DE69903357T2

DE69903357T2 - Legierungen für hochtemperaturbetrieb in aggressiven umgebungen

Info

Publication number: DE69903357T2
Application number: DE69903357T
Authority: DE
Inventors: Allen Baker; Norman Farr; Darrell Smith
Original assignee: Inco Alloys International Inc
Current assignee: Huntington Alloys Corp
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: EP1149181B1; EP1149181A1; WO2000034540A1; JP2002531709A; ATE225411T1; WO2000034540A9; US5997809A; CA2352823A1; DE69903357D1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft insbesondere Nickel-Chrom-Legierungen, die gegen Aufkohlung und Hochtemperaturoxidation beständig sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Nickel-Chrom-Legierungen sind für ihre Fähigkeit bekannt, verschiedenste Grade von Beständigkeit gegen zahllose Niedertemperatur- und auch Hochtemperaturkorrosionsumgebungen aufzuweisen. Aus diesem Grund werden diese Legierungen in zahlreichen Industrie- sowie Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Nickel-Chrom-Legierungen bei wärmeverarbeitenden, chemischen und petrochemischen Anwendungen, bei denen hohe Temperaturen aus technischen Gründen sowie aus betriebswirtschaftlichen Gründen von höchster Wichtigkeit sind. Zu diesen Beispielen zählen Ofenrollen in Glühöfen und Keramik-Brennöfen, Strahlungsrohre in Glühöfen, Förderbänder in Sinteröfen, Muffeln und Retorten in Industrieöfen und Chemieprozessgeräten, Rohre zum Oxidieren von Titanverbundstoffen zu Titandioxidfarbpigmenten, Thermoelementschutzrohre und Gerätschaften für die Glasherstellung und Glasüberprüfung von Nuklearabfall.
Auf Grund ihrer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit unter solchen Umgebungsbedingungen werden Legierungen, wie z. B. INCONEL®-Legierungen 601, 617 und 690 (INCONEL ist ein Warenzeichen von Inco Alloys International) und die Legierung 602CA, typischerweise bei Anwendungen eingesetzt, bei denen sie einer Oxidation bei hoher Temperatur ausgesetzt sind. Der Trend zu zunehmend höheren Temperaturen, aggressiveren Umgebungsbedingungen und der Bedarf an längerer Haltbarkeit hat diese Legierungen allerdings über ihre Fähigkeiten hinaus beansprucht.
EP-A-338574 offenbart eine Legierung auf Nickelbasis, die angeblich bei erhöhten Temperaturen gegen Sulfidationsangriffe und Oxidation beständig ist, und für die Verwendung in Glasieröfen geeignet ist. Diese Legierung enthält, in Gewichtsprozent, 25-3 5 Cr, 2-5 Al, 2,5-6 Fe, 0-2,5 Nb, 0-0,1 C, 0-0,5 N, 0-1 Ti, 0-1 Zr, 0-0,01 B, 0-0,05 Ce, 0-0,05 Y, 0-1 Si, 0-1 Mn, und einen Rest Ni.
Eine Austenit-Chrom-Eisen-Legierung ist aus DE-C1-4111821 bekannt, die angeblich eine hohe Beständigkeit gegen isothermische und zyklische Hochtemperaturoxidation aufweisen und eine hohe Zeitbruchfestigkeit bei Temperaturen über 1100º bis 1200ºC besitzen. Diese Legierung besitzt 0,12 bis 0,30 Gew.-%C, 1,8 bis 2,4 Gew.-%Al und kein Cer.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Legierung mit einer verbesserten Kombination aus Festigkeit und allgemeiner Korrosionsbeständigkeit für eine längere Lebensdauer zu schaffen als bei derzeit vorhandenen, kommerziell erhältlichen Legierungen.