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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines Gegenstandes aus
einem hochfesten Stahl und spezieller auf die Kontrolle von Einschlüssen auf
Aluminium-Sauerstoff-Basis während
des Schmelzens und damit im fertigen Gegenstand.
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In
einem Flugzeug-Gasturbinen(strahl)-Triebwerk wird Luft in den Vorderteil
des Triebwerkes gesaugt, durch einen Axial-Verdichter komprimiert
und mit Brennstoff vermischt. Die Mischung wird verbrannt und die
resultierenden heißen Verbrennungsgase
werden durch eine Axial-Turbine geleitet. Die Gasströmung dreht
die Turbine durch Berührung
einer Strömungsfläche der
Turbinenschaufel, die wiederum Energie an den Verdichter gibt. Die
heißen
Abgase strömen
aus dem rückwärtigen Teil
des Triebwerkes, treiben es und das Flugzeug vorwärts.
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Die
verschiedenen Stufen des Verdichters und der Turbine ebenso wie
ein Bläser,
falls vorhanden, sind auf Wellen und Wellensegmenten montiert und
durch diese verbunden, die sich entlang der Mittellinie des Gasturbinentriebwerkes
erstrecken. Einige der Wellen sind aus hochfesten Stählen hergestellt.
Diese Wellen müssen
eine gute Festigkeit haben, doch müssen sie, was gleichermaßen wichtig ist,
wegen der Arten von Belastungen, die auf die Wellen ausgeübt werden,
gute Lebensdauern hinsichtlich der Kurzzeitermüdung bei der Torsion aufweisen.
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Traditionell
wurden die Wellen aus Martensit-aushärtenden Stählen hergestellt, die Titannitrid-Ausscheidungen
enthalten. Nachdem Untersuchungen gezeigt hatten, dass diese Ausscheidungen die
Lebensdauern bezüglich
Kurzzeitermüdung
bei der Torsion begrenzen, wurde eine Familie hochfester Martensit-aushärtender
Stähle
mit geringem Titangehalt entwickelt. Diese Stähle werden durch Aluminium-Zugaben
in der Größenordnung
von etwa 0,5 bis etwa 1,3 Gew.-% verfestigt, die die Titanzugaben der
früheren
Generation von Stählen
ersetzen. Diese Stähle
mit mehr Aluminium sind in der
US-PS 5,393,488 beschrieben,
deren Offenbarung durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Stähle der
US-PS 5,393,488 führen zu
signifikant verbesserten Ermüdungs-Lebensdauern
in den Wellen.
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Es
bleibt jedoch eine Gelegenheit zur Verbesserung. Es gibt einen fortlaufenden
Bedarf, die Ermüdungs-Lebensdauern
der Stähle
der
US-PS 5,393,488 weiter
zu verlängern,
ohne die Festigkeit, Zähigkeit
und andere Eigenschaften der Stähle
zu beeinträchtigen
und ohne große Änderungen
bei den Verarbeitungs-Parametern zu benötigen. Die vorliegende Erfindung
erfüllt
diesen Bedarf und ergibt weiter damit in Beziehung stehende Vorteile.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte Schmelz- und Gieß-Praxis
für Stähle mit
hohem Aluminiumgehalt, wie solche der
US-PS 5,393,488 .
Das neue Herangehen vermindert die Anwesenheit von Einschluss-Clustern
auf der Grundlage von Aluminium-Sauerstoff-Verbindungen. Solche Cluster,
wenn vorhanden, können
als Stellen zur Einleitung des Ermüdungsversagens dienen. Die
anderen erwünschten
mechanischen Eigenschaften der Stähle werden durch die Ausführung der
vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt. Die durch das vorliegende
Herangehen produzierten stähle
finden Anwendung als Wellen für
Gasturbinentriebwerke und ebenso in anderen Anwendungen.
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Die
Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
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Die
anfänglich
bereitgestellte Legierung auf Eisenbasis hat weniger als 0,1 Gew.-%
Aluminium, um die bevorzugte Schmelzpraxis zu nutzen. In einer Ausführungsform
hat die bereitgestellte Legierung auf Eisenbasis von 10 bis 18 Gew.-%
Nickel, von 8 bis 16 Gew.-% Cobalt, von 1 bis 5 Gew.-% Molybdän, weniger
als 0,1 Gew.-% Aluminium und von 1 bis 3 Gew.-% Chrom, Rest Eisen
und untergeordnete Mengen anderer Elemente. Die Aluminiumzugabe erhöht erwünschtermaßen den
Aluminiumgehalt der Schmelze auf von 0,5 bis 1,3 Gew.-% Aluminium.
