KR100264089B1 - Oxidation resistant low expansion superalloy - Google Patents

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KR100264089B1
KR100264089B1 KR1019930018768A KR930018768A KR100264089B1 KR 100264089 B1 KR100264089 B1 KR 100264089B1 KR 1019930018768 A KR1019930018768 A KR 1019930018768A KR 930018768 A KR930018768 A KR 930018768A KR 100264089 B1 KR100264089 B1 KR 100264089B1
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앤드류 헤크 카알
앤 무어 멜리사
프랭클린 스미스 주니어 다렌
이삭 스다인 래리
스코트 스미스 존
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스틴 에드워드 에이.
인코 알로이스 인터내셔날 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 중량비율로 26-50% 코발트, 20-40% 니켈, 20-35% 철, 4-10% 알루미늄, 0.5-5% 총니오븀과 1/2 탄탈륨, 1.5-10% 크롬, 0-1% 티타늄, 0-0.2% 탄소, 0-1% 구리, 0-2% 망간, 0-2% 실리콘, 0-8% 몰리브덴, 0-8% 텅스텐, 0-0.3% 붕소, 0-2% 하프늄, 0-2% 레늄, 0-0.3% 지르코늄, 0-0.5% 질소, 0-1% 이트륨, 0-1% 란타륨, 란타륨을 제외한 0-1%의 총 희토륨금속, 0-1% 세륨, 0-1% 마그네슘, 0-1% 칼슘, 0-4% 산화분산물과 불순물도 함유한다. 합금은 1010℃ 이하의 온도 또는 1066℃ 또는 1110℃와 융점사이의 온도에서 소둔처리하여 또한 788℃ 이상의 베타 침투온도에서 노화하여 내균열 증가성을 최적화한다.In the present invention, by weight ratio 26-50% cobalt, 20-40% nickel, 20-35% iron, 4-10% aluminum, 0.5-5% total niobium and 1/2 tantalum, 1.5-10% chromium, 0- 1% Titanium, 0-0.2% Carbon, 0-1% Copper, 0-2% Manganese, 0-2% Silicon, 0-8% Molybdenum, 0-8% Tungsten, 0-0.3% Boron, 0-2% Hafnium, 0-2% rhenium, 0-0.3% zirconium, 0-0.5% nitrogen, 0-1% yttrium, 0-1% lanthanum, 0-1% total rare earth metal except lanthanum, 0-1 It also contains% cerium, 0-1% magnesium, 0-1% calcium, 0-4% oxidative dispersion and impurities. The alloy is annealed at a temperature below 1010 ° C. or at a temperature between 1066 ° C. or 1110 ° C. and the melting point and also aged at beta penetration temperatures of 788 ° C. or higher to optimize crack resistance.

열팽창계수를 제어한 합금.Alloy with controlled thermal expansion coefficient.

Description

제어된 열팽창 초합금Controlled thermal expansion superalloy

제1도는 각 조성에 대해서 횡방향-종방향으로 측정된 538℃ 온도에서의 정적 균열성장을 보여주는 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing static crack growth at 538 ° C. measured transversely- longitudinally for each composition.

제2도는 균열성장속도에 미치는 Ni의 영향을 보여주기 위해 횡방향-종방향으로 측정된 538℃ 온도에서의 정적 균열성장을 보여주는 그래프이다. 열편 6, 12와 16은 1시간동안 1010℃에서 소둔처리 후, 공기냉각하고 788℃에서 16시간동안 제2열처리되고 노(furance)가 621℃로 냉각되고 이 온도에서 8시간동안 열처리되고 공기 냉각된다.FIG. 2 is a graph showing static crack growth at 538 ° C. temperature measured transversely to longitudinally to show the effect of Ni on crack growth rate. Pieces 6, 12 and 16 were annealed at 1010 ° C. for 1 hour, then air cooled and second heat treated at 788 ° C. for 16 hours, the furnace was cooled to 621 ° C., heat treated at this temperature for 8 hours and air cooled. do.