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Legierung mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen Aufkohlung und Oxidation bei erhöhten Temperaturen zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Legierung mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen Aufkohlung und Oxidation unter isothermischen und zyklischen Bedingungen zu schaffen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Legierung, die gegen Aufkohlung und Hochtemperaturoxidation beständig ist. Die Legierung besteht aus, in Gew.-%, 27 bis 35 Chrom, 0 bis 7 Eisen, 3 bis 4, 4 Aluminium, 0 bis 0,4 Titan, 0,2 bis 3 Niob, 0,12 bis 0,5 Kohlenstoff, 0 bis 0,5 Zirkon, 0,002 bis 0,05 Cer und Yttrium insgesamt, 0 bis 1 Mangan, 0 bis 1 Silizium, 0 bis 0,5 Calcium plus Magnesium, 0 bis 0,1 Bor und einem Rest aus Nickel plus Verunreinigungen, wobei die Legierung 2 bis 8 Mol%Cr&sub7;C&sub3; plus Cr&sub2;&sub3;C&sub6; enthält.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 vergleicht die Massenveränderung der Legierungen in Luft-5%H&sub2;O bei einer Temperatur von 1000ºC;
Fig. 2 vergleicht die Massenveränderung in Luft für die Legierungen, die abwechselnd 15 Minuten in und 15 Minuten außerhalb einer Temperatur von 1100ºC verbracht haben.
Fig. 3 vergleicht die Massenveränderung der Legierungen in H&sub2;-1%CH&sub4; bei einer Temperatur von 1000ºC;
Fig. 4 vergleicht die Massenveränderung der Legierungen in H&sub2;-5,5%CH&sub4;-4,5% CO&sub2; bei einer Temperatur von 1000ºC; und
Fig. 5 vergleicht die Massenveränderung der Legierungen in H&sub2;-5,5%CH&sub4;-4,5% CO&sub2; bei einer Temperatur von 1100ºC.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Es hat sich gezeigt, dass der Bereich der Nickel-Chrom-Aluminium-Legierungen durch ihre Schutzzünder und ihre Eigenfestigkeit strengen Materialanforderungen gerecht werden können, die über jene hinausgehen, welche derzeit von kommerziell erhältlichen Legierungen geboten werden. Insbesondere bietet ein Legierungsbereich, der kontrollierte Prozentsätze an Nickel, Chrom, Aluminium, Columbium (Niob), Eisen, Mangan, Silizium, Zirkon, Magnesium, Bor und Cer plus Yttrium enthält, eine ausgezeichnete Kombination an Aufkohlungs- und Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen, wie zum Beispiel 982º-1093ºC (1800º = 2000ºF) unter isothermischen und zyklischen Bedingungen. Weiters besitzt diese Legierung eine gute Bruchfestigkeit und Dauerdehnfestigkeit bei solchen hohen Temperaturen, sowie eine zufriedenstellende Zugfestigkeit und Verformbarkeit. In diesem Fall wird die Bruchfestigkeit bei hoher Temperatur als größer als etwa 100 Stunden oder mehr bei einer Belastung von 13,8 MPa (2 ksi) bei 982ºC (1800ºF) definiert. Weiteres beschreibt diese Beschreibung alle Zusammensetzungen in Gewichtsprozent, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Die Legierung erzielt eine längere Haltbarkeit durch Schaffung eines "Legierungsreservoirs" aus Chrom plus Aluminium in einer Austenit-Nickel-Matrix zur Bewahrung eines stark schützenden Zunders unter extrem korrosiven Bedingungen bei hohen Temperaturen. Dieses Legierungsreservoir stellt den Schutz wieder her, wenn es zu Spallation oder übermäßiger Zunderbildung kommt. Die Zunderanlagerung unter den zyklischsten Bedingungen wird durch die Zugabe von mindestens 20 ppm Cer plus Yttrium und wahlweise Zirkon gewährleistet. Die Zwischenfestigkeit wird erzielt durch Ausfällung von Gamma-Grundierung (Ni&sub3;Al) wie definiert durch 15 bis 20 Mol-Prozent Ni&sub3;Al bei 800ºC (1472ºF) in diesem Bereich der Legierungen. Weiters wird die Hochtemperaturfestigkeit durch Bildung von 2 bis 8 Mol-Prozent Cr&sub7;C&sub3; plus Cr&sub2;&sub3;C&sub6; erzielt. Die Hochtemperaturfestigkeit und die Herstellbarkeit werden weiter verbessert durch die Zugabe kontrollierter Mengen von Zirkon plus Bor zur Festigung der Korngrenzen.