In einer Ausführungsform
hat der fertige Gusskörper
erwünschtermaßen von
10 bis 18 Gew.-% Nickel, von 8 bis 16 Gew.-% Cobalt, von 1 bis 5
Gew.-% Molybdän,
von 0,5 bis 1,3 Gew.-% Aluminium, von 1 bis 3 Gew.-% Chrom, bis
zu 0,3 Gew.-% Kohlenstoff, weniger als 0,1 Gew.-% Titan, Rest Eisen
und untergeordnete Mengen anderer Elemente.
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Im üblichen
Falle hat die anfänglich
bereitgestellte Legierung auf Eisenbasis einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt
von mehr als 0,3 Gew.-%. Es ist bevorzugt, die anfänglich bereitgestellte
Legierung auf Eisenbasis in einem Vakuumofen zu schmelzen, graduell
den Druck zu verringern, während
eine chemische Kohlenstoff-Sauerstoff-Reaktion (als Kohlenstoff-Kochen bezeichnet)
auftritt, um den Sauerstoffgehalt der Schmelze auf weniger als 10
Teile pro Million, bezogen auf das Gewicht, zu vermindern. Dann erfolgt
die erste Calciumzugabe, vorzugsweise in einer Menge von mehr als
etwa 200 Teilen pro Million, bezogen auf das Gewicht. Wahlweise,
aber bevorzugt, gibt es eine zusätzliche
Stufe, die gleichzeitig mit der Stufe der Aluminiumzugabe ausgeführt wird, nämlich eine
zweite Calciumzugabe zur Schmelze, erwünschtermaßen in einer Menge von etwa
100 bis etwa 200 Teilen pro Million, bezogen auf das Gewicht. Wahlweise,
aber bevorzugt, gibt es eine zusätzliche
Stufe nach der Stufe der Zugabe von Aluminium und vor der Stufe
des Gießens,
nämlich
eine dritte Calciumzugabe zu der Schmelze, erwünschtermaßen in einer Menge von etwa
50 bis etwa 150 Teilen pro Million, bezogen auf das Gewicht. Calciumzugaben
werden vorzugsweise in Legierungsform, wie Ni-Ca, ausgeführt. Die Calciumzugaben desoxidieren
die Schmelze während
der Periode, in der sich sonst zusammengeballte Einschlüsse auf
Aluminium-Sauerstoff-Grundlage bilden würden, verringern das Auftreten
der Bildung solcher Cluster-Einschlüsse, die, falls vorhanden,
die Kurzzeitermüdungs-Leistungsfähigkeit
von aus dem Stahl hergestellten Gegenständen beeinträchtigen.
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Die
vorliegenden Stähle
werden typischerweise nicht im gegossenen Zustand eingesetzt, sondern
sie werden normalerweise mechanisch bearbeitet (einschließlich mechanischem
Bearbeiten und/oder thermomechanischem Behandeln). In der Anwendung
des größten Interesses
wird der Gusskörper
unter Bildung einer Welle eines Gasturbinentriebwerkes mechanisch
bearbeitet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlgegenstandes die
Stufen des Bereitstellens einer Legierung auf Eisenbasis mit mehr
als 0,3 Gew.-% Kohlenstoff und weniger als 0,1 Gew.-% Aluminium
und danach Schmelzen der Legierung in einem Vakuumofen, um eine
Schmelze zu bilden. Die Stufe des Schmelzens der Legierung schließt das graduelle Verringern
des Druckes innerhalb des Vakuumofens ein, um ein Kohlenstoff-Kochen
in der Schmelze zu induzieren, die den Sauerstoffgehalt der Schmelze auf
weniger als 10 Teile pro Million, bezogen auf das Gewicht, verringert.
Danach erfolgt eine erste Zugabe von Calcium zur Schmelze in einer
Menge von mehr als 200 Teilen pro Million, bezogen auf das Gewicht.
Das Verfahren schließt
danach die gleichzeitige Zugabe von Aluminium zur Schmelze zur Erhöhung des
Aluminiumgehaltes der Schmelze auf mehr als 0,5 Gew.-% Aluminium
und eine zweite Calciumzugabe zur Schmelze in einer Menge von etwa
100 bis etwa 200 Teilen pro Million, bezogen auf das Gewicht, ein.
