EP0774530B1 - Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen Werkstoffkörpers aus einer Eisen-Nickel-Superlegierung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen Werkstoffkörpers aus einer Eisen-Nickel-Superlegierung Download PDFInfo
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
Definitions
- the invention is based on a method for Production of a high temperature resistant material body by solution annealing and subsequent precipitation hardening a heat-strengthened starting body provided in an oven Made of an IN 706 iron-nickel superalloy.
- a material body is characterized at temperatures 700 ° C is characterized by high strength and is therefore used in thermal Machines, such as gas turbines in particular, are advantageous used.
- the invention relates to a prior art, as described by J.H. Moll et al. "Heat Treatment of 706 Alloy for Optimum 1200 ° F Stress-Rupture Properties "Met. Trans. 1971, vol.2, pp.2153-2160.
- the invention as defined in claim 1 the task is based on a process of the beginning Specify the type mentioned, with a simple way Material body made of the alloy of type IN 706 can be, which despite a high heat resistance a has great ductility.
- the method according to the invention is particularly noteworthy in that it's easy to do and education eliminates embrittling excretions.
- One after the Material body produced according to the method of the invention exhibits tensile strengths of approx. 700 ° C at approx. 600 [MPa] and elongation at break values of approx. 30% is therefore an excellent starting material for the Manufacturing a thermally and mechanically highly stressed Rotors of a large gas turbine.
- the starting bodies each had the same structure and the same chemical composition.
- the following elements were determined in weight percent as constituents: 0.01 carbon 0.04 Silicon 0.12 manganese ⁇ 0.001 sulfur 0.005 phosphorus 16.03 chrome 41.90 nickel 0.19 aluminum 0.01 cobalt 1.67 titanium ⁇ 0.01 copper 2.95 niobium rest iron
- composition of the starting bodies can fluctuate within the limit ranges specified below: Max. 0.02 carbon Max. 0.10 Silicon Max. 0.20 manganese Max. 0.002 sulfur Max. 0.015 phosphorus 15 to 18 chrome 40 to 43 nickel 0.1 to 0.3 aluminum Max. 0.30 cobalt 1.5 to 1.8 titanium Max. 0.30 copper 2.8 to 3.2 niobium rest iron
- the above properties are achieved with the alloy IN 706 reached when the solution-annealed starting body with a cooling rate of between 0.5 and 20 ° C / min of the annealing temperature provided for solution annealing to the the precipitation hardening provided temperature is performed. If the cooling rate is selected to be higher than 20 ° C / min the elongation at break and thus the ductility is strong reduced. However, if the cooling rate is less than 0.5 ° C / min chosen, the process is not economical more feasible. A number between 1 and 5 is preferred ° C / min cooling rate.
- the solution annealing should depend on the size of the starting body for a maximum of 15 hours at temperatures between 900 and 1000 ° C.
- Precipitation hardening should preferably take place in several stages Period of at least 10h and at most 70h executed become.
- the solution-annealed should be used for precipitation hardening
- Initial bodies in a first stage at temperatures between 700 and 760 ° C and in a second stage Temperatures between 600 and 650 ° C can be heated and in the first stage over a period of at least 10h and at most 50h and in the second stage over a period of time of at least 5h and at most 20h at these temperatures being held.
- the first stage of precipitation hardening can be another Heat treatment stage upstream, in which the solution annealed starting body at a temperature between 800 ° C and 850 ° C is maintained (material body B ').
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Description
0,01 | Kohlenstoff |
0,04 | Silicium |
0,12 | Mangan |
<0,001 | Schwefel |
0,005 | Phosphor |
16,03 | Chrom |
41,90 | Nickel |
0,19 | Aluminium |
0,01 | Kobalt |
1,67 | Titan |
<0,01 | Kupfer |
2,95 | Niob |
Rest | Eisen |
max. 0,02 | Kohlenstoff |
max. 0,10 | Silicium |
max. 0,20 | Mangan |
max. 0,002 | Schwefel |
max. 0,015 | Phosphor |
15 bis 18 | Chrom |
40 bis 43 | Nickel |
0,1 bis 0,3 | Aluminium |
max. 0,30 | Kobalt |
1,5 bis 1,8 | Titan |
max. 0,30 | Kupfer |
2,8 bis 3,2 | Niob |
Rest | Eisen |
Ausgangskörper | A | B | C | D |
3h Lösungsglühen im Ofen bei 980°C | x | x | ||
10h Lösungsglühen im Ofen bei 925°C | x | |||
10h Lösungsglühen im Ofen bei 910°C | x | |||
Abkühlen mit Luft | x | |||
Abkühlen im Ofen mit ca. 1 °C/min | x | x | x | |
10h Halten im Ofen bei 820°C | x | x | ||
Abkühlen im Ofen mit ca. 1 °C/min | x | x | x | |
10h Halten im Ofen bei 730°C | x | x | x | |
48h Halten im Ofen bei 730°C | x | |||
Abkühlen im Ofen | x | x | x | x |
5h Halten im Ofen bei 620°C | x | x | ||
8h Halten im Ofen bei 620°C | x | |||
16h Halten im Ofen bei 620°C | x | |||
Werkstoffkörper | A' | B' | C' | D' |
Werkstoffkörper | A' | B' | C' | D' |
Zugfestigkeit bei 705°C [MPa] | 760 | 580 | 610 | 620 |
Bruchdehnung bei 705°C [%] | 2,5 | 33 | 31,5 | 27,5 |
Claims (9)
- Verfahren zur Herstellung eines temperaturbeständigen Werkstoffkörpers durch Lösungsglühen und nachfolgendes Ausscheidungshärten eines in einem Ofen vorgesehenen warmverfestigten Ausgangskörpers aus einer Eisen-Nickel-Superlegierung vom Typ IN 706, dadurch gekennzeichnet, dass der lösungsgeglühte Ausgangskörper mit einer zwischen 0,5 und 20 °C/min liegenden Abkühlrate von der beim Lösungsglühen vorgesehenen Glühtemperatur auf eine bei der Ausscheidungshärtung in einer ersten Stufe vorgesehene Temperatur zwischen 700 und 760°C geführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlrate zwischen 1 und 5 °C/min liegt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsglühen über einen Zeitraum von höchstens 15h bei Temperaturen zwischen 900°C und 1000°C ausgeführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausscheidungshärten mehrstufig über einen Zeitraum von mindestens 10h und höchstens 70h ausgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausscheidungshärten der lösungsgeglühte Ausgangskörper in einer zweiten Stufe bei Temperaturen zwischen 600°C und 650°C wärmebehandelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe des Ausscheidungshärtens über einen Zeitraum von mindestens 10h und höchstens 50h ausgeführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stufe des Ausscheidungshärtens über einen Zeitraum von mindestens 5h und höchstens 20h ausgeführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der ersten auf die zweiten Stufe durch Abkühlen im Ofen ausgeführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Stufe des Ausscheidungshärtens eine weitere Wärmebehandlungsstufe vorgeschaltet ist, bei der der lösungsgeglühte Ausgangskörper auf einer Temperatur zwischen 800°C und 850°C gehalten wird.
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