DE60215035T2

DE60215035T2 - Verfahren zur wärmebehandlung von legierungen mit elementen zur erhöhung der korngrenzfestigkeit

Info

Publication number: DE60215035T2
Application number: DE60215035T
Authority: DE
Inventors: Winfried Esser; Dirk Goldschmidt; Michael Ott; Uwe Paul; Ursula Pickert; G. Russel Yorktown VOGT; R. Christopher Zuni HANSLITS
Original assignee: Siemens AG; Howmet Research Corp
Current assignee: Siemens AG; Howmet Corp
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: WO2004038056A1; CA2503326C; CN100449031C; EP1438441B1; CN1617944A; AU2002337170A8; CA2503326A1; AU2002337170A1; DE60215035D1; JP2006503980A; ES2276959T3; JP4812301B2; EP1438441A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmebehandlung von Legierungen, insbesondere eine auf Nickel basierende Superlegierung und speziell Gussstücke mit einer säulenförmigen Kornmikrostruktur.
Hintergrund der Erfindung
Die US-PS 4 597 809 beschreibt Einkristall-Gussstücke aus einer auf Nickel basierenden Superlegierung mit einer Matrix mit einer Zusammensetzung, bestehend im Wesentlichen aus, in Gew.%, 9,5 % bis 14 % Cr, 7 % bis 11 % Co, 1 % bis 2,5 % Mo, 3 % bis 6 % W, 1 % bis 4 % Ta, 3 % bis 4 % Al, 3 % bis 5 % Ti, 6,5 % bis 8 % Al + Ti, 0 % bis 1 % Nb und als Rest im Wesentlichen Nickel, wobei die Matrix etwa 0,4 bis etwa 1,5 Volumen einer auf Tantalcarbid basierenden Phase als ein Ergebnis des Einschlusses in der Legierung von etwa 0,05 % bis etwa 0,15 % C und zusätzlich Ta in einer Menge des 1- bis 17-Fachen des C-Gehalts enthält.
Einkristall-Gussstücke, die aus der vorgenannten auf Nickel basierenden Superlegierung hergestellt sind, zeigen eine unzureichende quergerichtete Korngrenzenfestigkeit. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung waren bestrebt, Gussstücke aus einer gerichteten Erstarrung unterworfenen (DS) säulenförmigen Körnern der auf Nickel basierenden Superlegierung herzustellen. Allerdings waren die hergestellten Gussstücke aus einer gerichteten Erstarrung unterworfenen (DS) säulenförmigen Körnern als DS-Gussstücke unakzeptabel als eine Folge davon, dass die Gussstücke praktisch keine quergerichtete Korngrenzenfestigkeit und keine Duktilität zeigen, wenn sie bei einer Temperatur von 750 Grad C (1382 Grad F) und einer Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) getestet werden. Die quergerichtete Korngrenzenfestigkeit und die Duktilität waren so mangelhaft, dass die aus der vorgenannten, auf Nickel basierenden Superlegierung hergestellten DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern für den Einsatz als Turbinenblätter von Gasturbinentriebwerken unakzeptabel werden.
