ES2328180T3

ES2328180T3 - Aleaciones de niquel-hierro-cromo-cobalto susceptibles de reforzamiento con nitrutos.

Info

Publication number: ES2328180T3
Application number: ES07113931T
Authority: ES
Inventors: S. Krishna Srivastava
Original assignee: Haynes International Inc
Current assignee: Haynes International Inc
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-11-10
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: RU2454476C2; TW200815614A; CN101144131B; US20080066831A1; GB0717091D0; KR101232533B1; DE602007001751D1; AU2007216791A1; DK1900835T3; JP2008069455A; GB2441761A; KR20080025297A; MX2007009122A; RU2007133732A; PL1900835T3; CA2600807A1; CN101144131A; CA2600807C; TWI360580B; AU2007216791B2

Abstract

Una aleación de cobalto que se puede forjar capaz de reforzamiento y nitridación de espesor que consiste del porcentaje en peso: 23 a 30% cromo 15 a 25% hierro 0.56 a 27.3% níquel 0.75 a 1.7% titanio 0.85 a 1.9% niobio, zirconio o una combinación de los mismos hasta 0.2% carbono hasta 0.015% boro hasta 0.015% elementos de tierras raras hasta 0.5% aluminio hasta 1% manganeso hasta 1% silicio hasta 1% tungsteno hasta 1% molibdeno, y cobalto de balance más impurezas en donde titanio + niobio es de 1.6 a 3.6%.

Description

Aleaciones de níquel-hierro-cromo-cobalto susceptibles de reforzamiento con nitruros.

Campo de la invención

Esta invención se relaciona con composiciones de aleaciones no ferrosas, y más específicamente con aleaciones de cobalto que se pueden forjar que contienen cantidades significativas de cromo, hierro, y níquel, y cantidades pequeñas de elementos de soluto activo de los Grupos 4 y 5 de la tabla periódica IUPAC 1988 (preferiblemente titanio y niobio). Tal una combinación de elementos proporciona materiales que se pueden laminar en frío en láminas de un espesor práctico (aproximadamente 2 mm), que se forman y sueldan en componentes industriales, luego se pasa a través de nitruro para impartir alta resistencia a temperaturas elevadas.

Antecedente de la invención

Para las secciones calientes de motores de turbina a gas, se utilizan tres tipos de las así llamadas "superaleaciones": aleaciones de níquel reforzadas soluciones sólidas, aleaciones de níquel endurecibles por precipitación, y aleaciones de cobalto reforzadas con soluciones sólidas. Todas estas aleaciones contienen cromo (usualmente en el rango 15 a 30% en peso), que imparte resistencia a la oxidación. Las aleaciones de níquel endurecibles por precipitación incluyen uno o más de aluminio, titanio, y niobio, para inducir la formación de precipitados gama prima (Ni_{3}Al,Ti) o gama doble prima muy finos (Ni_{3}Nb) en la microestructura, durante envejecimiento.

Las aleaciones de níquel endurecibles por precipitación tienen dos desventajas. Primero, ellas son propensas a problemas durante la soldadura, ya que el calor de la soldadura puede inducir la formación de precipitados que se endurecen en zonas afectadas por el calor. Segundo, los precipitados gama prima y gama doble prima son solo útiles para ciertas temperaturas, más allá de las cuales ellas se vuelven más ásperas, lo que resulta en resistencias de material considerablemente reducidas. Las aleaciones de cobalto y níquel reforzadas en soluciones sólidas, de una parte, carecen de la resistencia de las aleaciones de níquel endurecibles por precipitación, pero mantienen resistencias razonables a temperaturas mayores, especialmente aquellas con base en el elemento de cobalto.

A diferencia del níquel, que tiene una estructura cúbica centrada en la cara (fcc) en todas las temperaturas en forma sólida, el cobalto existe en dos formas. En temperaturas hasta aproximadamente 420ºC, la estructura estable es de empaquetamiento compacto hexagonal (hcp). Más allá de esta temperatura, hasta el punto de fusión, la estructura es fcc. Esta característica de dos fases también se comparte por muchas aleaciones de cobalto. Sin embargo, los elementos de aleación cambian la temperatura de transformación arriba o abajo. Los elementos tal como hierro, níquel, y carbono se conocen como estabilizadores de la forma fcc de cobalto y por lo tanto reducen la temperatura de transformación. El cromo, molibdeno, y tungsteno, de otra parte, son estabilizadores de la forma hcp de cobalto y por lo tanto incrementan la temperatura de transformación. Estos hechos son importantes debido a que ellos influencian fuertemente las propiedades mecánicas de las aleaciones de cobalto a temperatura ambiente.

