DE730630C - Die Verwendung von Chrom-Nickellegierungen fuer Gegenstaende, die hoechste Warmfestigkeit aufweisen muessen - Google Patents

Die Verwendung von Chrom-Nickellegierungen fuer Gegenstaende, die hoechste Warmfestigkeit aufweisen muessen

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DE730630C
DE730630C DEH154578D DEH0154578D DE730630C DE 730630 C DE730630 C DE 730630C DE H154578 D DEH154578 D DE H154578D DE H0154578 D DEH0154578 D DE H0154578D DE 730630 C DE730630 C DE 730630C
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Catalysts (AREA)

Description

  • Die Verwendung von Chrom Nickellegierungen für Gegenstände, die höchste Warmfestigkeit aufweisen müssen Für viele Zwecke in der Technik werden Werkstoffe ,gebraucht; die bei hohen Temp!eratumen, z. B. bei 6oo bis goo° oder darüber,. höchste Warmfes#gkeit ,aufweisen, wobei zur Beurteilung der Warmfestigkeit entweder die Kriechgrenze, die Danerstandsfestigkeit oder auch die Anfai#gsdehnwi,g und die Dehngeschwindigkeit herangezogen werden, die bei einer bestimmten Belastung je Querschnittseinheit auftreten. Ein Wezkstoff ist zur Ve:rwendun,g für die beanspruchten Zwecke um so besser, je höher die Kriechgrenze und die Dauerstandsfestigkeit liegen und je kleiner die Anfangsdehnung und die D:ehnges-chwindigkeit sind. Als beste Werkstoffe für Teile, die bei hohen Temperaturen mechanischen Beansp:ruchun;gen ,ausgesetzt sind, haben sich bis jetzt solche -erwiesen, die als Hauptbestandteil Nickel und daneben Chrom, Eisen, Molybdän sowie ;gegebenenfalls kleine Mengen an Mangan oder Silicium enthalten, z. B. 6oo/o Nickel, i 5 % Chroni, 17()/o Eisen, 70/0 Molybdän, i % Mangan. Bekannt ist die Verwendung von Legierungen, die Kohlenstoff bis 3,5 0f0, ferner 1,3 bis 8% Silicium, 8 bis 40G,@ Chrom, i bis io% Wolfram oder Molybdän, 2o bis 5o% Nickel, Rest Eisen enthalten sowie geringe Zusätze an Vanadin, Titan, Mangan, Kobalt, Kupfer für Gegenstände mit hoher Oxydationsbeständigkeit, die bei erhöhter Temperatur gute mechanische Eigenschaften besitzen sollen. Diese Werkstoffe werden z. B. für Teile von Verbrennungsmotoren und Gasturbinen gebraucht. Ein älterer Vorschlag, der nicht zum Stand, der Technik gehört; bezieht sich auf die Verwendung austenitischer Stahllegierungen .mit Gehalten von Tantal und Niob in Höhe von etwa 0,2 bis 3% zur Herst:ellum,g von Gegenständen, die bei Tümperaturen über 5oo° erhöhte Dauerstandsfestigkeit aufweisen müssen.
  • Eis wurde nun ,gefunden, daß zur Herstellung vorn solchen Gegenständen, die bei hohen Temperaturen, d. h. 5oo bis goo° und gegebenenfalls darüber, höchste Warmfestigkeit aufweisen müssen, besonders vorteilhaft Legierungen mit folgender Zusammensetzung verwendet werden sollen: mehr als 5o%, :aber höchstens 70 0'o Nickel, i o bis 250 o Chxom, 37 bis i%, insbesondere 2o bis 5% Eisen., 3 bis i a % Molybdän, das ganz oder teilweise durch Wolfram ersetzt sein kann, o bis q.