Danach wird vorzugsweise eine dritte Calciumzugabe zur Schmelze,
vorzugsweise in einer Menge von etwa 50 bis etwa 150 Teilen pro
Million, bezogen auf das Gewicht, vorgenommen. Die angegebenen Mengen
der Calciumzugaben gelten für
typische Fälle.
Die Mengen der Zugaben können,
wie erforderlich, in Abhängigkeit
von der Menge des Sauerstoffes, die tatsächlich in der Schmelze vorhanden ist,
die einfach durch konventionelle Jetztzeit-Techniken gemessen werden
kann, variiert werden. Die Schmelze wird danach gegossen und der
Gusskörper
mechanisch bearbeitet. Konsistente Merkmale, die an anderer Stelle
diskutiert sind, sind auf diese Ausführungsform anwendbar.
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In
einer anderen Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Stahlgegenstandes die
Stufen des Schmelzens einer Legierung auf Eisenbasis, die weniger
als 0,1 Gew.-% Aluminium aufweist, während der Sauerstoffgehalt
der Schmelze auf weniger als etwa 10 Teile pro Million, bezogen auf
das Gewicht, verringert wird, Die Stufe des Verringerns des Sauerstoffgehaltes
schließt
die Stufe der Zugabe eines Calcium-Desoxidationsmittels zu der Schmelze
ein. Aluminium wird zu der Schmelze hinzugegeben, um den Aluminiumgehalt
der Schmelze auf mehr als 0,5 Gew.-% Aluminium zu erhöhen, und
danach wird die Schmelze gegossen, um einen Gusskörper zu
bilden. Die Schmelze hat anfänglich weniger
als 0,1 Gew.-% Aluminium und mehr als 0,3 Gew.-% Kohlenstoff. Konsistente
Merkmale, die an anderer Stelle diskutiert wurden, sind auf diese
Ausführungsform
anwendbar.
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Die
Zusammensetzungen der
US-PS 5,393,488 erzielten
große
Verbesserungen bezüglich der
Lebensdauer des Stahls hinsichtlich der Kurzzeitermüdung durch
Verringern des Titangehaltes des Stahles, wodurch die Anwesenheit
von Titannitrid-Einschlüssen vermindert
wurde. Diese Einschlüsse
wurden als eine Quelle der Einleitung von Ermüdungsversagen beobachtet. Die
Stähle
der
US-PS 5,393,488 werden
durch die Zugabe von Aluminium in für Stähle relativ großen Mengen
in der Größenordnung
von 0,5 bis 1,3 Gew.-% verfestigt. Die Erfinder beobachteten, dass
Ermüdungsversagen
in gegossenen und bearbeiteten Gegenständen, die aus diesem und ähnlichen
Stählen
mit viel Aluminium hergestellt wurden, bei zusammengeballten Einschlüssen auf
Aluminium-Sauerstoff-Grundlage (manchmal als "Flöße" bezeichnet) beginnen
können.
Diese Cluster auf Aluminium-Sauerstoff-Grundlage wurden auf die
Schmelzpraxis zurückgeführt. Wird
die Stahllegierung mit viel Aluminium vor dem Gießen geschmolzen,
dann kann das Aluminium die Einschluss-Cluster auf Aluminium-Sauerstoff-Grundlage
im geschmolzenen Stahl bilden. Diese Einschluss-Cluster bleiben
im Gusskörper
und dann im mechanisch bearbeiteten Endprodukt bestehen, was zu
einem vorzeitigen Ermüdungsversagen
führt.
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Ein
potenzielles Herangehen zum Mildern dieses Problems besteht in der
Zugabe von Calcium zu der aluminiumreichen Stahlschmelze unmittelbar vor
dem Gießen.
Die vorliegenden Untersuchungen zeigten jedoch, dass die Zugabe
von Calcium zu der aluminiumreichen Schmelze unmittelbar vor dem Gießen nicht
genügte,
um die Anwesenheit der Einschlüsse
auf Aluminium-Sauerstoff-Grundlage im Endprodukt zu vermeiden.
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Statt
dessen wurde festgestellt, dass das Einschlussproblem signifikant
vermindert werden kann, indem man zuerst die Schmelze mit einem
relativ geringen Aluminiumgehalt herstellt und dann Calcium vor
der Zugabe des übrigen
Aluminiums hinzugibt, um den Aluminiumgehalt auf den im Endprodukt
erwünschten
zu bringen, typischerweise von etwa 0,5 bis etwa 1,3 Gew.-%. Calcium
wird wahlweise, aber bevorzugt, gleichzeitig mit der Aluminiumzugabe
hinzugefügt.