La razón es que la transformación fcc a hcp en aleaciones de cobalto es lenta, y, aún si la temperatura de transformación está por encima de la temperatura ambiente, la forma hcp es difícil de generar luego de enfriamiento. Así muchas aleaciones de cobalto poseen estructuras fcc metaestables a temperatura ambiente. Por el contrario, la forma hcp se genera fácilmente durante trabajo en frío, la fuerza de conducción y el grado de transformación se relacionan con la temperatura de transformación. Aquellas aleaciones de cobalto metaestables con altas temperaturas de transformación, por ejemplo, son difíciles para trabajo en frío y exhiben altas tasas de endurecimiento de trabajo, debido a la formación de numerosas plaquetas hcp en sus microestructuras. Aquellas aleaciones de cobalto metaestables con bajas temperaturas de transformación son menos difíciles para el trabajo en frío y exhiben tasas de endurecimiento de trabajo mucho más bajas. Uno de los requerimientos del forjado, que utiliza aleaciones de cobalto reforzadas con soluciones sólidas en turbinas de gas es que ellas sean capaces de por lo menos 30% de reducción del frío, de tal manera que se puedan producir las láminas de tamaño de grano de fino. Así, normalmente se incluye el níquel en tales materiales, para reducir sus temperaturas de transformación, y a su vez para reducir su tendencia a transformar durante laminado en frío.

Se han encontrado intentos de utilizar la precipitación de intermetálicos (tal como gama prima) para reforzar aleaciones de cobalto (intermetálicos ricos en cobalto equivalentes que tienen temperaturas solvus más bajas que gama prima). Sin embargo, un método alterno de aleaciones de cobalto reforzadas se describe por Hartline y Kindlimann en la Patente Estadounidense No. 4,043,839. Pero, este método es útil solo para espesores considerados como imprácticos para la construcción de componentes de turbinas a gas (menos de 0.025'', y preferiblemente menos de 0.01''). Su método involucra un procedimiento para absorber y difundir nitrógeno en las aleaciones de cobalto, para inducir la formación de una dispersión fina de partículas de nitruro. De acuerdo con Hartline y Kindlimann, las aleaciones que responden a tal tratamiento contienen por lo menos 33% cobalto como el constituyente principal, cromo, hasta 25% níquel, hasta 0.15% carbono, y 1 a 3% de elementos formadores de nitruro del grupo que consiste de titanio, vanadio, niobio, y tantalio. También se mencionan los residuos y elementos que mejoran las propiedades de aleaciones con base en cobalto, notablemente molibdeno y boro. No se hace mención del hierro, aunque está presente el hierro en el nivel de 1% en muestras exitosamente nitradas por estos inventores. Una muestra que contiene 29% níquel, que es menos susceptible a la nitridación, contiene 2.7% de hierro.

La EP 1 154 027 muestra una aleación de níquel-hierro-cromo-cobalto. Sin embargo, esa aleación es una aleación con base en níquel y todos los ejemplos muestran contenidos de níquel de más de 50%. La JP 8-283893 A1 describe una aleación que puede ser reforzada al formar la fase gama prima a través del envejecimiento. Esta aleación tiene un contenido relativamente alto Mo- y W-. La US 5,232,662 describe una aleación para moldeo con un contenido Ti muy bajo y enseña a reducir el contenido de Mo para el servicio en ambientes que tienen azufre.

Resumen de la invención

El objeto principal de esta invención es proporcionar nuevas "superaleaciones" de cobalto que se pueden forjar capaces de reforzamiento y nitridación a través del espesor, utilizando tratamientos de duración práctica (aproximadamente 50 horas), para almacenar láminas de espesor práctico (hasta aproximadamente 2 mm, o 0.08''). Tales láminas son capaces de longevidad de la ruptura por tensión mayores de 150 horas a 980ºC (1,800ºF) y 55 MPa (8 ksi), o mayores de 250 horas a 980ºC y 52 MPa (7.5 ksi), estas son longevidades de la ruptura por tensión objetivas durante el desarrollo de las aleaciones.