Die WO 99/67435 offenbart Gussstücke aus einer auf Nickel basierenden Superlegierung mit hinzugefügtem Bor, um die Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit und die Duktilität von DS-Gussstücken zu verbessern. Die Gussstücke werden bei 1250°C 4 h lang wärmebehandelt, sodass eine vollständige Lösung der sekundären Phase (γ'-Phase) durchgeführt wird. Aufgrund des Auftretens von Korngrenzenrissen nach der Voll-Lösungs-Wärmebehandlung ist die Herstellbarkeit so mangelhaft, dass die aus der vorgenannten, auf Nickel basierenden Superlegierung hergestellten DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern für den Einsatz als Turbinenblätter von Gasturbinentriebwerken unakzeptabel werden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Wärmebehandlung von Legierungen, insbesondere von frischen Gusslegierungen, z. B. DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern auf Basis der oben genannten, auf Nickel basierenden Einkristall-Superlegierung mit einer wesentlich verbesserten Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit und Duktilität sowie einer Herstellbarkeit in dem Maße, dass die DS-Gussstücke für die Verwendung als Hochtemperatur-Anwendungen, wie Turbinenblätter eines Gasturbinentriebwerks, akzeptabel sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung, wie in den Ansprüchen offenbart, beinhaltet eine Wärmebehandlung von Gusslegierungen, wie Superlegierungen, mit mindestens einer Zugabe, welche die Korngrenzenfestigkeit verbessert, wie Bor in der weiter oben beschriebenen, auf Nickel basierenden Superlegierung, in einer Weise, die, wie man herausfand, die Querspannungs-Zeitstand bruchfestigkeit und Duktilität von mit einer Wärmebehandlung hergestellten Gussstücken aus einer gerichteten Erstarrung unterworfenen (DS) säulenförmigen Körnern verbessert, wobei diese Wärmebehandlung eine sekundäre Phase nur teilweise löst, z. B. wird keine Voll-Lösungs-Wärmebehandlung durchgeführt.
Bor wird häufig Superlegierungszusammensetzungen in einer wirksamen Menge zugegeben, um die Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit und Duktilität von aus der Bor-modifizierten Superlegierung hergestellen Gussstücken aus einer gerichteten Erstarrung unterworfenen säulenförmigen Körnern beträchtlich zu verbessern. Die Bor-Konzentration wird vorzugsweise auf einen Bereich von etwa 0,003 bis etwa 0,0175 Gew.-% der Superlegierungszusammensetzung zu diesem Zweck einreguliert.
In Verbindung mit der Zugabe von Bor zu der Superlegierungszusammensetzung wird die Kohlenstoffkonzentration vorzugsweise auf einen Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,11 Gew.-% der Superlegierungszusammensetzung einreguliert.
Eine bevorzugte auf Nickel basierende Superlegierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen aus, in Gew.-%, etwa 11,6 % bis 12,70 % Cr, etwa 8,50 % bis 9,5 % Co, etwa 1,65 % bis 2,15 % Mo, etwa 3,5 % bis 4,10 % W, etwa 4,80 % bis 5,20 % Ta, etwa 3,40 % bis 3,80 % Al, etwa 3,9 % bis 4,25 % Ti, etwa 0,05 % bis 0,11 % C, etwa 0,003 % bis 0,0175 % B und dem Rest von im Wesentlichen Ni. Die auf Nickel basierende Bor-modifizierte Superlegierung kann als DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern gemäß herkömmlichen DS-Gießtechniken, wie der allgemein bekannten Bridgman-Form-Entnahme-Technik, gegossen werden.
Auf diese Weise hergestellte DS-Gussstücke weisen typischerweise eine Vielzahl von säulenförmigen Körnern, die sich in Richtung der Spannungshauptachse des Gussstücks erstrecken, auf, wobei die <001>-Kristallachse allgemein parallel zu der Spannungshauptachse verläuft. DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen vorzugsweise eine Spannungsdauerfestigkeit von mindestens etwa 100 Stunden und eine Dehnung von mindestens etwa 2,5 %, wenn bei einer Temperatur von 750 Grad C (1382 Grad F) und einer Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) getestet wird, und finden als Turbinenblätter, Platten, Außenluftversiegelungen und andere Komponenten von industriell eingesetzten und von strömungsgünstigen Gasturbinentriebwerken Verwendung.