제3도는 응력세기 33에서 횡방향-종방향으로 상이한 크롬함량을 가지며 982℃에서 소둔처리된 합금에 대한 538℃의 정적 균열성장 그래프이다. 이 합금은 982℃에서 1시간 소둔처리하고 621℃로 냉각후 8시간동안 두었다가 다시 공기냉각한다.3 is the stress intensity 33 This is a static crack growth graph of 538 ° C. for an alloy annealed at 982 ° C. with different chromium contents in the transverse-longitudinal direction. The alloy was annealed at 982 ° C. for 1 hour, cooled to 621 ° C. for 8 hours, and then air cooled again.

제4도는 응력세기 33에서 횡방향-종방향으로 상이한 온도에서 소둔처리 및 제2열처리된 합금의 538℃의 정적 균열성장 그래프이다. 이 합금은 1시간 소둔처리후 공기냉각되었다. 도면에 표시된 온도에서 16시간 열처리하고, 노를 냉각하며 621℃에서 8시간동안 두었다가 공기 냉각한다.4 is the stress intensity 33 Static crack growth graph of 538 ° C. of annealing and second heat treated alloys at different temperatures in the transverse-longitudinal direction at. The alloy was air cooled after annealing for 1 hour. Heat-treated for 16 hours at the temperature indicated in the figure, the furnace is cooled and left for 8 hours at 621 ℃ and then air cooled.

제5도는 응력세기 33에서 횡방향-종방향으로 테스트된 샘플의 538℃에서 정적균열 성장속도에 크롬과 코발트 함량이 미치는 영향을 보여주는 그래프이다.5 is the stress intensity 33 Is a graph showing the effect of chromium and cobalt content on the static crack growth rate at 538 ° C of samples tested transversely to longitudinally at.

제6도는 1450℉(788℃) 미만에서 제2열처리된 재료의 경우 Ni 함량의 함수로서 da/dt에 소둔온도가 미치는 효과를 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the effect of annealing temperature on da / dt as a function of Ni content for a second heat treated material below 1450 ° F. (788 ° C.).

제7도는 da/dt, 균열평면 방향, 제2크리프속도, 소둔온도 및 형태학적 측면간의 관계를 보여주는 그래프.7 is a graph showing the relationship between da / dt, crack plane direction, second creep velocity, annealing temperature and morphological aspects.

제8도와 제8(a)도는 도시된 온도에서 한시간 소둔되고 도시된 온도에서 16시간 제2열처리되고 1150℉(621℃)까지 노가 냉각되고 8시간 유지했다가 공기냉각된 샘플의 k=30(33) 응력세기에서 27 내지 32% 니켈함량을 가지는 합금에 대해 1000℉(538℃) 균열 성장속도에 소둔 및 제2열처리가 미치는 효과를 보여주는 3차원 그래프이다.8 and 8 (a) show an annealing for one hour at the temperature shown and a second heat treatment for 16 hours at the temperature shown and k = 30 for an air cooled sample held at 1150 ° F. (621 ° C.) for 8 hours. (33 ) Three-dimensional graph showing the effect of annealing and second heat treatment on the 1000 ° F. (538 ° C.) crack growth rate for alloys with 27 to 32% nickel content at stress intensity.

제9도는 2100℃(1149℃) 용액으로 1시간 처리한 후 수냉한 열편(30)(표 3)에 관한 시간-온도-변환 그래프이다.FIG. 9 is a time-temperature-conversion graph for the hot-rolled piece 30 (Table 3) treated with 2100 ° C. (1149 ° C.) solution for 1 hour.

제10도는 합금 718,909와 크롬무함유 유사 합금에 비해서 장단 종방향으로 시험한 열편(30)(표 3)에 대한 538℃에서의 완전한 da/dt 균열성장 곡선이다.FIG. 10 is the complete da / dt crack growth curve at 538 ° C. for hot strips 30 (Table 3) tested in long and short longitudinal directions compared to alloy 718,909 and similar chromium free alloys.

본 발명은 열팽창 제어된 합금분야에 관계한다. 특히, 본 발명은 비교적 낮은 열팽창 계수를 갖는 3상, 감마, 감마프라임, 베타 초합금 분야에 관계한다.The present invention relates to the field of thermal expansion controlled alloys. In particular, the present invention relates to the three phase, gamma, gamma prime, beta superalloy fields having relatively low coefficients of thermal expansion.

