DE2830396A1 - Cast nickel-chromium-superalloy - with addn. of hafnium increasing creep strength; esp. for use in gas turbine components with columnar cast structure - Google Patents
Cast nickel-chromium-superalloy - with addn. of hafnium increasing creep strength; esp. for use in gas turbine components with columnar cast structureInfo
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Abstract
Description
"Nickel-Chrom-Superlegeirung" "Nickel-Chromium Superlative"
(Zusatz zu P 28 01 157.6) Die Erfindung bezieht sich auf eine Nickel-Chrom-Superlegierung nach Patentanmeldung ffi 28 01 157.6, die sich insbesondere als Gußlegierung zum Herstellen von Gegenständen eignet, die wie Gasturbinenteile bei hohen Temperaturen korrodierenden Medien ausgesetzt sind. (Addition to P 28 01 157.6) The invention relates to a nickel-chromium superalloy according to patent application ffi 28 01 157.6, which is particularly suitable as a cast alloy for Manufacture of items suitable such as gas turbine parts at high temperatures are exposed to corrosive media.
In der älteren Patentanmeldung P 28 01 157.6 wird eine Nickel-Chrom-Superlegierung mit 14 4 bis 22% Chrom, 5 bis 25% Kobalt, 1 bis 5% Wolfram, 0,5 bis 3% Tantal, 2 bis 5% Titan, 1 bis 4,5% Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Titan und Aluminium von 4,5 bis 9%, 0 bis 2% Niob, 0,3 bis 1,2% Bor, 0 bis 3,5% Molybdän, 0 bis 0,5% Zirkonium, 0 bis 0,2% Yttrium und/oder Lanthan sowie 0 bis 0,1% Kohlenstoff, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel beschrieben.In the older patent application P 28 01 157.6 a nickel-chromium superalloy is used with 14 4 to 22% chromium, 5 to 25% cobalt, 1 to 5% tungsten, 0.5 to 3% tantalum, 2 up to 5% titanium, 1 to 4.5% aluminum with a total content of titanium and aluminum from 4.5 to 9%, 0 to 2% niobium, 0.3 to 1.2% boron, 0 to 3.5% molybdenum, 0 to 0.5% Zirconium, 0 to 0.2% yttrium and / or lanthanum and 0 to 0.1% carbon, the remainder including nickel impurities caused by the melting process.
Infolge einer sorgfältigen Abstimmung der einzelnen Legierungsbestandteile, insbesondere der Gehalte an Bor und Kohlenstoff besitzt die vorerwähnte Legierung hervorragende technologische Eigenschaften, insbesondere eine ausgezeichnete Kombination von Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Die Legierung wird nach üblichen Verfahren hergestellt und vergossen, beispielsweise im Vakuum erschmolzen und zu Gußstücken mit einem gleichachsigen Kornaufbau vergossen.As a result of careful coordination of the individual alloy components, The aforementioned alloy has in particular the boron and carbon contents excellent technological properties, especially an excellent combination of strength, ductility and corrosion resistance at high temperatures. the Alloy is produced according to standard methods and shed, for example melted in a vacuum and into castings with an equiaxed Shed grain structure.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabezugrunde, die Eigenschaften der vorerwähnten Nickel-Chrom-Superlegierung weiter zu entwikkeln. Dies ist mit geringen Zusätzen von Hafnium und/oder Vanadium möglich, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, wenn es sich um Kokillenguß mit einem Stengelkristall-Gefüge handelt.The invention is now based on the object, the properties of to further develop the aforementioned nickel-chromium superalloy. This is with minor Additions of hafnium and / or vanadium possible, in particular, but not exclusively, if it is chill casting with a stem crystal structure.
Die Lösung der vorerwähnten Aufgabe besteht demgemäß in einer Nickel-Chrom-Superlegierung mit 14 4 bis 22% Chrom, 5 bis 25% Kobalt, 1 bis 5% Wolfram, 0,5 bis 3% Tantal, 2 bis 5% Titan, 1 bis 4,5% Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Titan und Aluminium von 4,5 bis 9%, 0 bis 2% Niob, 0,3 bis 1,2% Bor, 0 bis 3,5% Molybdän, 0 bis 0,5% Zirkonium, 0 bis 0,2% Yttrium und/oder Lanthan, 0 bis 0,1% Kohlenstoff und bis 2,2% Hafnium und/oder bis 2,0% Vanadium.The solution to the above-mentioned problem accordingly consists in a nickel-chromium superalloy with 14 4 to 22% chromium, 5 to 25% cobalt, 1 to 5% tungsten, 0.5 to 3% tantalum, 2 up to 5% titanium, 1 to 4.5% aluminum with a total content of titanium and aluminum from 4.5 to 9%, 0 to 2% niobium, 0.3 to 1.2% boron, 0 to 3.5% molybdenum, 0 to 0.5% Zirconium, 0 to 0.2% yttrium and / or lanthanum, 0 to 0.1% carbon and up to 2.2% Hafnium and / or up to 2.0% vanadium.
Hafnium und Vanadium verbessern insbesondere die Zeitstandfestigkeit und Warmzähigkeit der Legierung.Hafnium and vanadium in particular improve the creep rupture strength and high temperature toughness of the alloy.
Vorzugsweise enthält die Legierung mindestens 0,05, besser noch mindestens 0,1% Hafnium oder auch höchstens 1,7%, besser noch höchstens 1,3% Hafnium. Optimale Eigenschaften ergeben sich bei Hafniumgehalten von 0,3 bis 1,2%, beispielsweise 0,7 bis 0,8%.The alloy preferably contains at least 0.05, better still at least 0.1% hafnium or a maximum of 1.7%, better still a maximum of 1.3% hafnium. Optimal Properties arise at hafnium contents of 0.3 to 1.2%, for example 0.7 to 0.8%.