Die oben genannten Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den nachstehenden Zeichnungen noch besser ersichtlich.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Als Beispiel einer Legierung wird eine auf Nickel basierende Superlegierung gewählt, welche im Wesentlichen, in Gew.-%, aus etwa 9,5 % bis 14 % Cr, etwa 7 % bis 11 % Co, etwa 1 % bis 2,5 % Mo, etwa 3 % bis 6 % W, etwa 1 % bis 6 % Ta, etwa 3 % bis 4 % Al, etwa 3 % bis 5 % Ti, etwa 0 % bis 1 % Nb und als Rest im Wesentlichen Nickel besteht, und wobei B in einer Menge vorliegt, die eine beträchtliche Verbesserung der Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit eines DS-Gussstücks im Vergleich mit einem ähnlichen Gussstück ohne vorhandenes Bor bewirkt.
Der Einschluss von Bor als eine Zugabe, welche die Korngrenzenfestigkeit in der Legierung verbessert, ist in einer Menge gewählt, die, wie man herausfand, wirksam ist, um eine beträchtliche Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit und Duktilität eines aus der Legierung hergestellten DS-Gussstücks aus säulenförmigen Körnern vorzusehen, verglichen mit einem ähnlichen Gussstück ohne vorhandenes Bor.
Vorzugsweise wird die auf Nickel basierende Superlegierung durch den Einschluss von Bor B im Bereich von etwa 0,003 bis etwa 0,0175 Gew.-%, vorzugsweise von 0,010 bis 0,015 Gew.-% der Superlegierungszusammensetzung zu diesem Zweck modifiziert.
In Verbindung mit der Zugabe von Bor zu der Superlegierungszusammensetzung wird die Kohlenstoff-C-Konzentration auf einen bevorzugten Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,11 Gew.-% der Superlegierungszusammensetzung reguliert. Ferner können Silizium Si, Zirkonium Zr und Hafnium Hf als Zugabe verwendet werden.
Darüber hinaus sind alle Kombinationen von B, C, Si, Zr, Hf möglich.
Die Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit und Duktilität sowie die Herstellbarkeit von DS-Gussstücken, die aus auf Nickel basierender Superlegierung mit der modifizierten Wärmebehandlung hergestellt werden, werden in dem Grad vorgesehen, dass die Gussstücke für den Einsatz als Turbinenblätter und andere Komponenten von Gasturbinentriebwerken akzeptabel gemacht werden.
Eine besonders bevorzugte Bor-modifizierte, auf Nickel basierende Superlegierungs-Gusszusammensetzung besteht im Wesentlichen aus, in Gew.-%, etwa 11,6 % bis 12,70 % Cr, etwa 8,5 % bis 9,5 % Co, etwa 1,65 % bis 2,15 % Mo, etwa 3,5 % bis 4,10 % W, etwa 4,80 % bis 5,20 % Ta, etwa 3,40 % bis 3,80 % Al, etwa 3,9 % bis 4,25 % Ti, etwa 0,05 % bis 0,11 % C, etwa 0,003 % bis 0,0175 % B und dem Rest von im Wesentlichen Ni, und welche gießbar ist unter Vorsehung einer DS-Mikrostruktur aus säulenförmigen Körnern.
Die DS-Mikrostruktur des Gussstücks aus säulenförmigen Körnern schließt typischerweise etwa 0,4 bis etwa 1,5 Vol.-% einer auf Tantalcarbid basierenden Phase ein.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, nimmt man an, dass Bor und Kohlenstoff zu einer Migration zu den Korngrenzen in der DS-Mikrostruktur tendieren, um den Korngrenzen bei hohen Betriebstemperaturen, zum Beispiel 816 Grad C (1500 Grad F), die typisch sind für Gasturbinentriebwerkblätter, Festigkeit und Duktilität zu verleihen. DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern, die aus der obigen Bor-modifizierten, auf Nickel basierenden Superlegierung hergestellt werden, weisen typischerweise eine zu der Spannungshauptachse des Gussstücks parallel verlaufende <001>-Kristallachse auf und zeigen eine Spannungsdauerfestigkeit von mindestens etwa 100 Stunden und eine Dehnung von mindestens etwa 2,5 %, wenn bei einer Temperatur von 750 Grad C (1382 Grad F) und einer in senkrechter Richtung zu einer <001>-Kristallachse des Gussstücks angewandten Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) getestet wird.