3상 저 열팽창계수 합금은 공지되었다(EPO Patent Publication No. 433,072(´072) published June 19, 1991). ´072호는 낮은 열팽창 계수와 응력에 의해 가속화된 그레인 경계 산소 취성(SAGBO)에 대한 개선된 내성을 제공한다. ´072호의 합금은 탁월한 노치 파열강도, 저밀도, 또한 허용가능한 충격강도를 갖는다. ´072호 합금의 구체적인 응용분야는 시일, 링, 디스크, 압축기날과 케이싱 같은 터빈 엔진 주구조성분을 포함한다. 저열팽창계수 합금은 갑자기 고장나서는 안되며 밀접한 톨러런스(tolerance)를 갖는 구조 성분들의 분야에 사용된다.Three-phase low coefficient of thermal expansion alloys are known (EPO Patent Publication No. 433,072 ('072) published June 19, 1991). '072 offers improved resistance to grain boundary oxygen embrittlement (SAGBO) accelerated by low coefficient of thermal expansion and stress. The alloy of '072 has excellent notch burst strength, low density, and acceptable impact strength. Specific applications of Alloy 072 include turbine engine main components such as seals, rings, discs, compressor blades and casings. Low coefficient of thermal expansion alloys should not suddenly fail and are used in the field of structural components with close tolerances.

과거에는, 터빈엔진 제작자가 중요한 구조분야에 사용하기 위해 단지 노치연성을 갖는 합금을 요구하였다. 현재, 터빈엔진 제작자는 균열성장에 대해 내성을 갖는 합금을 필요로 한다. INCONEL합금 718(인코 알로이사의 등록상표)은 균열성장에 대해 탁월한 내성을 가진 터빈합금의 예이다. 균열성장에 대한 내성은 결함, 공극 및 균열이 없는 합금을 제공한다. 더욱이, 균열성장에 대한 내성은 고장전 검사에 의해 균열의 위치와 부품 수명을 예측할 수 있게 한다. 불행히도, 합금 718과 조합하여 사용될 저열팽창계수 초합금은 538℃(1000℉) 온도에서 균열성장 문제가 있다. ´072호 합금이 탁월한 노치 연성과 균열 개시에 대한 탁월한 내성을 제공하여도, 균열성장에 대해 향상된 내성을 갖는 합금이 더욱 요구된다.In the past, turbine engine manufacturers required alloys with only notch ductility for use in critical structural applications. Currently, turbine engine manufacturers need alloys that are resistant to crack growth. INCONEL Alloy 718 (registered trademark of Inco Alloys) is an example of a turbine alloy with excellent resistance to crack growth. Resistance to crack growth provides an alloy free of defects, voids and cracks. Moreover, resistance to crack growth makes it possible to predict crack location and component life by pre-failure inspection. Unfortunately, low thermal expansion coefficient superalloys to be used in combination with alloy 718 have crack growth problems at temperatures of 538 ° C. (1000 ° F.). Even though the '072 alloy provides excellent notch ductility and excellent resistance to crack initiation, more alloys with improved resistance to crack growth are needed.

INCOLOY 합금 909(인코알로이사 등록상표)는 낮은 열팽창 계수가 요구되는 분야에 이용된다. 저열팽창계수 (CTE)는 합금 718보다 적어도 10% 낮은 CTE를 제공하는 합금으로서 정의된다. 그러나, 합금 909가 저열팽창계수를 가지지만 합금 718의 균열성장에 대한 내성을 제공하지 못한다. 더욱이, 합금 909는 승온시 광대한 산화문제를 일으킨다. 909 및 다른 900계열 합금으로 제조된 터빈엔진 성분은 엔진 보수동안 주기적으로 교체해야 한다. 909 합금으로 제조된 성분들의 대체는 터빈엔진 전체 유지비용에 큰 비율을 차지한다. 내산화성과 함께 저열팽창성을 갖는 합금은 엔진보수 비용을 감소시킬 수 있다.INCOLOY alloy 909 (Incoalloy®) is used in applications where a low coefficient of thermal expansion is required. Low coefficient of thermal expansion (CTE) is defined as an alloy that provides at least 10% lower CTE than alloy 718. However, alloy 909 has a low coefficient of thermal expansion but does not provide resistance to crack growth of alloy 718. Moreover, alloy 909 causes extensive oxidation problems at elevated temperatures. Turbine engine components made from 909 and other 900 series alloys should be replaced periodically during engine maintenance. The replacement of components made from the 909 alloy accounts for a large proportion of the turbine engine's overall maintenance costs. Alloys with low thermal expansion along with oxidation resistance can reduce engine repair costs.