Se ha descubierto que el objeto anterior se puede alcanzar al agregar cromo, hierro, níquel, y elementos formadores de nitruro requisito (preferiblemente titanio y niobio o zirconio) al cobalto, dentro de ciertos rangos preferidos. Específicamente, aquellos rangos en porcentaje en peso son 23 a 30 cromo, 15 a 25 hierro, 0.56 a 27.3 níquel, 0.75 a 1.7 titanio, 0.85 a 1.92 niobio, hasta 0.2 carbono, hasta 0.012 boro, hasta 0.5 aluminio, hasta 1 manganeso, hasta 1 silicio, hasta 1 tungsteno, hasta 1 molibdeno, y hasta 0.15 y 0.015 elementos de tierras raras (antes y después de fusión, respectivamente). Los rangos preferidos de porcentaje en peso son 23.6 a 29.5 cromo, 16.7 a 24.8 hierro, 3.9 a 27.3 níquel, 0.75 a 1.7 titanio, 0.85 a 1.92 niobio, hasta 0.2 carbono, hasta 0.012 boro, hasta 0.5 aluminio, hasta 1 manganeso, hasta 1 silicio, hasta 1 tungsteno, hasta 1 molibdeno, y hasta 0.15 y 0.015 elementos de tierras raras (antes y después de fusión, respectivamente). Uno puede sustituir cantidades iguales de zirconio por niobio. Adicionalmente, uno puede sustituir
zirconio o hafnio por una porción del titanio y alguno o todo el niobio se puede reemplazar por vanadio o tantalio.

La resistencia de oxidación proporciona cromo y algún grado de refuerzo con soluciones sólidas. El hierro y el níquel son estabilizadores fcc y por lo tanto contrarresta el cromo (un estabilizador hcp), para asegurar una temperatura de transformación suficientemente baja para permitir que se hagan láminas de grano fino mediante laminado en frío. Se sabe que el níquel, del trabajo de Hartline y Kindlimann, inhibe la absorción de nitrógeno; sin embargo, se ha descubierto que el hierro se puede utilizar en conjunto con níquel para alcanzar la supresión de la temperatura de transformación necesaria y la absorción de nitrógeno necesaria y velocidades de difusión para permitir que el engrosamiento práctico se refuerce por nitración interna en momentos prácticos.

Breve descripción del dibujo

La Figura 1 es una gráfica que muestra la dureza de ciertas aleaciones de prueba que tienen diferentes contenidos de níquel cuando se trabaja en frío.

Descripción detallada de la invención

Para establecer los rangos composicionales preferidos mencionados anteriormente, numerosas aleaciones experimentales se fabrican en el laboratorio, utilizando fusión de inducción de vacío, seguido por refusión con electroescorias, para producir un lingote de 23 kg (50 lb) de cada aleación. Estos lingotes se forjan en caliente y se laminan, en temperaturas en el rango aproximado de 1120 a 1175ºC (2,050 a 2,150ºF), para hacer láminas de espesor 3.2 mm (0.125''). Estas posteriormente se laminan en frío a un espesor de 2 mm (0.08'').

El tratamiento de nitridación utilizado para reforzar estos materiales experimentales involucra 48 horas en una atmósfera de nitrógeno a 1,095ºC (2,000ºF), seguido por 1 hora en una atmósfera de argón a 1,120ºC (2,050ºF), seguido por 2 horas en una atmósfera de argón a 1205ºC (2,200ºF). Esto se ha establecido previamente como el tratamiento de refuerzo óptimo para aleaciones de este tipo.

Las composiciones de las aleaciones experimentales utilizadas para definir los rangos preferidos se establecen en la Tabla 1. Las propiedades mecánicas de estas aleaciones, en la condición nitrada, ensayadas en una prueba de 52 MPa, o 55 MPa y 980ºC (1800ºF) se presentan en la Tabla 2. Se prueban la aleación X y la aleación Y bajo ambas condiciones. La razón de porqué la mayoría de aleaciones se prueban por ruptura por tensión a 52 MPa, y otras a 55 MPa, es que la longevidad de la ruptura por tensión de la composición preferida a 52 MPa es mucho mayor que la esperada, bloqueando así el equipo de prueba muchas más veces que lo anticipado. Se utiliza mayores tensiones (55 MPa) para acortar las duraciones de la prueba, acelerando así el trabajo de desarrollo. La longevidad de la ruptura por tensión aceptable, es decir aquellas que cumplen el criterio de diseño de aleación de 150 horas a 55 MPa o 250 horas a 52 MPa, se marcan con un asterisco en la Tabla 2.