@io Mangan, o bis 20,0 Silicium, o,3 bis 2o% von einem oder mehreren der Elemente Tantal, Niob, Thorium, Titan. Dabei beträgt der Gehalt an Tautal bis i 5 0'o, insbesondere bis 8 0(o., an Niob bis i 5 0'o, insbesondere 2 bis -80/1o, an Titan bis i2%, 'insbesondere 2 bis 8 0`o, an Thorium bis 8%, insbesondere z bis 50o. Daneben können die Legierungen noch in geringen Mengen, d. h. unter etwa o, 5 0,'o, Desoxydations- und Verarbeitungszusätze enthalten, beispielsweise Magnesium, Erdalkalimetalle, seltene Erdmetalle. Als Beispiel einer besonders warmfesten Legieirung sei genannt: 6o,40,'o Nickel, 150ö Chrom" iod!o Essen, 70o Molybdän, 50`o Tantal, o,60;ö Silicium, ao-ö Mangan. Dias Molybdän kann beispielsweise bis zur Hälfte seines Gehaltes durch Wolfram ersetzt sein.
  • Werkstoffe der angegebenen Zusammensetzung sind an sich bekannt und z. B. für Schußwaffen vorgeschlagen w=orden. Schußwaffenläufe werden aber nicht ,auf Kriechen, sondern auf Stoß, also kurzzeitige Einwirkung beansprucht, und zwar unterhalb der Rekristallis:ations- oder Erholungstemperatur. Ei.n Scbluß von der Zerreißfestigkeit eines Werkstoffes bei Zimmertemperatur oder bei nur wenig erhöhter Temperatur auf die Warmfestigkeit, die im Dauerstandsversuch bestimmt wird, bei 5oo bis goo` oder noch höheren Temperaturen ist bekanntlich nicht möglich.
  • Durch die Zusätze an Kupfer, Tantal, Vanadin, Zirkon oder Titan bei den bekannten, für die Herstellung von Schußwaffen bestimmten Legierungen wird in der Tat die Zerreißfestigkeit bei Zimmertemperatur von Werkstoffen, die Metalle der Eisengruppe und Metalle der Chromgruppe :enthalten, geringfügig erhöht. Dagegen setzt ein Zusatz vorn Vanadin und Kupfer die Dauerstandsfestigkeit bzw. Kriechgrenze bei Temperaturen über 6oo° herab, während Titan und Tantal die Danerstandsfestigkeit bzw. Kriechgrenze bei Temperaturen über 6oo° nicht nur geringfügig, sondern sehr erheblich .erhöhen. Dies gilt für Legierungen mit der Grundzusammensetzung: mehr als 5o%, aber höchstens 700'0 Nickel, i o bis 25% Chrom, 37 bis i 0!o Eisen, 3 bis 120110 Molybdän oder Wolfram oder diese beiden Metalle, o bis q.% Mangan, o bis --0/a Silicium.
  • In der Abb. i ist die Dehngeschwindigkeit von verschiedenen erfindungsgemäß zu verwendenden Werkstoffen, gemessen bei 62o° und einer Belastung von i 5 kg/mn i°-, eingetragen, und zwar im Vergleich mit zwei bekannten Legierungen, die in dem Kurvenblatt i mit i und s bezeichnet sind. Die De-hngeschw-indigkeit ist aufgetragen in Tausendstel o;ö/Stunde. Man sieht aus dem Kurvenblatt ohne weiteres, daß beide Legierungen i und 2 eine recht große Dehngeschwindigkeit aufweisen; bei Legierung 3 ist die Dehngeschwindigkeit bereits wesentlich geringer, und bei den Legierungen. und 5 ist sie verschwindend klein.
  • Abb. 2 gibt für die gleichen Legierungen wie Abb. i -die Gesamtdehnung wieder, die die Werkstoffe am Ende von 3oo Versuchsstunden unter ,gleichen Bedingungen erfahren haben, unter deinen auch die Dehngeschwindigkeit (Abb. i-) gemessen worden ist. Die Abb. a gibt also die Größe der Anfangs; dehnurig im Augenblick des Anfbringens der Last, vermehrt um die zunehmende Dehnung innerhalb von 3oo Stunden, wieder. Auch aus Abb. a ist zu ersehen, daß die bekannten Legierungen i und a eine wesentlich höhere Gesamtdehnung im Vergleich mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen zeigen. Insbesondere die Legierungen. 4. und 5 haben innerhalb 3oo Stunden nur eine außerordentlich geringe Gesamtdehnung erfahren.