SAGBO 내성, 조절된 저열팽창계수, 노치 파열강도, 충격강도 및 감소된 밀도와 조합으로 균열성장에 대한 내성이 향상된 합금 제공이 본 발명의 목적이다.It is an object of the present invention to provide an alloy with improved resistance to crack growth in combination with SAGBO resistance, controlled low thermal expansion coefficient, notch rupture strength, impact strength and reduced density.

또다른 본 발명의 목적은 개선된 내산화성 및 안정성과 조합으로 저열팽창성을 가진 합금을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an alloy with low thermal expansion in combination with improved oxidation resistance and stability.

본 발명은 중량비율로 26-50% 코발트, 20-40% 니켈, 20-35%철, 4-10% 알루미늄, 0.5-5% 니오븀과 1/2 중량비율의 탄탈륨, 또한 1.5-10% 크롬을 함유한 조절된 저열팽계수의 합금을 제공한다. 덧붙여서, 본 합금은 0-1% 티타늄, 0-0.2% 탄소, 0-1% 구리, 0-2% 망간, 0-2% 실리콘, 0-8% 몰리브덴, 0-8% 텅스텐, 0-0.3 붕소, 0-2% 하프늄, 0-2% 레늄, 0-0.3% 지르코늄, 0-0.5% 질소, 0-1% 이트륨, 0-1% 란타늄, 란타늄 이외의 0-1%의 총희토류금속, 0-4% 세륨, 0-1% 마그네슘, 0-1% 칼슘, 0-4% 산화물 분산물과 부수적인 불순물을 함유하는 제어된 열팽창계수 합금을 제공한다. 이 합금은 1010℃ 이하의 온도 또는 1066℃ 또는 1110℃ 내지 용융온도에서 소둔처리하고 또한 788℃ 이상의 베타침전 온도에서 제2열처리하여 균열성장에 대한 내성이 최적화될 수 있다.In the present invention, by weight ratio 26-50% cobalt, 20-40% nickel, 20-35% iron, 4-10% aluminum, 0.5-5% niobium and 1/2 weight ratio tantalum, also 1.5-10% chromium It provides an alloy of controlled low thermal expansion coefficient containing. In addition, this alloy contains 0-1% titanium, 0-0.2% carbon, 0-1% copper, 0-2% manganese, 0-2% silicon, 0-8% molybdenum, 0-8% tungsten, 0-0.3 0-1% total rare earth metals other than boron, 0-2% hafnium, 0-2% rhenium, 0-0.3% zirconium, 0-0.5% nitrogen, 0-1% yttrium, 0-1% lanthanum, lanthanum, Provided is a controlled coefficient of thermal expansion alloy containing 0-4% cerium, 0-1% magnesium, 0-1% calcium, 0-4% oxide dispersion and incidental impurities. The alloy may be annealed at a temperature below 1010 ° C. or at 1066 ° C. or 1110 ° C. to a melt temperature and further subjected to a second heat treatment at a beta settling temperature of 788 ° C. or higher to optimize resistance to crack growth.

증가된 코발트 농도와 조합으로 소량의 크롬은 균열전파속도를 감소시킴이 밝혀졌다. 더욱이, 소둔, 베타 노화 및 두 번의 감마프레임 노화단계로 이루어진 4단계 열처리가 크롬이 존재할 경우 사용되어서 균열성장 및 항복강도를 최적화시켰다. 덧붙여서, 이 합금은 합금 718에 비해서 작동 온도범위에서 10% 이상의 CTE 감소를 가져온다.Small amounts of chromium in combination with increased cobalt concentrations have been found to reduce the crack propagation rate. Furthermore, a four step heat treatment consisting of annealing, beta aging and two gamma frame aging steps was used in the presence of chromium to optimize crack growth and yield strength. In addition, this alloy produces a CTE reduction of more than 10% over the operating temperature range compared to alloy 718.