Zum Beispiel wurden die folgenden DS-Gussstück-Tests durchgeführt und dienen zur weiteren Veranschaulichung, sollen aber keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung sein.
Eine Schmelzcharge Nr. 1 mit einer auf Nickel basierenden Superlegierungszusammensetzung gemäß dem vorgenannten US-Patent 4 597 809 und Schmelzchargen Nr. 1A und Nr. 2 und Nr. 3 aus Bor-modifizierter, auf Nickel basierender Superlegierung wurden mit den folgenden Zusammensetzungen, in Gewichtsprozentanteilen, hergestellt, wie in Tabelle I dargelegt:
TABELLE I
Jede Schmelzcharge wurde gegossen zur Bildung von rechteckförmigen, kernlosen DS-Gussstücken aus säulenförmigen Körnern für Querspannungs-Zeitstandversuche gemäß dem ASTM E-139-Testverfahren. Die DS-Gussstücke wurden z. B. unter Anwendung der herkömmlichen Bridgman-Form-Entfernungs-Gerichteten-Erstarrungs-Technik hergestellt.
Zum Beispiel wurde jede Schmelzcharge in einem Tiegel eines herkömmlichen Gießofens unter einem Vakuum von 1 Mikrometer geschmolzen und auf 1427 Grad C (2600 Grad F) überhitzt. Die überhitzte Schmelze wurde in eine feuerfeste Gussform mit einer Stirnflächenbeschichtung, umfassend durch zusätzliche Aufschlämmungs-/Stuck-Schichten geträgertes Zircon, welche Zircon/Aluminiumoxid umfassten, gegossen. Die Form wurde auf 1482 Grad C (2700 Grad F) vorerhitzt und auf eine Abschreckplatte montiert, um eine unidirektionale Wärmeabführung von der geschmolzenen Legierung in der Form zu bewirken. Die mit Schmelze gefüllte Form auf der Abschreckplatte wurde aus dem Ofen in eine Erstarrungskammer des Gießofens, bei einem Vakuum von 1 Mikrometer, mit einer Entnahmerate von 6–16 Inch pro Stunde entnommen.
Die DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern wurden auf Raumtemperatur unter Vakuum in der Kammer gekühlt, aus der Form in herkömmlicher Weise unter Anwendung eines mechanischen Ausstoßverfahrens entnommen, bei einer Temperatur und während einer Zeitdauer in einer solchen Weise wärmebehandelt, dass die Lösung einer sekundären Phase in der Matrix nur teilweise erfolgt.
Die auf Nickel basierende Superlegierung besitzt als eine sekundäre Phase die γ'-Phase.
Für ein Probenexemplar (z. B. auf Nickel basierende Superlegierung) mit der Zusammensetzung nach Anspruch 21 wird die erfindungsgemäße Wärmebehandlung nach dem Gießen bei 1213°C für mindestens 1 h durchgeführt, was nicht die Lösungstemperatur einer sekundären Phase (z. B. y'-Phase) für diese Legierung ist.
Auch kann die Temperatur von 1250°C (als Voll-Lösungs-Temperatur bezeichnet), die normalerweise für eine Voll-Lösungsbehandlung angewandt wird, angewandt werden, jedoch nur solange, wie die sekundäre Phase nicht in der Matrix vollständig gelöst ist.
Die nicht solubilisierte Menge der sekundären Phase in der Matrix ist kleiner als 90, 70, 50 oder 30 Vol.-% in Übereinstimmung mit der Geometrie und Herstellbarkeit nach der Wärmebehandlung, weil Korngrenzenrisse vermieden werden, um das Ausbeuteverhältnis von Probenexemplaren und die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Probenexemplars zu verbessern.