Der erhöhte
Calciumgehalt in der Schmelze verringert den zur Bildung von Clustern
auf Aluminium-Sauerstoff-Grundlage verfügbaren freien Sauerstoff. Das
Calcium reagiert mit dem freien Sauerstoff in der Schmelze unter
Bildung von Produkten, in denen der Sauerstoff nicht länger frei
ist, wie Calciumoxid und/oder Calciumaluminat. Weiteres Calcium
kann gegebenenfalls hinzugegeben werden nachdem das Aluminium hinzugegeben
wurde, um mit Sauerstoff zu reagieren, der während der Verarbeitung der
Schmelze vor dem Gießen
in die Schmelze eingeführt
worden sein mag. Es gibt eine verringerte Konzentration von Clustern
auf Aluminium-Sauerstoff-Grundlage im Endprodukt. Desoxidierende
Mittel, die funktionell äquivalent
Calcium sind, können
ebenso gut eingesetzt werden.
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Das
Resultat dieser Praxisänderung
ist eine verbesserte Lebensdauer bezüglich Kurzzeitermüdung in
den fertigen Gegenständen,
die aus dem Stahl hergestellt wurden. Andere Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierteren
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit
der beigefügten
Zeichnung, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht.
Der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht auf diese bevorzugte Ausführungsform
beschränkt.
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Die
Erfindung wird nun detaillierter beispielhaft unter Bezugnahme auf
die Zeichnung beschrieben, in der zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer aus dem Stahl der Erfindung hergestellten
Welle,
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2 ein
Block-Fließdiagramm
eines Herangehens zum Ausführen
der Erfindung,
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3 eine
idealisierte Mikrostruktur des gemäß dem Herangehen von 2 hergestellten
Stahles,
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4 eine
idealisierte Mikrostruktur des Stahles der gleichen Zusammensetzung,
wie dem in 3 gezeigten, aber ohne die Zugabe
von Calcium vor der Zugabe von Aluminium und
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5 eine
graphische Darstellung der Wechsel-Pseudospannung als einer Funktion von Zyklen
bis zur Ermüdung
bei der Kurzzeitermüdung mit
und ohne Calciumzugaben.
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1 zeigt
ein Beispiel eines Stahlgegenstandes 20, der durch das
Herangehen nach der Erfindung hergestellt werden kann. Der Gegenstand 20 ist
vorzugsweise eine Welle, die in einem Gasturbinentriebwerk eingesetzt
wird. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Gegenstand
beschränkt.
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2 veranschaulicht
in Blockdiagrammform ein bevorzugtes Herangehen zur Ausführung der
Erfindung. Eine Legierung auf Eisenbasis wird bereitgestellt, Bezugsziffer 30.
Die Eisenbasis-Legierung hat mehr Eisen als irgendein anderes Element. Die
Eisenbasis-Legierung hat Aluminium in einer relativ geringen Menge
von weniger als 0,1 Gew.-%. Andere Elemente sind typischerweise
vorhanden. In einer bevorzugten Form hat die Eisenbasis-Legierung
von 10 bis 18 Gew.-% Nickel, von 8 bis 16 Gew.-% Cobalt, von 1 bis
5 Gew.-% Molybdän,
weniger als 0,1 Gew.-% Aluminium und von etwa 1 bis etwa 3 Gew.-%
Chrom. Kohlenstoff ist gewöhnlich
in der anfänglich
bereitgestellten Eisenbasis-Legierung in einer Menge von mehr als
0,3 Gew.-% vorhanden und der Kohlenstoffgehalt wird während der Schmelzpraxis
verringert, wie beschrieben werden wird. Titan ist, wenn überhaupt,
in einer Menge von weniger als etwa 0,1 Gew.-% vorhanden. Der Rest der
Zusammensetzung ist Eisen, möglicherweise
andere Elemente, die absichtlich vorhanden sind, und Verunreinigungen
(alle Zusammensetzungen sind in Gew.-% angegeben, sofern nichts
Anderes ausgeführt).