Es importante notar que la aleación B de alto cromo se rompe durante forjado, estableciendo que 31.9% en peso de cromo tiene un contenido muy alto para proporcionar capacidad de forjado. También, a través de la nitridación no es posible en aleaciones FF y GG, establecer que ni el niobio o zirconio estarían presentes, e indicar que se necesitan mayores contenidos de hierro y níquel para satisfacer el criterio de diseño. La aleación LL es significativa en forma similar a la composición del Ejemplo 1 en la Patente Estadounidense No. 4,043,839 (Hartline y Kindlimann) pero una muestra mucho más densa. La aleación LL no puede ser nitrada.

Varias de las aleaciones experimentales se utilizan específicamente para estudiar los efectos del contenido de níquel luego de trabajo de endurecimiento, un factor importante en la producción de laminados en frío. Los resultados de este trabajo se dan en la Figura 1. Se establece una relación fuerte entre dureza (en un nivel dado de trabajo en frío) y el contenido de níquel, en el rango de 0.6 a 17.7% en peso. Una dureza baja es muy benéfica en trabajo en frío.

Las aleaciones X y Y se prueban inicialmente en 52 MPa y 980ºC (1800ºF) luego una segunda muestra de estas aleaciones se prueba de nuevo en 55 MPa y 980ºC (1800ºF). Ambas prueban ser aceptables en la primera prueba. La aleación X contiene 27.3% en peso de níquel que se considera está cercano al límite superior para una aleación aceptable. La aleación Y contiene 17.7% en peso de níquel, que está bien dentro de lo que se considera es un rango aceptable para el níquel. En la segunda prueba la aleación Y interrumpe a 330.2 horas, bien por encima del límite aceptable durante 150 horas, pero la aleación X interrumpe después de 129.1 horas, justo bajo el nivel aceptable de 150 horas.
A partir de estos datos podemos inferir que el límite superior del níquel debe ser aproximadamente 27.3% en peso.

TABLA 1 Composiciones Químicas de Aleaciones Experimentales

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TABLA 2 Propiedades Mecánicas a Alta Temperatura de Aleaciones Experimentales

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Se pueden hacer varias observaciones relacionadas con los efectos generales de los elementos de aleación, como sigue:

Se selecciona cobalto (Co) como la base para esta nueva superaleación debido a que este proporciona la mejor base de aleación para la resistencia a alta temperatura.

El cromo (Cr) es un elemento de aleación principal con una función dual. Primero, suficiente cromo puede estar presente para proporcionar resistencia a la oxidación. Segundo, el cromo mejora la solubilidad de nitrógeno en tales aleaciones. Mis experimentos indican que 22% en peso de Cr (Aleación GG) es insuficiente para nitridación del espesor. De otra parte, la aleación A que tiene un rango de cromo de 23.6% en peso es aceptable. La aleación B contiene 31.9% en peso de Cr que no se puede forjar en calor sin craqueo. Aún, la aleación DD, que tiene 29.5% en peso de cromo, es aceptable. Estos datos indican que el rango de cromo debe estar entre aproximadamente 23% y 30%.

El hierro (Fe) también tiene una función dual. Primero, como un estabilizador de la estructura fcc en cobalto, esto reduce la temperatura de transformación de aleaciones de cobalto, haciéndolas así más fáciles para laminar en frío. Al mismo tiempo, esto no reduce la solubilidad del nitrógeno al mismo grado que el níquel (el otro estabilizador fcc principal); así se puede considerar benéfico para la absorción del nitrógeno. Los datos para la aleación FF indican que en 10% en peso hierro es insuficiente para lograr nitridación, mientras que la aleación K, con 28.2% en peso de hierro, no cumple el criterio de resistencia. Son aceptables la aleación C, que contiene 16.8% Fe, y la aleación L, que contiene 24.8% en peso de Fe. De acuerdo con lo anterior, los datos indican que el hierro debe estar presente en una cantidad entre aproximadamente 15% en peso y 25% en peso.