26%-50% 코발트는 538℃ 온도에서 균열성장에 대한 내성을 증가시킨다(별도 언급이 없는 한 모든 조성은 중량비로서 표현된다). 50% 이상의 코발트는 파열강도를 저하시킨다. 20-40%의 니켈은 오스테나이트상을 안정화시킨다. 더욱이, 니켈은 합금의 실온 연성을 증가시킨다. 20-35% 철은 저열팽창계수를 제공하고 코발트나 니켈을 대체할 때 굴곡온도를 저하시킨다. 과잉의 철은 합금의 불안정성을 가져온다.26% -50% cobalt increases resistance to crack growth at temperatures of 538 ° C. (unless otherwise noted, all compositions are expressed as weight ratios). Cobalt more than 50% lowers the burst strength. 20-40% nickel stabilizes the austenite phase. Moreover, nickel increases the room temperature ductility of the alloy. 20-35% iron provides a low coefficient of thermal expansion and lowers the bending temperature when replacing cobalt or nickel. Excess iron results in instability of the alloy.

알루미늄은 베타상 형성을 촉진한다. 이 출원의 목적으로, 베타상은 Al-희박한 FeAl, CoAl과 NiAl에 기초하여 금속간상구조로 정렬 및 변환될 수 있는 Al-풍부한 상을 포함한다. 베타상은 실온이나 이보다 높은 온도에서 무질서해진다. 실온으로 냉각된 베타상 정렬은 고온응용시 일어나는 베타 정렬과는 다르다. 베타상은 응력에 의해 가속된 그레인 경계산화(SAGBO)에 대한 내성을 제공하는데 기여한다. 또한 베타상은 합금의 고온 가공성에 기여한다. 그외에도 알루미늄은 강도를 증가시키는 감마프라임상의 형성도 촉진한다. 베타상과 감마프라임상의 형태는 538℃에서 균열성장 속도를 부분적으로 제어하는 것으로 믿어진다. 최종으로 알루미늄은 합금의 밀도를 감소시키고 또한 표면 내산화성을 크게 개선한다.Aluminum promotes beta phase formation. For the purposes of this application, the beta phase includes Al-rich phases that can be aligned and converted to intermetallic structures based on Al-lean FeAl, CoAl and NiAl. The beta phase is disordered at room temperature or higher. Beta phase alignment cooled to room temperature differs from beta alignment that occurs with high temperature applications. The beta phase contributes to providing resistance to stress accelerated grain boundary oxidation (SAGBO). The beta phase also contributes to the high temperature workability of the alloy. In addition, aluminum also promotes the formation of gammaprime phases that increase strength. It is believed that the beta phase and the gamma prime phase partially control the crack growth rate at 538 ° C. Finally, aluminum reduces the density of the alloy and also greatly improves surface oxidation resistance.

고함량의 코발트와 조합으로 1.5 내지 10%의 비교적 소량의 크롬을 함유하면 고온에서 균열성장에 대한 내성이 증가된다. 크롬은 또한 열처리에 대한 반응을 개선하고 응력파열강도를 증가시킨다. 바람직하게는, 1.5-5% 크롬이 사용되어 굴곡온도 이상에서 약간의 CTE 증가와 약간의 굴곡 온도 저하를 가져온다. 크롬은 합금의 내크리이프성도 개선한다.Containing a relatively small amount of 1.5-10% chromium in combination with a high content of cobalt increases the resistance to crack growth at high temperatures. Chromium also improves the response to heat treatment and increases the stress rupture strength. Preferably, 1.5-5% chromium is used resulting in a slight increase in CTE and a slight decrease in flexion temperature above the flexion temperature. Chromium also improves the creep resistance of the alloy.

0.5-5% 니오븀은 고온에서의 인장강도 또한 고온 응력파열 강도를 증가시킨다. 니오븀은 또한 합금의 형태를 안정시키고 베타상을 강화시킨다.0.5-5% niobium increases the tensile strength at high temperatures and also the high temperature stress rupture strength. Niobium also stabilizes the shape of the alloy and strengthens the beta phase.