Bei der Umsetzung dieser Legierungsbereiche in die Praxis wird bevorzugt, dass der Chromgehalt nicht mehr als 35% beträgt, um die Zugverformbarkeit bei hohen Temperaturen und die Bruchfestigkeit nicht zu verringern. Der Chromgehalt kann mit nur geringem Verlust an Korrosionsbeständigkeit nach unten bis auf 27% verringert werden. Durch Erhöhung des Mindestchromgehalts auf 29 oder 30% wird die Korrosionsbeständigkeit maximiert. Weiters spielt Chrom eine zweifache Rolle in diesem Legierungsbereich; indem es einen Beitrag zur Schutznatur des Cr&sub2;O&sub3;-Al&sub2;O&sub3; Zunders leistet und durch Bildung von Cr&sub2;C&sub3; und Cr&sub2;&sub3;C&sub6;&sub1;&sub0; die Legierung bei hohen Temperaturen stärkt. Aus diesen Gründen sollte Chrom im optimalen Bereich von 29 bis 34% in der Legierung vorhanden sein.
Aluminium verbessert die Beständigkeit gegen Aufkohlung und Oxidation wesentlich. Es ist wichtig, dass es in Mengen von mindestens 3% vorhanden ist. Hohe Prozentanteile an Aluminium verringern die Festigkeit nach der Exposition bei mittleren Temperaturen, daher muss der Gehalt auf 4,4% beschränkt werden, um eine ausreichende Festigkeit während der Nutzungsdauer zu gewährleisten. Weiters beeinträchtigen Prozentanteile an Aluminium von mehr als 4,4% die Warmformbarkeit. Wie auch beim Chrom wird bei einem Aluminiumanteil von weniger als 3% kein Schutzzunder entwickelt, der für eine Lange Lebensdauer erforderlich ist. Dies wird beispielhaft durch die Oxidationsdaten gezeigt, welche bei 1100ºC (2000ºF) für die in Fig. 1 genannten kommerziellen Legierungen präsentiert werden.
Die Kombination aus Chrom und Aluminium ist für die Bildung des stabilen, besonders gut schützenden Cr&sub2;O&sub3;-Al&sub2;O&sub3; Zunders von besonders großer Wichtigkeit. Ein Cr&sub2;O&sub3; Zunder schützt selbst bei 30% Chrom in der Legierung die Legierung bei hohen Temperaturen nicht ausreichend, da der Zunder als CrO&sub3; verdampft, und die Unterart der Cr&sub2;O&sub3;-Legierung C in Fig. 1 veranschaulicht dies. Wenn die Legierung weniger als etwa 3% Aluminium enthält, kann der Schutzzunder eine innere Oxidation des Aluminiums nicht verhindern - die Legierung B in Fig. 1 veranschaulicht dies. Die innere Oxidation von Aluminium über einen weiten Bereich von Partialdrücken von Sauerstoff, Kohlenstoff und Temperatur kann vermieden werden durch Steuerung der Kombination von Chrom und Aluminium auf 30 bis 35% Chrom und 3 bis 4% Aluminium. Dies ist auch wichtig bei der Gewährleistung einer Selbstheilung im Fall einer mechanischen Beschädigung des Zunders.
Eisen kann im Bereich von ungefähr bis zu 7% vorhanden sein. Es wird davon ausgegangen, dass sich Eisen an den Korngrenzen absondert, so dass die Carbidmorphologie nachteilig beeinflusst und die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert wird. Idealerweise sollte der Eisengehalt nicht mehr als 5,5% betragen. Es eignet sich aber für die Verwendung von Ferrochrom. Somit ergibt sich ein wirtschaftlicher Vorteil, wenn das Vorhandensein von Eisen zugelassen wird.