La función principal del níquel (Ni) es estabilizar la forma fcc de las aleaciones, de tal manera que ellas se puedan laminar en frío fácilmente. Como se indica por la Figura 1, existe una fuerte relación entre la dureza (en un nivel dado de trabajo en frío) y el contenido de níquel. De otra parte, los experimentos han mostrado que el níquel reduce sustancialmente la absorción de nitrógeno en materiales de este tipo. Así, una combinación de níquel y hierro, para suprimir la temperatura de transformación sin detrimento significativo para la absorción de nitrógeno, es una característica clave de las aleaciones de esta invención. La dureza versus los experimentos de trabajo en frío (Figura 1) indican que la aleación Q (0.6% en peso Ni) es significativamente más dura que la aleación S (3.9% en peso Ni). La longevidad de la ruptura por tensión indica que la aleación X (27.3% en peso Ni) cumple el requerimiento de resistencia, pero la aleación U (49.7% en peso Ni) no. La aleación O que contiene solo 0.72% en peso Ni también es aceptable. Así, los datos indican que el níquel puede estar presente en cantidades hasta 27.3% en peso.

El titanio (Ti) así como también el niobio (Nb) o una cantidad equivalente de vanadio, tantalio o zirconio, son críticos para las aleaciones de esta invención, ya que estos elementos forman los nitruros de refuerzo. Mis experimentos indican que ambos de estos elementos deben estar presentes, dentro de rangos bien definidos, para alcanzar los niveles de resistencia deseados, o para asegurar nitridación. No obstante, es posible utilizar una combinación de titanio más zirconio, sin niobio. El desarrollo de la aleación HH en la que zirconio se sustituye para el niobio que indica que uno puede sustituir cantidades iguales de zirconio para toda o una porción del niobio necesario. El zirconio y niobio tienen prácticamente el mismo peso molecular. También es posible sustituir zirconio o hafnio con algo de titanio. La cantidad de cada uno de titanio y niobio o zirconio que puede estar presente depende de si y cuánto de cualquiera de los elementos sustituidos están en la aleación. El zirconio y hafnio son elementos sustitutos para titanio, mientras que el vanadio y tantalio son elementos sustitutos para niobio. Por ejemplo, las aleaciones P y W (con aproximadamente 1% en peso Ti solo) son de resistencia insuficiente, mientras que la aleación I (aproximadamente 1.8% en peso Ti solo) no se puede nitridar. También, la aleación J (con aproximadamente 3.5% en peso Nb solo) es de resistencia insuficiente. Mis experimentos indican que una combinación de 0.75% en peso Ti y 0.85% en peso Nb (la aleación E) se puede nitridar y proporciona resistencia suficiente; lo mismo es cierto para las aleaciones con hasta 1.7% en peso Ti y 1.92% en peso Nb (la aleación F). Así, en ausencia de cualesquier elementos sustitutos de titanio deben estar presentes en el rango de 0.75 a 1.7% en peso y un niobio debe estar presente en un rango de 0.85 a 1.92% en peso. Adicionalmente, la combinación de titanio y niobio (Ti + Nb) debe ser de aproximadamente 1.6 a aproximadamente 3.6. En las aleaciones listadas en la Tabla 1 los rangos Ti + Nb de 1.07 (la aleación P) a 3.126 (la aleación F). En el extremo inferior, la aleación E, 0.74 Ti + 0.84 Nb = 1.58, cumple los criterios para una composición aceptable. Pero, la aleación V, 0.92 Ti + 0.03 Nb = 0.95 falla el criterio, indicando lo crítico de la combinación de titanio y niobio. En el extremo superior, la aleación F, 1.7 Ti + 1.92 Nb = 3.62 cumple el criterio. Con respecto a la sustitución de titanio y niobio con otros elementos de soluto activo, es claro que otros elementos de los Grupos 4 y 5 de la tabla periódica de los elementos IUPAC 1988 proporcionarían los mismos beneficios, si se presenta en cantidades atómicamente equivalentes. Esto significa que el porcentaje de peso total cumplirá con las siguientes ecuaciones:

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En la aleación LL sustituye molibdeno para producir niobio de una aleación inaceptable. Este resultado también indica que el niobio o zirconio deben estar presentes en la aleación.