Die Legierung kann 0,05 bis 1,5% Vanadium, vorzugsweise 0,5 bis 1,3% Vanadium enthalten.The alloy can contain 0.05 to 1.5% vanadium, preferably 0.5 to 1.3% Contains vanadium.
Im übrigen kann sich die Legierungszusammensetzung innerhalb derselben bevorzugten Gehaltsgrenzen bewegen, wiesie in der älteren Patentanmeldung P 28 01 157.6 beschrieben sind und auch in derselben Weise hergestellt und wärmebehandelt werden.Otherwise, the alloy composition can be within the same move preferred salary limits, as in the earlier patent application P 28 01 157.6 and are also manufactured and heat-treated in the same way will.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.The invention is based on exemplary embodiments of the explained in more detail.
Vier unter die Erfindung fallende Legierungen 1 bis 4 und eine Legierung A nach der älteren Patentanmeldung sowie eine Vergleichslegierung B wurden im Vakuum-Induktionsofen erschmolzen und unter Vakuum in Kokillen zu konischen Probestäben mit einem Basisdurchmesser von 14 mm, einem Kopfdurchmesser von 22 mm und einer Länge von 90 mm vergossen, deren Wände auf 11500C vorgewärmt waren, deren Boden jedoch auf einer kalten Kupferplatte als Abschreckplatte ruhte. Die Schmelzen wurden bei 16500C vergossen und nach dem Gießen in den Kokillen mit einem exothermen Abdeckpulver belegt. Die Proben besaßen ein stengeliges Gefüge mit Kristallen über die gesamte Probenlänge. Die Zusammensetzungen der Gußproben sind aus der nachfolgenden Tabelle I ersichtlich.Four alloys 1 to 4 falling under the invention and one alloy A according to the older patent application and a comparative alloy B were in the vacuum induction furnace melted and under vacuum in molds to conical test rods with a base diameter of 14 mm, a head diameter of 22 mm and a length of 90 mm, the walls of which were preheated to 11500C, but the bottom on a cold copper plate rested as a quenching plate. The melts were poured at 16500C and after Pouring in the molds covered with an exothermic covering powder. The samples owned a columnar structure with crystals over the entire length of the sample. The compositions of the casting samples can be seen from Table I below.
Tabelle I Legierung Cr C Co Mo W Nb Ta Ti Al Zr B Hf V (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) A 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 - -1 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 0.5 -2 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 1.5 -3 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 2.0 -B 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 2.5 -4 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 - 1.0 Vor dem mechanischen Bearbeiten wurden die Proben vier Stunden bei 11500C geglüht, in Luft abgekühlt und 16 Stunden bei 850 0C ausgehärtet. Die wärmebehandelten Proben wurden dann bei 7600C und einer Belastung von 650 N/mm2 hinsichtlich ihrer Zeitstandfestigkeiten mit den aus der nachfolgenden Tabelle II ersichtlichen Ergebnissen untersucht.Table I Alloy Cr C Co Mo W Nb Ta Ti Al Zr B Hf V (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) A 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 - -1 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 0.5 -2 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 1.5 -3 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 2.0 -B 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 2.5 -4 20 0.01 15.05 2.2 1.0 1.5 3.6 2.5 0.05 0.8 - 1.0 Before machining, the samples were Annealed for four hours at 11500C, cooled in air and cured for 16 hours at 850 ° C. The heat-treated samples were then at 7600C and a load of 650 N / mm2 with regard to their creep strengths with the values given in Table II below investigated apparent results.
Tabelle II Legierung Standzeit Dehnung (h) (%) A 23 3.4 1 34 6.5 2 27 4.0 3 19 2.9 B 1.7 7.9 4 17 5.8 Ein Vergleich der Legierungen 1 und 2 mit der Legierung A zeigt, die günstigste Wirkung der Hafniumgehalte von 0,5 und 1,5% auf die Standzeit und die Zeitbruchdehnung, während die Legierung 3 veranschaulicht, wie 2,0% Hafnium zu der Zeitstandfestigkeit der Legierung A führen. Die Legierung B macht deutlich, daß ein zu hoher Hafniumgehalt von 2,5% die Zeitstandfestigkeit ganz wesentllch verringert. Die Legierung 4 belegt schließlich die mit einem Vanadiumgehalt von 1,0% verbundene beträchtliche Erhöhung der Zeitbruchdehnung. Table II Alloy Service life Elongation (h) (%) A 23 3.4 1 34 6.5 2 27 4.0 3 19 2.9 B 1.7 7.9 4 17 5.8 A comparison of alloys 1 and 2 with the Alloy A shows the most favorable effect of the hafnium contents of 0.5 and 1.5% the service life and the elongation at break, while alloy 3 illustrates how 2.0% hafnium lead to the creep rupture strength of alloy A. The alloy B makes it clear that too high a hafnium content of 2.5% reduces the creep rupture strength very substantially reduced. Finally, alloy 4 occupies those with a vanadium content of 1.0% associated considerable increase in the elongation at break.
Claims (28)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19782830396 DE2830396A1 (en) | 1978-07-11 | 1978-07-11 | Cast nickel-chromium-superalloy - with addn. of hafnium increasing creep strength; esp. for use in gas turbine components with columnar cast structure |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106119608A (en) * | 2015-05-07 | 2016-11-16 | 通用电气公司 | Goods and the method forming goods |
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- 1978-07-11 DE DE19782830396 patent/DE2830396A1/en not_active Withdrawn
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