  • Die Abb, i und a legen also dar, daß auf Grund vorveröffentlichter allgemeiner Angaben darüber, daß durch Zusatz bestimmter Elemente zu Legierungen, die Metalle der Eisengruppe und der Chromgruppe enthalten, für den Fachmann noch kein .eindeutiger Weg gewiesen war, um mit Erfolg Werkstoffe für solche Gegenstände zu verwenden: die bei Temperaturen von 5oo bis goo C oder gege- j benenfalls .auch noch darüber höchste Warmfestigkeit aufweisen, d. h. hohe D.auerstandsfestigkeit und hohe Kriechgrenze bzw. geringe Anfangsdehnung und geringe Dehugeschwi;ndigkeit und damit auch geringe Gesamtdehnung innerhalb einer bestimmten Zeit.
  • Besonders günstig scheint die mechanische Beanspruchbarkeit der Legierungen bei hohen Temperaturen oberhalb der Erholungs- oder Rekristallis:ationste.mperatur zu sein, wenn man die Legierungen bei einer möglichst hohen Temperatur vor der Inbetriebnahme vorglüht, d.h. bei Temperaturen, die oberhalb der Gebrauchstemperatur liegen, beispielsweise bei i i5o bis i3oo'-. Die Glühdauer beträgt dabei im allgemeinen mehrere Stunden. -Die Werkstoffe, auf deren Verwendung sich die Erfindung bezieht, werden mit besonderem Vorteil verwendet für fliehkraftbeanspruchte Schaufeln von Auspuffturbinen und für Auspuffventile von hoch beanspruchten Verbrennungsmotoren.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung vom. Legierungen der Zusammensetziuig: mehr als 5o, aber höchstens 7o% Nickel, io bis 250;o Chrom, 37 bis i %, insbesondere 2o bis 5% Eisen, 3 bis i 2 % Molybdän, das ganz oder teilweise durch Wolfram ersetzt sein kann; o bis 40/0 Mangan, o bis 2% Silicium, 0,3 bis 20% von .einem oder mehreren der Elemente Tantal, Niob, Tho@rium, Titan, zur Herstellung vom. solchen Gegenständen, die bei hohen Temperaturen, d. h. 5oo bis goo° C und gegebenenfalls darüber, höchste Waxmfestigkeit aufweisen müssen.
  2. 2. Die Verwendung- von Legierungen mit der im Anspruch i angegebenen Zusammensetzung, bei denen der Gehalt an Tantal oder Niob oder diesen beiden Elementen zusaminen 2 bis 8% beträgt, für den im Anspruch i angegebenen Zweck.
  3. 3. Die Verwendung von Legierungen mit der im Anspruch i angegebenen Zusammensetzung, bei denen der Gehalt an Thorium 2 bis 8% beträgt, für den im Anspruch i angegebenen Zweck. q..
  4. Die Verwendung von Legierungen mit der im Anspruch i angegebenen Zusammensetzung, bei denen der Gehalt an Titan 2 bis 12 0lo beträgt, für den im Anspruch i angegebenen Zweck.
  5. 5. Die -Verwendung vorn Legie2ungen mit den in Ansprüchen i bis q. angegebenen Zusammensetzungen, die bei einer die Gebrauchstemperatur übersteigenden Temperatur vorgeglüht sind, für den im Anspruch i .angegebenen Zweck.
DEH154578D 1938-02-02 1938-02-02 Die Verwendung von Chrom-Nickellegierungen fuer Gegenstaende, die hoechste Warmfestigkeit aufweisen muessen Expired DE730630C (de)

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