El carbono (C) no es esencial para las aleaciones de esta invención, pero puede ser útil en cantidades pequeñas para el control del tamaño del grano. Mis experimentos indican que, en el nivel mayor estudiado (0.207% en peso, la aleación H) hay partículas de carburo más ásperas en la microestructura. Mientras que esto no evita que la aleación H cumpla el criterio de aceptación, es probable que las cantidades mayores de tales partículas pudieran ser perjudiciales. Así, es aceptable un máximo de 0.2% en peso de carbono.

El boro (B) se utiliza comúnmente en "superaleaciones" de cobalto y níquel para reforzar el límite del grano. Así, se agrega boro a la mayoría de las aleaciones probadas en los niveles típicos, es decir dentro del rango de 0 a 0.015% en peso. El nivel más alto estudiado es 0.012 que es el nivel aceptable en la aleación C. Estos datos confirman que el boro puede estar presente dentro de un rango típico para este tipo de aleación, que es hasta 0.015% en peso.

Los elementos de tierras raras tal como cerio (Ce), lantano (La), y itrio (Y) también se utilizan comúnmente en "superaleaciones" de cobalto y níquel para mejorar su resistencia a la oxidación. Así, el metal Misch (que contiene una mezcla de elementos de tierras raras, notablemente aproximadamente 50% en peso de cerio) se agrega a la mayoría de las aleaciones experimentales. La reactividad de tales elementos es tal que la mayoría se pierde durante fusión. Sin embargo, una adición de 0.1% en peso del metal Misch conduce a los valores de cerio tanto como 0.015% en peso (la aleación JJ) en las aleaciones. En lugar del metal Misch, se agrega lantano a la aleación O. Ya que la aleación JJ es aceptable concluimos que son aceptables los contenidos finales del Elemento de Tierra rara hasta 0.015% en peso. Ya que los elementos de tierras raras se pierden comúnmente durante fusión de los contenidos de metal de tierras raras en el orden de mayor magnitud (0.15% en peso) en los materiales de carga (antes de fusión) debe ser aceptable.

El aluminio (Al) no es un ingrediente esencial de las aleaciones de esta invención. Sin embargo, este se utiliza en cantidades pequeñas en la mayoría de la forja, las superaleaciones de cobalto ayudan con la desoxidación, durante fusión. Así, todas las aleaciones experimentales estudiadas durante el desarrollo de este nuevo sistema de aleación contiene pequeñas cantidades de aluminio (hasta 0.41% en peso, la aleación H). El rango de aluminio usual para superaleaciones de cobalto es 0 a 0.5% en peso. La aceptabilidad de la aleación H indica que el rango usual para el aluminio en superaleaciones es aceptable aquí. De acuerdo con lo anterior el aluminio puede estar presente hasta 0.5% en peso.

El manganeso (Mn), similar a aluminio, se agrega comúnmente a las superaleaciones de cobalto en pequeñas cantidades, en este caso para el control de azufre. El rango de adiciones típicas hasta 1% en peso. Los niveles de manganeso hasta 0.92% en peso (la aleación H) se estudian durante el desarrollo de este nuevo sistema. Una vez de nuevo la aceptabilidad de la aleación H confirma que el rango típico para el manganeso en este tipo de aleación funcionará aquí. El manganeso puede estar presente hasta 1% en peso.

El silicio (Si) está presente normalmente (hasta 1% en peso) en superaleaciones de cobalto como una impureza en procesos de fusión. Los niveles hasta 0.97% en peso (la aleación H) se estudian durante el trabajo de desarrollo. Los datos indican que como en otras aleaciones de cobalto la silicio puede estar presente hasta 1% en peso.

Aunque presente en muchas superaleaciones de cobalto, el tungsteno (W) y molibdeno (Mo) no son ingredientes esenciales de las aleaciones de esta invención. De hecho, no se pretenden adiciones deliberadas de estos elementos. Sin embargo, es común para estos elementos contaminar los recubrimientos de los hornos durante campañas de superaleación de cobalto, y alcanza niveles de impureza durante la fusión de materiales libres de tungsteno y molibdeno. Así, los niveles de impureza de hasta 1% en peso de cada uno de los elementos pueden estar presentes en las aleaciones de esta invención.