Niob trägt in der Menge von 0,2 bis 3% zur Bildung eines stabilen (Ti, Cb) (C, N) bei, welches die Hochtemperaturfestigkeit unterstützt und in kleinen Konzentrationen erwiesenermaßen die Oxidationsbeständigkeit verstärkt. Ein zu hoher Gehalt an Niob kann zu einer Phaseninstabilität und einer Übervergütung führen. Titan im Bereich von 0 bis 0,4% wirkt ähnlich. Leider verringern Titanmengen von mehr als 0,4% die mechanischen Eigenschaften der Legierung.
Wahlweise verstärkt Zirkon zwischen 0,001 und 0,5% die Zunderhaftung und verzögert die Kationendiffusion im Schutzzunder für eine längere Verwendungsdauer. Weiters wirkt dieses Element als Carbonitridbilder.
Kohlenstoff mit einem Gehalt von 0,12% ist wichtig, um ein Mindestmaß an Belastungsbruchfestigkeit zu erzielen, während ein Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,5% die Belastungsbruchfestigkeit merkbar verringert und zu einer geringeren Verformbarkeit bei Zwischentemperaturen führt.
Bor ist bei einem Gehalt von bis zu etwa 0,1% als Deoxidationsmittel von Nutzen und kann vorteilhafterweise für die Warmformbarkeit verwendet werden.
Cer plus Yttrium zwischen 20 und 500 ppm spielt eine wesentliche Rolle bei der Sicherung der Zunderhaftung unter zyklischen Bedingungen. Idealerweise beträgt der Gesamtgehalt an Cer und Yttrium für eine ausgezeichnete Zunderhaftung mindestens 40 ppm. Weiters verbessert ein Gesamtgehalt an Cer und Yttrium von nicht mehr als 400 ppm die Herstellbarkeit der Legierung. Wahlweise ist es möglich, Cer in Form eines Mischmetalls zuzugeben. Dabei werden Lanthan oder andere Seltenerdmetalle als Nebenverunreinigungen eingeführt. Diese Seltenerdmetalle können eine geringe vorteilhafte Auswirkung auf die Oxidationsbeständigkeit haben.
Mangan, das als Schwefel-Reiniger verwendet wird, hat negative Auswirkungen. auf die Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit, wenn es in Mengen von mehr als etwa 1% vorhanden ist. Silizium im Ausmaß von mehr als 1% kann zur Versprödung der Korngrenzenphasen führen, während geringere Mengen zu einer verbesserten Beständigkeit gegen Oxidation und Verkohlung führen können. Der Gehalt an Silizium sollte jedoch auf weniger als 0,5% beschränkt werden, um eine maximale Korngrenzenfestigkeit zu erzielen.
Nickel und Nebenverunreinigungen bilden den Rest der Legierung. Vorteilhafterweise bilden 52 bis 67% Nickel eine stabile, echte Matrix. Wenn Nickel auf 55% und Chrom plus Eisen auf weniger als 39% gehalten Werden, wird die Bildung von Alpha-Chrom auf weniger als 8 Mol-Prozent bei 800ºC (1472ºF) minimiert, wodurch die Verformbarkeit bei Zwischentemperaturen beibehalten werden kann.
Der Gehalt an Phosphor und Schwefel sollte entsprechend gängiger Schmelzpraktiken so niedrig wie möglich gehalten werden. Calcium und Magnesium (zusätzlich zu Cer) in Mengen von bis zu 0,5% dienen dazu, Schwefel zu binden. Vorteilhafterweise enthält die Legierung mindestens 0,002% Calcium plus Magnesium. Übermäßige Mengen an Erdalkalimetallen verschlechtern eher die Festigkeitseigenschaften der Legierung.
Die untenstehende Tabelle 1 fasst in etwa die vorteilhaften Bereiche der Erfindung zusammen. TABELLE I
* Plus Nebenverunreinigungen