1%까지의 티타늄은 합금강도를 증가시킨다. 그러나 과량의 티타늄은 상-불안정성을 촉진한다. 탄소 첨가량은 최대 0.2%이다. 증가된 탄소는 응력파열강도를 약간 감소시킨다.Titanium up to 1% increases alloy strength. Excess titanium, however, promotes phase instability. The amount of carbon added is at most 0.2%. The increased carbon slightly reduces the stress rupture strength.

구리는 최고 1%이며 망간은 최고 2%까지이다. 실리콘은 2% 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 실리콘은 0.25% 이하일 때 응력파열 강도를 감소시키는 것으로 나타났다. 8%까지의 몰리브덴은 강도에 유리하고 내식성을 증대시킨다. 그러나, 몰리브덴은 밀도와 열팽창계수는 증가시킨다. 8%까지의 텅스텐은 밀도 및 열팽창계수를 희생시켜 응력파열강도를 증가시킨다고 밝혀졌다.Copper is up to 1% and manganese is up to 2%. It is desirable to keep the silicon at 2% or less. Silicon has been shown to reduce stress rupture strength when less than 0.25%. Molybdenum up to 8% favors strength and increases corrosion resistance. However, molybdenum increases the density and the coefficient of thermal expansion. Tungsten up to 8% has been found to increase stress burst strength at the expense of density and coefficient of thermal expansion.

붕소는 0.3%까지 존재할 수 있다. 과잉량의 붕소는 고온 전성과 용접성 문제를 일으킨다. 하프늄과 레늄은 모두 2%까지의 양으로 존재할 수 있다. 지르코늄은 최대 0.3%까지 존재한다. 지르코늄은 고온 전성에 악영향을 미칠 수 있다. 이트륨, 탄탈륨과 세륨은 1%까지의 양으로 존재할 수 있다. 다른 희토류 금속은 최대 1%까지 존재할 수 있다. 이트륨, 란타늄, 세륨과 희토류 금속은 내산화성을 증가시키는 것으로 예측된다. 마그네슘, 칼슘, 또한 기타 탈산화제와 전성화제를 1%까지 함유할 수 있다. 혹은, 이트리아, 알루미나 또한 지르코니아 같은 산화물 분산물을 4%까지의 양으로 사용할 수 있다. 바람직하게는, 산화물 분산물이 기계적인 합금 형성 방법에 의해 첨가된다.Boron may be present up to 0.3%. Excess boron causes high temperature malleability and weldability problems. Both hafnium and rhenium can be present in amounts up to 2%. Zirconium is present up to 0.3%. Zirconium can adversely affect high temperature malleability. Yttrium, tantalum and cerium may be present in amounts up to 1%. Other rare earth metals may be present up to 1%. Yttrium, lanthanum, cerium and rare earth metals are expected to increase oxidation resistance. It may contain up to 1% magnesium, calcium and other deoxidants and emollients. Alternatively, oxide dispersions such as yttria, alumina or zirconia can be used in amounts up to 4%. Preferably, the oxide dispersion is added by a mechanical alloy forming method.

표 1은 본 발명의 조성을 나타낸다. 표 1은 특정된 두 값 사이의 모든 범위를 나타낸다. 예컨대, 합금은 28-40% Co, 25-30% Ni, 4.5-6% Al, 0.75-3.5% Nb와 1.5-5% Cr을 포함할 수 있다.Table 1 shows the composition of the present invention. Table 1 shows all ranges between the two specified values. For example, the alloy may comprise 28-40% Co, 25-30% Ni, 4.5-6% Al, 0.75-3.5% Nb and 1.5-5% Cr.

[표 1]TABLE 1

하기의 표 2는 538℃에서 균열성장에 대한 탁월한 내성을 제공하는 것으로 믿어지는 본 발명의 유리한 범위를 나타낸다.Table 2 below shows the advantageous range of the invention believed to provide excellent resistance to crack growth at 538 ° C.

[표 2]TABLE 2

aCu + Mn + Si ≤ 1.5aCu + Mn + Si ≤ 1.5

bMo + W ≤ 5bMo + W ≤ 5

cCu + Mn + Si ≤ 1cCu + Mn + Si ≤ 1

표 3은 본 발명 합금에서 테스트된 조성목록을 포함한다.Table 3 contains a list of compositions tested in the alloy of the present invention.

