grund
guter plastischer Eigenschaften auch durch Verformung mittels Pressen und Hämmern ermöglicht.
Erfindungsgemäß enthält die warmfeste aushärtbare Nickel-Chrom-Legierung 13 bis 15% Chrom, 2,8 bis
3 5% Molybdän, 1,4 bis 1,9% Aluminium, 2.3 bis 3'oy Titan, 1,8 bis 2,4% Niob, O.OOl bis 0,05% Bor,
θ[θΟΐ bis 0,005% Cer, 0,001 bis 0,01 % Lanthan, 0,001
bis 0,01% Magnesium, höchstens 0,08% Kohlenstoff, 0,5 bis 2,0% Eisen und Rest Nickel.
Da die erfindungsgemäße Legierung leicht erhältliche und verhältnismäßig billige Legierungselemente
wie Niob, Titan, Aluminium, Molybdän, Chrom enthält, ist sie wirtschaftlich in der Herstellung. Der
Zusatz von Niob und Molybdän in begrenzter Menge bewirkt eine erhebliche Steigerung der Warmfestigkeit.
Dabei ist Niob wie auch Titan und Aluminium Bestandteil einer verfestigenden Gammaphase und bildet
bis zu hohen Temperaturen beständige Karbide NbC1 weiche die Bildung eines feinen Kornes und einer
homogenen gleichmäßigen Struktur der Legierung begünstigen. Die Zugabe vom Magnesium verbessert die
plastischen Eigenschaften der Legierung.
Aus dieser Legierung hergestellte Teile besitzen sowohl eine hohe Festigkeit für Kurz- wie für Dauerbeanspruchungen
und können daher in Strahltriebwerken eingesetzt werden, wo sie hohen thermischen
und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Durch die gute Verformbarkeit mittels Pressen und
Hämmern ist es möglich, Teile verschiedensten Gewichtes, beispielsweise von 100 bis 650 kg und mehr
und sehr kompliziert geformte Gesenkschmiedestücke herzustellen. Bei Verwendung der Legierung für dynamisch
schwer beanspruchte Teile in der heißen Baugruppe von Turbinen und in Kompressoren von Stahltriebwerken
ist eine Lebensdauer von 20 000 Stunden und mehr unter diesen thermischen und mechanischen
Beanspruchungen erzielbar. In der nachfolgenden Tabelle sind die mechanischen Eigenschaften und die
Warmfestigkeit der erfindungsgemäßen Legierung und der eingangs erwähnten Legierungen einander gegenübergestellt.
| Mechanische Eigenschaften | Fließ grenze |
relative Deh nung |
Kerbschlag zähigkeit |
Hitzebeständigkeit | Lebens dauer bis zum Brach |
relative Deh nung |
750° C Span nung |
Lebens dauer bis zum Brach |
relative Deh nung |
|
| Zug festigkeit |
(kp/mm*) | (%) | (kpm/cm1) | 650° C Span nung |
) (Std.) | (%) | (kp/mm1-1) | (Std.) | (%) | |
| (kp/mm!) | 75 | 16 | 5 | (kp/mms: | 100 50 |
6—8 | 40 42 |
100 50 |
8—10 | |
| ·) | 120 | 68 | 13 | 3 | 72 74 |
30 | 3—4 | 30 35 |
100 50 |
3^* |
| ··) | 100 | 76 | 8 | 2 | 65 | 100 | 2—3 | 56 | 100 | 1,5 |
| 88 | 70 |
·) ErfindungsgemäBe Legierung.
*♦) Legierung gemäß Absatz 1.
***) Legierung gemäß Absatz 2.
*♦) Legierung gemäß Absatz 1.
***) Legierung gemäß Absatz 2.
Nachstehend werden Beispiele für die Durchführung der Erfindung angeführt.
Man nimmt eine Nickcl-Chrom-Legierung der folgenden
Zusammensetzung (Gewichtsprozent): 0,04 Kohlenstoff, 13 Chrom, 1,5 Aluminium, 2.4 Titan,
2,8 Molybdän, 1,9 Niob, 0,001 Lanthan. 0,001 Magnesium, 0,00.5 Cer, 0,005 Bor, 1,0 Eisen. Rest Nickel.
Die genannte Legierung unterwarf man einer Wärmebehandlung, welche aus einer Erhitzung zur
Aushärtung bei einer Temperatur von 1000 C während 8 Stunden und der anschließenden Abkühlung
an der Luft besteht.