** Ce + Y = 0,002 bis 0,05%
*** Ce + Y = 0,005 bis 0,04%
Bezüglich der Herstellung wird Vakuumschmelzen, wahlweise gefolgt von Elektroschlacke-Umschmelzen oder Vakuum-Lichtbogenschmelzen, empfohlen. Auf Grund der Zusammensetzung der Legierung dieser Patentanmeldung wird ein doppeltes Vergütungsglühen empfohlen, um die Lösung der Elemente zu maximieren - ein einziges Hochtemperaturglühen kann oft nur bewirken, das Aluminium als leichtschmelzende, spröde Phase in den Korngrenzen zu konzentrieren. Im Gegensatz dazu dient ein anfängliches Glühen im Bereich von 1100ºC (2012ºF) bis 1150ºC (2102ºF) dazu, das Aluminium von der Korngrenze zu diffundieren, und danach kann ein Verglühen mit höherer Temperatur durchgeführt werden, um die Lösung aller Elemente zu maximieren. Die Zeiten für dieses zweistufige Verglühen können abhängig von der Größe und Zusammensetzung des Blocks zwischen 1 und 48 Stunden betragen.
Nach dem Vergütungsglühen kann das Warmumformen über den Bereich von 982ºC (1800ºF) bis 1150ºC (2102ºF) durchgeführt werden. Abhängig von der gewünschten Korngröße sollte ein Zwischen- und Endglühen im Temperaturbereich von etwa 1038ºC (1900ºF) bis 1204ºC (2200ºF) durchgeführt werden. Temperaturzeiten von 30 Minuten bis zu einer Stunde sind ausreichend, aber längere Zeiten sind ebenfalls leicht möglich.
Der Legierungsbereich ist nicht dazu gedacht, im Zwischentemperaturbereich verwendet zu werden, wo es zur Aushärtung kommen kann. Die Legierung kann jedoch im Temperaturbereich von 621ºC (1150ºF) bis 816ºC (1500ºF) ausgehärtet werden. Auch herkömmliche doppelte Vergütungsbehandlungen können verwendet werden.
Die folgende Hitzetabelle zeigt die Vorteile, die mit dieser Legierung realisiert werden können. Eine Reihe von sechs 22,7 kg (50 lb) Erhitzungen (Legierungen 1 bis 6) wurde mit Vakuumschmelzen vorbereitet. Die Zusammensetzungen sind in Tabelle 2 angegeben. Die Legierungen A bis D sind Beispiele kommerziell erhältlicher Legierungen 601, 617, 690 bzw. 602C, die dazu dienen, die Vorteile der Legierungen 1 bis 6 aufzuzeigen. TABELLE 2
Die Legierungen 1 bis 6 wurden 16 Stunden bei 1150ºC (2102ºF) geglüht, gefolgt von 4 Stunden bei 1200ºC (2192ºF) und danach warmgeformt aus einer Ofentemperatur von 1175ºC (2150ºF). Die quadratischen Blöcke mit einem Längenmaß von 102 mm (4 Zoll) wurden zu einer Stange mit 20,4 mm (0,8 Zoll) Durchmesser x Länge geschmiedet und bei 1100ºC (2012ºF) eine Stunde Lang endverglüht, gefolgt von einer Luftkühlung. Oxidations-, Verkohlungs- und zyklische Oxidationsstifte [7,65 mm (0,3 Zoll) Durchmesser x 19,1 mm (0,75 Zoll)] wurden maschinell bearbeitet und mit Aceton gereinigt. Die Oxidationsstifte wurden 1000 Stunden bei 1000ºC (1832ºF) in Luft plus 5% Wasserdampf unter periodischer Entnahme aus dem elektrisch beheizten Mullitofen exponiert, um eine Massenänderung als zeitliche Funktion zu ermöglichen. Die Ergebnisse sind graphisch in Fig. 1 zusammen mit den Ergebnissen einiger kommerziell erhältlicher Legierungen dargestellt. Auf ähnliche Weise sind die zyklischen Oxidationsdaten in Fig. 2 für die Legierungen 1 bis 6 sowie für mehrere der kommerziell erhältlichen Legierungen dargestellt. Der zyklische Oxidationstext wurde in Laborluft mit einem Zyklus von 15 Minuten im Ofen, gefolgt von 5 Minuten in Luft, durchgeführt. Beim Test wurden 1200 Zyklen durchlaufen.