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Die
Legierung wird danach geschmolzen, Bezugsziffer 32. Das
Schmelzen wird vorzugsweise in einem Vakuumofen bei einem Druck
ausgeführt, der
schließlich
weniger als etwa 50 um Druck erreicht. Am bevorzugtesten ist der
Vakuumofen ein Va kuum-Induktionsschmelzofen unter Verwendung eines
Tiegels aus Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid.
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Das
Schmelzen verringert den Gehalt der Schmelze an freiem Sauerstoff
auf ein geringes Niveau, Bezugsziffer 34 von 2,
sodass wenig freier Sauerstoff verfügbar ist, um mit Aluminium
zu reagieren und die nachteiligen zusammengeballten Einschlüsse auf
Aluminium-Sauerstoff-Grundlage zu bilden. Beim bevorzugten Herangehen
wird der Gehalt an freiem Sauerstoff durch zwei Hauptmechanismen verringert.
Erstens, da der Druck in der Vakuumkammer verringert wird, reagieren
der Kohlenstoff und der freie Sauerstoff chemisch miteinander unter
Bildung von gasförmigem
Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, die aus der Schmelze brodeln. Diese
Reaktion und das Brodeln können
recht stürmisch
sein, was zu ihrer Beschreibung als ein "Kohlenstoff-Kochen" führt.
Das Kohlenstoff-Kochen tritt nicht sehr auf, wenn der Aluminiumgehalt
zu hoch ist, und aus diesem Grunde beträgt der Aluminiumgehalt der
anfänglich
bereitgestellten Schmelze weniger als 0,1 Gew.-%. Der Gehalt der
Schmelze an freiem Sauerstoff ist am Schluss von Stufe 34 geringer
als 10 Teile pro Million, bezogen auf das Gewicht.
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Eine
erste Zugabe eines chemischen Desoxidationsmittels, vorzugsweise
Calcium, erfolgt zum noch weiteren Verringern das Sauerstoffgehaltes
der Schmelze, Bezugsziffer 36 von 2. Die Calciumzugabe
erfolgt vorzugsweise in einer Menge von mehr als etwa 200 Teilen
pro Million, bezogen auf das Gewicht, einem Überschuss von Calcium, der
ausgewählt
ist, um sich mit im Wesentlichen dem gesamten freien Sauerstoff
in der Schmelze umzusetzen und zu kombinieren. Das Calcium kann
in irgendeiner wirksamen Form hinzugegeben werden, die dazu führt, dass
elementares Calcium in der Schmelze vorhanden ist. NiCa wurde als
die Quelle von Calcium bei der Entwicklung des vorliegenden Herangehens
eingesetzt.
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Aluminium
wird danach bis zu dem erwünschten
Aluminiumgehalt der Legierung zu der Schmelze hinzugegeben, Bezugsziffer 38.
Ein bevorzugter Aluminiumgehalt der Legierung, die gegossen wird,
ist der von 0,5 bis 1,3 Gew.-%. Die chemische Zusammensetzung anderer
Bestandteile der Schmelze kann zu diesem Zeitpunkt auf der Grundlage
chemischer Analysen, die während
der Schmelzoperation ausgeführt
werden, ebenfalls auf ihre erwünschten
Endwerte eingestellt werden.
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Vorzugsweise
erfolgt eine zweite Zugabe eines chemischen Desoxidationsmittels,
das am bevorzugtesten Calcium ist, gleichzeitig mit der Zugabe von
Aluminium zu der Schmelze in der Stufe 38. Die zweite Calciumzugabe
erfolgt vorzugsweise von etwa 100 bis etwa 200 Teilen pro Million,
bezogen auf das Gewicht.
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Die
erste Calciumzugabe in Stufe 36, vor der Aluminiumzugabe
von Stufe 38, und die gleichzeitige zweite Calciumzugabe
in Stufe 38 liefern das chemische Desoxidationsmittel in
der Schmelze, das chemisch mit dem in der Schmelze vorhandenen freien Sauerstoff
reagiert, um Verbindungen, wie Calciumoxid oder Calciumaluminat,
zu bilden. Diese Verbindungen neigen nicht zur Clusterbildung. Der
freie Sauerstoff ist nicht länger
vorhanden, um mit dem in Stufe 38 extra hinzugegebenen
Aluminium unter Bildung von Verbindungen auf Aluminium-Sauerstoff-Grundlage
zu reagieren, die zur Clusterbilddung neigen, schließlich unerwünschte zusammengeballte Einschlüsse in dem
gegossenen Endprodukt erzeugen. Bei Abwesenheit des vorliegenden
Verarbeitens bilden sich solche Cluster auf Aluminium-Sauerstoff-Grundlage
und führen
zu Einschlüssen
in dem Endprodukt. Die Einschlüsse
können
als die Einleitungsstellen für
vorzeitiges Ermüdungs-Versagen dienen.