Die Legierung kann eine Einkristallstruktur oder nur Körner entlang einer Richtung aufweisen.
Gegebenenfalls kann eine Alterungswärmebehandlung für diese Zusammensetzung bei 1080°C für mindestens 2 h nach dieser Lösungs-Wärmebehandlung durchgeführt werden, gegebenenfalls gefolgt von einer zweiten Alterungswärmebehandlung bei 870°C für mindestens 12 h.
Insbesondere wird die erfindungsgemäße Wärmebehandlung für ein hohles Probenexemplar, insbesondere Blätter, Platten oder Auskleidungen angewandt, weil Risse häufiger in Wänden, besonders in dünnen Wänden, auftreten als in massiven Probenexemplaren nach der normalerweise angewandten Wärmebehandlung nach dem Gießen.
Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung führt zu einer erhöhten Korngrenzenfestigkeit während dieser Wärmebehandlung, sodass das Ausbeuteverhältnis (Komponenten ohne Risse) nach der Wärmebehandlung zunimmt.
Auch die Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit der Komponente als Endprodukt wird während des Gebrauchs der Komponente bei Arbeitsbedingungen erhöht, weil die Korngrenzenfestigkeit zunimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert auch gute Resultate für Massivkomponenten, z. B. einer Gasturbine.
Die Gussstücke wurden auch auf die chemische Beschaffenheit untersucht und für die Probenkonfiguration mechanisch bearbeitet.
Spannungsdauerfestigkeitstests wurden in Luft bei einer Temperatur von 750 Grad C (1382 Grad F) und einer senkrecht zu der <001>-Kristallachse der Probenexemplare angewandten Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) durchgeführt.
Die Ergebnisse der Spannungsdauerfestigkeitstests sind in TABELLE II weiter unten dargelegt, wobei die Lebensdauer in Stunden (h) die Zeit bis zum Bruch des Probenexemplars angibt, DEHNUNG die Bruchdehnung des Probenexemplars und ROTER BEREICH die Brucheinschnürung der Probenexemplare bezüglich des Brechens ist. Die BASISLINIEN-Daten entsprechen den Testdaten für die Schmelzcharge Nr. 1, und die Nr. 1A-, Nr. 2- und Nr. 3-Daten entsprechen den Testdaten für die Schmelzcharge Nr. 1A, Nr. 2 bzw. Nr. 3. Die BASISLINIEN-Daten stehen für den Durchschnittswert von zwei Spannungsdauerfestigkeits-Probenexemplaren, während die Nr. 1A-, Nr. 2- und Nr. 3-Daten für ein einzelnes Spannungsdauerfestigkeits-Probenexemplar stehen.
TABELLE II
Anhand von TABELLE II wird ersichtlich, dass die aus der Schmelzcharge Nr. 1 hergestellten DS-Probenexemplare aus säulenförmigen Körnern tatsächlich im Wesentlichen keine (z. B. null Stunden Spannungsdauerfestigkeit) Korngrenzenfestigkeit in Querrichtung zeigten, wenn sie bei einer Temperatur von 750 Grad (1382 Grad F) und einer Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) getestet wurden. Das bedeutet, die Probenexemplare waren unverzüglich nicht in der Lage, eine Spannungsdauerfestigkeit von praktisch null vorzusehen. Darüber hinaus waren die Dehnungs- und Brucheinschnürungsdaten praktisch null. Diese Spannungsbrucheigenschaften sind so mangelhaft, dass die aus der Schmelzcharge Nr. 1 hergestellten DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern für den Einsatz als Turbinenblätter von Gasturbinentriebwerken unakzeptabel werden.