La aleación aquí descrita se hará típicamente y se venderá en forma de lámina. Sin embargo, la aleación se puede producir y vender en forma de barra cuadrada, barra de placa, de varilla o tubo. El espesor de la lámina u otra forma típicamente estará entre 1 mm y 2 mm (0.04 pulgadas a 0.08 pulgadas).

Aunque he descrito ciertas realizaciones preferidas actuales de mi aleación se debe entender distintamente que la invención no se limita a sino que se puede realizar de varias formas dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims

1. Una aleación de cobalto que se puede forjar capaz de reforzamiento y nitridación de espesor que consiste del porcentaje en peso:

: 23 a 30% cromo

: 15 a 25% hierro

: 0.56 a 27.3% níquel

: 0.75 a 1.7% titanio

: 0.85 a 1.9% niobio, zirconio o una combinación de los mismos

: hasta 0.2% carbono

: hasta 0.015% boro

: hasta 0.015% elementos de tierras raras

: hasta 0.5% aluminio

: hasta 1% manganeso

: hasta 1% silicio

: hasta 1% tungsteno

: hasta 1% molibdeno, y

: cobalto de balance más impurezas

: en donde titanio + niobio es de 1.6 a 3.6%.

2. Una aleación de cobalto, que se puede forjar de la reivindicación 1 que consiste del porcentaje en peso:

: 23.6 a 29.5%. cromo

: 16.7 a 24.8% hierro

: 0.56 a 27.3% níquel

: 0.75 a 1.7% titanio

: 0.85 a 1.92% niobio

: hasta 0.2% carbono

: hasta 0.012% boro

: hasta 0.015% elementos de tierras raras

: hasta 0.5% aluminio

: hasta 0.92% manganeso

: hasta 0.97% silicio

: hasta 1% tungsteno

: hasta 1% molibdeno; y

: cobalto de balance más impurezas

: en donde titanio + niobio es de 1.6 a 3.6%.

3. La aleación de la reivindicación 1 en donde la aleación está en una forma forjada que tiene un espesor de hasta 2 mm.

4. La aleación de la reivindicación 1 en donde la aleación se ha sometido a un tratamiento de nitridación.

5. La aleación de la reivindicación 4 en donde el tratamiento de nitridación está comprendido de:

: calentar la aleación durante por lo menos 48 horas en una atmósfera de nitrógeno a una temperatura de 1,095ºC;

: luego calentar la aleación durante por lo menos 1 hora en una atmósfera de argón a 1,120ºC; y

: luego calentar la aleación durante por lo menos 2 horas en una atmósfera de argón a 1,205ºC.

6. Una aleación de cobalto que se puede forjar capaz de capaz de reforzamiento y nitridación de espesor que consiste del porcentaje en peso:

: 23 a 30% cromo

: 15 a 25% hierro

: 0.56 a 27.3% níquel por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de titanio, zirconio y hafnio tal que:

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: por lo menos un elemento seleccionado del grupo que consiste de vanadio, niobio, zirconio y tantalio tal que:

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: hasta 0.2% carbono

: hasta 0.015% boro

: hasta 0.015% elementos de tierras raras

: hasta 0.5% aluminio

: hasta 1% manganeso

: hasta 1% silicio

: hasta 1% tungsteno

: hasta 1% molibdeno, y

: cobalto de balance más impurezas

: en donde la aleación adicional satisface la siguiente relación composicional definida con cantidades elementales que están en términos de porcentaje en peso:

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7. La aleación de la reivindicación 6 en donde la aleación contiene el porcentaje en peso:

: 23.6 a 29% cromo

: 16.7 a 24.8% hierro

: 0.56 a 27.3% níquel

: 0.75 a 1.7% titanio

: 0.85 a 1.92% niobio

: hasta 0.92 a 1% magnesio, y

: hasta 0.97 a 1% silicio.

8. La aleación de la reivindicación 6 en donde el zirconio actúa como un sustituto durante por lo menos una porción del niobio sobre una base uno a uno.

9. La aleación de la reivindicación 6 en donde la aleación está en una forma forjada que tiene un espesor de hasta 2 mm.

10. La aleación de la reivindicación 6 en donde la aleación se ha sometido a un tratamiento de nitridación.

11. La aleación de la reivindicación 10 en donde el tratamiento de nitridación está comprendido de:

: calentar la aleación durante por lo menos 48 horas en una atmósfera de nitrógeno en una temperatura de 1,095ºC;