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Freier
Sauerstoff neigt zum Diffundieren in die Schmelze selbst unter dem
Vakuum des Vakuum-Schmelzofens und während des nachfolgenden Gießens und
führt möglicherweise
zur Eil dung von Aluminium-Sauerstoff-Clustern. Es ist daher bevorzugt,
eine dritte Zugabe von Calcium zur Schmelze auszuführen, um
chemisch mit irgendwelchem vorhandenem freiem Sauerstoff zu reagieren,
Stufe 40 von 2, nachdem das Aluminium auf
seinen Endwert in Stufe 38 eingestellt worden ist und vor
oder während
des Gießverfahrens
von Stufe 42. Die dritte Calciumzugabe erfolgt vorzugsweise
in einer Menge von etwa 50 bis etwa 150, am bevorzugtesten etwa 100
Teilen pro Million, bezogen auf das Gewicht.
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Die
Schmelze wird danach gegossen und erstarrt, Bezugsziffer 42.
Es kann irgendein brauchbares Gießverfahren mit stationärer Form
oder kontinuierlich benutzt werden.
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Die
bevorzugten Legierungen sind Knetlegierungen, die nicht in der gegossenen
Form benutzt werden. Statt dessen wird der Gusskörper mechanisch zu einer erwünschten
Endform, wie der Welle
20 von
1, bearbeitet,
Bezugsziffer
44. Das mechanische Bearbeiten
44 kann
ein Bearbeiten bei Raumtemperatur, Bearbeiten bei erhöhter Temperatur
oder thermomechanisches Bearbeiten einschließen. Wärmebehandlungen können, wie
erforderlich, benutzt werden. Weitere Einzelheiten des bevorzugten
Herangehens an das Bearbeiten der gegossenen Legierung finden sich
in
US-PS 5,393,488 .
Ein Vorzug des vorliegenden Herangehens ist es, dass die gleichen
mechanischen Bearbeitungs-Behandlungen in Verbindung mit dem vorliegenden
Herangehen wie bei dem früheren
Herangehen benutzt werden können
um die Gegenstände
zu produzieren.
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3–4 sind
idealisierte Mikrostrukturen des Gegenstandes 20. Die Mikrostruktur
von 3 ist für
das gemäß der Erfindung
produzierte Material, bei dem die erste Calciumzugabe 36 erfolgt ist.
Die Mikrostruktur von 4 ist für das Material, das ohne die
erste Calciumzugabe 36 vor der Aluminiumzugabe 38 produziert
ist und veranschaulicht ein Produkt, das nicht im Rahmen der Erfindung
liegt. In diesem Material von 4 gibt es
Cluster 24 auf Aluminium-Sauerstoff-Grundlage, die als Einschlüsse wirken,
die durch die ganze Mi-krostruktur verteilt sind. Diese Cluster 24 sind
recht groß,
wobei jedes typischerweise eine planare Fläche von hunderten von μm2 in der Mikrostruktur einnimmt. Die großen Cluster 24 können als
der Ursprung für
die Einleitung von Ermüdungsrissen
dienen, insbesondere der Einleitung eines Kurzzeit-Ermüdungsrisses
im Endprodukt. Im Gegensatz dazu gibt es in der Mikrostruktur von 3 feine
Teilchen 26, die in der gesamten Mikrostruktur vorhanden
und verteilt sind. Die feinen Teilchen sind nicht zu einer genügend großen Größe zusammengeballt,
sodass sie stark nachteiligen Einfluss auf die Kurzzeitermüdungs-Eigenschaften
des Endproduktes durch Wirken als Riss-Einleitungsstellen erzeugen.
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Das
vorliegende Herangehen wurde praktisch ausgeführt. Vergleichstests-Resultate
für die Gegenstände, die
mit den Calciumzugaben und ohne die Calciumzugabe hergestellt wurden,
sind in 5 gezeigt. Das vorliegende Herangehen
unter Benutzung der Calciumzugaben erzeugt allgemein bessere Ermüdungsresultate,
insbesondere im Schlüsselbereich
der Kurzzeitermüdung
an der linken Seite der graphischen Darstellung.