Demgegenüber macht die TABELLE II deutlich, dass die aus der Schmelzcharge Nr. 1A hergestellten DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern eine Spannungsdauerfestigkeit von 275 Stunden, eine Dehnung von 3,1 % und eine Brucheinschnürung von 4,7 zeigten und Probenexemplare aus der Schmelzcharge Nr. 2 eine Spannungsdauerfestigkeit von 182 Stunden, eine Dehnung von 2,6 % und eine Brucheinschnürung von 6,3 % zeigten, wenn sie bei einer Temperatur von 750 Grad C (1382 Grad F) und einer Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) getestet wurden. Diese Spannungsbrucheigenschaften der Erfindung stehen für eine unerwartete und überraschende Verbesserung im Vergleich mit den Probenexemplaren, die aus der Schmelzcharge Nr. 1 hergestellt wurden, und machen aus den Schmelzchargen Nr. 1A, Nr. 2 und Nr. 3 hergestellte DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern für den Einsatz als Turbinenblätter und andere Komponenten von Gasturbinentriebwerken geeigneter.
Die vorliegende Erfindung ist wirksam zur Bereitstellung von DS-Gussstücken aus säulenförmigen Körnern mit einer beträchtlichen Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit und Duktilität. Diese Eigenschaften werden ohne nachteilige Beeinflussung anderer mechanischer Eigenschaften, wie der Zugfestigkeit, Kriechfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit der DS-Gussstücke, erreicht. Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich zur Bereitstellung großer DS-Gussstücke aus säulenförmigen Körnern für industrielle Gasturbinen-(IGT-)-Blätter, welche die oben beschriebene Legierungszusammensetzung haben, um eine beträchtliche Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit und Duktilität bei den Gussstücken vorzusehen, und welche eine Länge von etwa 20 Zentimetern bis etwa 60 Zentimetern und mehr haben, wie etwa 90 Zentimeter Länge, die in allen Turbinenstufen von stationären industriellen Gasturbinentriebwerken zum Einsatz kommen. Die oben beschriebene Bormodifizierte, auf Nickel basierende Superlegierungs-Gusszusammensetzung kann als DS-Komponenten aus säulenförmigen Körnern oder Einkristallkomponenten gegossen werden.
Die Erfindung wurde zwar in Bezug auf spezifische Ausführungsformen davon beschrieben, soll aber nicht auf diese beschränkt sein, sondern vielmehr nur in dem in den nachstehenden Ansprüchen dargelegten Grad.

Claims

Verfahren zum Wärmebehandeln von auf Gußnickel oder -kobalt basierenden Superlegierungen mit mindestens einer Zugabe, welches die Korngrenzenfestigkeit verbessert, wobei die Legierung eine sekundäre Phase nach dem Gießen aufweist, die vollständig in der Matrix der Legierung bei einer Voll-Lösungs-Temperatur für eine bestimmte Voll-Lösungs-Dauer gelöst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter Temperatur und Dauer der Wärmebehandlung in einer Weise verändert werden, dass die nicht solubilisierte Menge der sekundären Phase in der Matrix kleiner als 90, 70, 50 oder 30 Vol.-% ist, wobei die Temperatur der Wärmebehandlung kleiner als die Voll-Lösungs-Temperatur ist und die Dauer der Wärmebehandlung so gewählt ist, dass die sekundäre Phase nicht vollständig gelöst wird, oder wobei die Temperatur der Wärmebehandlung die voll-Lösungs-Temperatur ist, doch die Dauer nur solange ist wie die sekundäre Phase nicht vollständig in der Matrix gelöst ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Alterungsbehandlung nach der Wärmebehandlung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit hohlen Komponenten durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Wärmebehandlung mit Komponenten mit einer Länge von mindestens 200 mm durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Wärmebehandlung mit hohlen Komponenten mit der Dicke einer Außenwand von kleiner als 8 mm durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die sekundäre Phase die γ'-Phase ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit einer Legierung mit Bor als eine Zugabe durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit einer Legierung mit Kohlenstoff als eine Zugabe durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit einer Legierung mit einer gerichteten Erstarrung unterworfenen säulenförmigen Körnern durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit einer Legierung mit einer Einkristallstruktur durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit einer auf Nickel basierenden Gusslegierung aus einer gerichteten Erstarrung unterworfenen säulenförmigen Körnern durchgeführt wird, bestehend im Wesentlichen aus, in Gew.-%, etwa 9,5 % bis 14 % Cr, etwa 7 % bis 11 % Co, etwa 1 % bis 2,5 % Mo, etwa 3 % bis 6 % W, etwa 1 % bis 6 % Ta, etwa 3 % bis 4 % Al, etwa 3 % bis 5 % Ti, etwa 0 % bis 1 % Nb, und dem Rest von im Wesentlichen Ni, und B, das in einer Menge vorliegt, die eine beträchtliche Verbesserung der Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit des Gussstücks im Vergleich mit einem ähnlichen Gussstück ohne vorhandenes Bor bewirkt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Wärmebehandlung mit einer Legierung durchgeführt wird, wobei B im Bereich von etwa 0,003 bis etwa 0,018 Gew.-% vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Legierung nach der Wärmebehandlung eine Spannungsdauerfestigkeit von mindestens etwa 100 Stunden und eine Bruchdehnung von mindestens etwa 2,5 % besitzt wenn bei einer Temperatur von 750 Grad C (1382 Grad F) und einer in senkrechter Richtung zu einer <001>-Kristallachse des Gussstücks angewandten Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) getestet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit einer auf Nickel basierenden Gusslegierung aus einer gerichteten Erstarrung unterworfenen säulenförmigen Körnern durchgeführt wird, bestehend im Wesentlichen aus, in Gew.-%, etwa 11,6 % bis 12,70 % Cr, etwa 8,5 % bis 9,5 % Co, etwa 1,65 % bis 2,15 % Mo, etwa 3,5 % bis 4,10 % W, etwa 4,8 % bis 5,20 % Ta, etwa 3,4 % bis 3,80 % Al, etwa 3,9 % bis 4,25 % Ti, etwa 0,05 % bis 0,11 % C, etwa 0,003 bis 0,0175 % B, dem Rest von im Wesentlichen Ni, und mit einer wesentlich verbesserten Querspannungs-Zeitstandbruchfestigkeit im Vergleich mit einem ähnlichen Gussstück ohne vorhandenes Bor.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Legierung nach der Wärmebehandlung eine Spannungsdauerfestigkeit von mindestens etwa 120 Stunden und eine Dehnung von mindestens etwa 2,5 % besitzt, wenn bei einer Temperatur von 750 Grad C (1382 Grad F) und einer in senkrechter Richtung zu einer <001>-Kristallachse des Gussstücks angewandten Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) getestet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit einer auf Nickel basierenden Gusslegierung aus einer gerichteten Erstarrung unterworfenen säulenförmigen Körnern durchgeführt wird, bestehend im Wesentlichen aus, in Gew.-%, etwa 12,00 % Cr, etwa 9,00 % Co, etwa 1,85 % Mo, etwa 3,70 % W, etwa 5,10 % Ta, etwa 3,60 % Al, etwa 4,00 % Ti, etwa 0,0125 % B, etwa 0,09 % C, dem Rest von im Wesentlichen Ni, und mit einer Spannungsdauerfestigkeit von mindestens etwa 100 Stunden und einer Bruchdehnung von mindestens etwa 2,5 %, wenn bei einer Temperatur von 750 Grad C (1382 Grad F) und einer in senkrechter Richtung zu einer <001>-Kristallachse des Gussstücks angewandten Spannung von 660 MPa (95,7 Ksi) getestet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung nach dem Gießen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die hohlen Komponenten aus der Gruppe bestehend aus Platten, Blättern und Auskleidungen gewählt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit Massivkomponenten durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung mit einer Legierung mit einer Zugabe, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Zirkon, Silizium und Hafnium, durchgeführt wird.