Dann unterwarf man die Legierung einer nochmaligen Aushärtung an der Luft von 1000 C während
einer Dauer von 4 Stunden. Danach unterwarf man die Legierung einer Alterung bei einer Temperatur von
V5°C während 16 Stunden unter anschließender Abkühlung an der Luft und einer nochmaligen Alterung
bei einer Temperatur von 700 C während 16 Stunden ebenfalls unter anschließender Abkühlung an der Luft.
Nach der genannten Wärmebehandlung besaß die erfindungsgemäße Legierung folgende Eigenschaften::
Zugfestigkeit 120 kp/mm2, Fließgrenze 75 kp/mm2.
Dehnung 20%, Kerbschlagzähigkeit 5 kpm/crn2, 100 Stunden Lebensdauer bis zum Bruch bei einer
Temperatur von 75O0C und einer Spannung von 40 kp/mm2 sowie bei einer Temperatur von 650 C
und einer Spannung von 72 kp/mm2.
Man nimmt eine Legierung auf Nickclbasis der folgenden Zusammensetzung (Gewichtsprozent): 0,07
Kohlenstoff, 15 Chrom, 1,8 Aluminium, 2,6 Titan, 2,2 Niob, 3,2 Molybdän, 0,01 Lanthan, 0,01 Magnesium,
0,005 Cer, 0.005 Bor, Rest Nickel. Die genannte Legierung unterwarf man einer Wärmebehandlung,
weiche aus der Erhitzung zur Aushärtung bei einer Temperatur von UOO C während 8 Stunden und der
anschließenden Abkühlung an der Luft besteht.
Dann wurde eine nochmalige Aushärtung an der Luft von 1000 C nach 4 Stunden Dauer durchgeführt.
Danach unterwarf man die Legierung einer Alterung
ίο bei einer Temperatur von 775 C während 16 Stunden
unter anschließender Abkühlung an der Luft und einer nochmaligen Alterung bei einer Temperatur von
700 C während 16 Stunden unter anschließender Abkühlung an der Luft.
Nach der genannten Wärmebehandlung besaß die Legierung folgfinde Eigenschaften: Festigkeit 125 bis
130 kp/mm2, Fließgrenze 80 kp/mm2. Dehnung 16",,,
Kerbschlagzähigkeit 4 kpm/cm2, 100 Stunden Lebensdauer bis zum Bruch bei einer Temperatur von 750'C
und einer Spannung von 42 kp/mm2 sowie bei einer Temperatur von 650 C und einer Spannung von
74 kp/mm2.
Die erfindungsgemäße Nickel-Chrom-Legierung besitzt gute mechanische Eigenschaften und eine hohe
Warmfestigkeit sowie gute Verformbarkeit, wodurch es möglich ist, diese zur Herstellung von Turbinenschaufeln,
hochfesten und anderen Teilen zu verwenden, welche bei Temperaturen bis 750C betrieben
und dabei hohen Spannungen ausgesetzt werden.
Das zweckmäßige Verhältnis der Legierungselemente in der erfindungsgemäßen Legierung gewährleistet
eine Vereinigung von Festigkeits- und Plaslizitätskennwerten, die für einen zuverlässigen längeren Betrieb
besonders wichtiger schwer beanspruchter Teile von Strahltriebwerken von größter Bedeutung sind.
Claims (1)
- Patentanspruch:Warmfeste, ausnärtbare Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 13 bis 15% Chrom, 2,8 bis 3,5% Molybdän, 1,4 bis 1,9% Aluminium, 2,3 bis 3,0% Titan, 1,8 bis 2,4% Niob, 0,001 bis 0,05% Bor, 0,001 bis 0,005% Cer. 0,001 bis 0,01% Lanthan, 0,001 bis 0,01% Magnesium, höchstens 0,08% Kohlenstoff, 0,5 bis 2,0% Eisen und Rest Nickel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732313576 DE2313576C3 (de) | 1973-03-19 | Warmfeste, aushärtbare Nickel-Chrom-Legierung |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19732313576 DE2313576C3 (de) | 1973-03-19 | Warmfeste, aushärtbare Nickel-Chrom-Legierung |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2313576A1 DE2313576A1 (de) | 1974-10-17 |
| DE2313576B2 DE2313576B2 (de) | 1975-09-04 |
| DE2313576C3 true DE2313576C3 (de) | 1976-04-15 |
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