Für die Verkohlungsbeständigkeit wurden Atmosphären mit folgendem Inhalt verwendet: H&sub2;-1%CH&sub4; bei 1000ºC (1832ºF) und H&sub2;-5,5%CH&sub4;-4,5%CO&sub2; bei 1000ºC (1832ºF) und 1100ºC (2012ºF). Die Verkohlungsergebnisse für die Legierungen 1 bis 6 und für die kommerziell erhältlichen Legierungen sind in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Fig. 3 zeigt die Legierungen A und C mit einer schlechten Verkohlungsbeständigkeit bei 1000ºC mit H&sub2;-1%CH&sub4;. Fig. 4 zeigt die Legierung D mit einer schlechten Verkohlungsbeständigkeit bei H&sub2;-5,5%CH&sub4;-4,5%CO&sub2; bei einer Temperatur von 1000ºC. Schließlich zeigt Fig. 5, dass die Legierungen A und B eine schlechte Verkohlungsbeständigkeit in H&sub2;-5,5%CH&sub2;-4,5%CO&sub2; bei einer Temperatur von 1100ºC aufweisen. Zusammenfassend zeigen die Fig. 1 bis 5, dass die Legierungen 1 bis 6 eine im allgemeinen bessere Korrosionsbeständigkeit aufweisen als die kommerziell erhältlichen Legierungen A bis D.
Standardmäßige Proben für Zug- und Belastungsbruchversuche wurden maschinell aus den vergüteten Legierungsstangen hergestellt. Die Zugeigenschaften bei Raumtemperatur der Legierungen 1 bis 6 sowie jene der ausgewählten kommerziell erhältlichen Legierungen aus der Tabelle 2 sind in der Tabelle 3 unten dargestellt. TABELLE 3
Tabelle 4 zeigt die Festigkeitsdaten für die Legierungen bei 982ºC (1800ºF) oder mehr. TABELLE 4
Die Daten aus den Tabellen 3 und 4 zeigen, dass diese Legierung mechanische Eigenschaften besitzt, die für die meisten Anwendungen bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur, welche hohe Anforderungen an die Festigkeit stellen, akzeptabel sind. Die untenstehende Tabelle 5 enthält die Belastungsbruchdaten für die Legierung. TABELLE 5
Hinsichtlich der in Tabelle 5 dargestellten Bruchfestigkeitsergebnisse kann beobachtet werden, dass die Legierungen 1 bis 6 die gewünschte Mindestbruchfestigkeitslebensdauer von 100 Stunden bei 982ºC (1800ºF) und 13,8 MPa (2 ksi) überschreiten. Die Analyse der Daten zeigt, dass ein Kohlenstoffgehalt zwischen 0,12 und 0,16% zur längsten Bruchfestigkeitslebensdauer führt, aber die Werte von Legierungen mit einem Gehalt von 0,23 und mehr sind ebenfalls zufriedenstellend.
Die Daten in den Fig. 1 bis 5 zeigen die Verbesserung der Verkohlungs- und Oxidationsfestigkeitseigenschaften des Zusammensetzungsbereichs der Legierung. Die Beständigkeit gegen Spallation unter thermischen zyklischen Bedingungen wird in großem Maße dem wichtigen Vorhandensein von Cer plus Yttrium und wahlweise Zirkon zugeschrieben. Darüber hinaus verleiht das Reservoir der Legierung von Chrom und Aluminium der Legierung einen selbstheilenden Zunder. Den kommerziell erhältlichen Legierungen mangelt es allerdings an ausreichendem Chrom- und Aluminiumgehalt, und sie neigen zu interner Oxidation und können keine ähnlich gute Leistung erbringen.
Der unter Bezugnahme auf den Nickelgehalt der Legierung verwendete Begriff "Restnickel" oder "Restnickel und Nebenverunreinigungen" schließt nicht das Vorhandensein anderer Elemente in Mengen aus, welche typisch für Nebenverunreinigungen sind, die aber die grundlegenden Eigenschaften der Legierungen nicht beeinträchtigen, wozu auch Deoxidationsmittel und Seltenerdmetalle gehören. Es wird davon ausgegangen, dass diese Legierungen nicht nur als Knetlegierungen, sondern auch als Gusslegierung oder mit Hilfe von Pulvermetallurgietechniken hergestellt werden können.
Text für die Figuren:
Mass change mg/cm² -> Massenänderung mg/cm²
Alloy -> Legierung
Exposure time.hours -> Expositionszeit in Stunden
Exposure time, cycles -> Expositionszeit, Zyklen

Claims

1. Legierung, die gegen Aufkohlung und Hochtemperaturoxidation beständig ist, bestehend aus, in Gewichtsprozent, 27 bis 35 Chrom, 0 bis 7 Eisen, 3 bis 4, 4 Aluminium, 0 bis 0,4 Titan, 0,2 bis 3 Niob, 0,12 bis 0,5 Kohlenstoff, 0 bis 0,5 Zirkon, 0,002 bis 0,05 Cer und Yttrium insgesamt, 0 bis 1 Mangan, 0 bis 1 Silizium, 0 bis 0,5 Calcium plus Magnesium, 0 bis 0,1 Bor und einem Rest aus Nickel plus zufälligen Verunreinigungen, wobei die Legierung 2 bis 8 Mol% Cr&sub7;C&sub3; plus Cr&sub2;&sub3;C&sub6; enthält.

2. Legierung nach Anspruch 1, enthaltend 28 bis 34 Chrom, 0,5 bis 6 Eisen, 3 bis 4,2 Aluminium, 0,05 bis 0,3 Titan und 0,3 bis 2,5 Niob.

3. Legierung nach Anspruch 1, enthaltend 0,0002 bis 0,3 Zirkon, 0,001 bis 0,045 Cer, 0,001 bis 0,045 Yttrium und 0,002 bis 0,05 Cer plus Yttrium insgesamt.

4. Legierung nach Anspruch 1, die bei einer Spannung von 13,8 MPa und einer Temperatur von 982ºC eine Spannungsbruchfestigkeit von mindestens 100 Stunden aufweist.

5. Legierung nach Anspruch 1, enthaltend 52 bis 67 Nickel, 28 bis 34 Chrom, 0,5 bis 6 Eisen, 3 bis 4, 2 Aluminium, 0,05 bis 0,3 Titan, 0,3 bis 2, 5 Niob, 0,12 bis 0,4 Kohlenstoff, 0,0002 bis 0,3 Zirkon, 0,001 bis 0,045 Cer, 0,001 bis 0,045 Yttrium, 0,002 bis 0,05 Cer und Yttrium insgesamt, 0 bis 0,7 Mangan, 0 bis 0,7 Silizium, 0,001 bis 0,1 Calcium plus Magnesium und 0 bis 0,05 Bor.

6. Legierung nach Anspruch 5, enthaltend 29 bis 34 Chrom, 1 bis 5,5 Eisen, 3 bis 4 Aluminium, 0,1 bis 0,3 Titan und 0,5 bis 2 Niob.

7. Legierung nach Anspruch 5, enthaltend 0,001 bis 0,2 Zirkon, 0,0025 bis 0,025 Cer, 0,0025 bis 0,025 Yttrium und insgesamt 0,005 bis 0,04 Cer plus Yttrium.

8. Legierung nach Anspruch 5, die bei einer Spannung von 13,8 MPa und einer Temperatur von 982ºC eine Spannungsbruchfestigkeit von mindestens 100 Stunden aufweist.

9. Legierung nach Anspruch 1, enthaltend 55 bis 65 Nickel, 29 bis 34 Chrom, 1 bis 5,5 Eisen, 3 bis 4 Aluminium, 0,1 bis 0,3 Titan, 0,5 bis 2 Niob, 0,12 bis 0,3 Kohlenstoff, 0,001 bis 0,2 Zirkon, 0,0025 bis 0,025 Cer, 0,0025 bis 0,025 Yttrium, 0,005 bis 0,04 Cer und Yttrium insgesamt, 0 bis 0,5 Mangan, 0 bis 0,5 Silizium, 0,002 bis 0,05 Calcium plus Magnesium, 0 bis 0,01 Bor und zufällige Verunreinigungen.

10. Legierung nach Anspruch 9, die bei einer Spannung von 13,8 MPa und einer Temperatur von 982ºC eine Spannungsbruchfestigkeit von mindestens 100 Stunden aufweist.

11. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer aufkohlenden und/oder oxidierenden Umgebung bei erhöhten Temperaturen, z. B. 982ºC bis 1.093ºC, oder zur Herstellung von Bestandteilen zur Verwendung in einer derartigen aufkohlenden und/oder oxidierenden Umgebung bei erhöhten Temperaturen, insbesondere von Bestandteilen, die bei einer Spannung von 13,8 MPa und einer Temperatur von 982ºC eine Spannungsbruchfestigkeit von mindestens 100 Stunden aufweisen.