표 4는 표 3의 조성에 순차적으로 기재한 열편의 번호를 보여준다. 이 명세서의 모든 조성은 별도의 언급이 없는 한 중량 퍼센트로 표시한다. 표 4는 여러 함량의 니켈, 코발트, 크롬과 니오븀을 함유하며 철은 27.5%로 알루미늄은 5.4%로 유지한 열편을 보여준다.Table 4 shows the numbers of the segments which are listed sequentially in the composition of Table 3. All compositions in this specification are expressed in weight percent unless otherwise noted. Table 4 shows the lobes containing various amounts of nickel, cobalt, chromium and niobium, with 27.5% iron and 5.4% aluminum.

[표 3]TABLE 3

[표 3a]TABLE 3a

[표 4]TABLE 4

AC = 공기냉각AC = air cooling

FC = 노냉각FC = furnace cooling

표 5는 표 4에 나타난 각종 합금의 실온 기계적 성질을 제공한다.Table 5 provides the room temperature mechanical properties of the various alloys shown in Table 4.

[표 5]TABLE 5

표 5는 3% 니오븀 함유한 모든 재료의 강도와 연성은 기체 터빈엔진 용도를 만족시키는 것으로 나타난다. 실온강도로서 최소치는 690 MPa(100Ksi) 0.2% 항복강도이고 실온 연성도로서 최소치는 10% 신장율이다. 더 바람직한 것은 실온에서 0.2% 항복강도가 825 MPa(120Ksi) 정도인 경우이다. 4% 니오븀으로 합금의 강도는 증가하는데 연성은 감소된다. 크롬은 강도에 대해 큰 영향은 미치지 않고 3,5% 이상의 크롬을 함유하면 연성도가 감소한다.Table 5 shows that the strength and ductility of all materials containing 3% niobium satisfy gas turbine engine applications. The minimum at room temperature is 690 MPa (100 Ksi) 0.2% yield strength and the minimum at room temperature ductility is 10% elongation. More preferred is 0.2% yield strength at room temperature of about 825 MPa (120 Ksi). At 4% niobium, the strength of the alloy increases, but the ductility decreases. Chromium does not have a significant effect on strength, and ductility decreases if it contains more than 3,5% chromium.

표 6은 704℃에서 제공된 표 4의 합금의 기계적 성질을 보여준다.Table 6 shows the mechanical properties of the alloy of Table 4 provided at 704 ° C.

[표 6]TABLE 6

승온시, 모든 합금의 강도와 연성도는 허용가능하다. 보통 승온강도 최소치는 590 MPa(85Ksi) 0.2% 항복강도(704℃)이고 승온 연성도 최소치는 15% 신장율(704℃)이다. 니켈 함량이 증가하면 승온시 인장강도에 큰 효과가 있다. 일반적으로, 크롬과 니오븀은 승온특성에 어느 정도 유리하다.At elevated temperatures, the strength and ductility of all alloys are acceptable. Normally, the minimum elevated temperature is 590 MPa (85 Ksi) 0.2% yield strength (704 ° C) and the elevated temperature ductility minimum is 15% elongation (704 ° C). Increasing the nickel content has a great effect on the tensile strength at elevated temperatures. In general, chromium and niobium are somewhat advantageous in temperature rising properties.

표 7은 승온시 크리프(ASTM E-139)에 대한 Cr-Nb-Ni의 효과를 제공한다.Table 7 provides the effect of Cr-Nb-Ni on creep at elevated temperatures (ASTM E-139).

[표 7]TABLE 7

2% 크롬을 첨가하면 크롬 무함유 합금과 비교할 때 100 내지 400% 까지 0.2% 변형에 도달하는 시간을 증가시킬 수 있다. 게다가 제2크리프 속도는 2% 이상의 크롬을 함유한 물질에서 수배 감소한다. 니켈과 니오븀을 증가시키면 크리프 성질에 공동상승적 효과를 준다. 33% 니켈함유 물질에 4% 니오븀을 첨가하면 0.2% 변형에 걸리는 시간이 길어지고 제2크리프 속도는 감소된다. 바람직한 크리프 변수는 0.2% 변형에 15시간 이상 또한 제2크리프 속도는 5 × 10-5m/hr 이하로 되는 것이다. 표 8은 Charpy V-노치 충격 에너지에 대한 크롬-니오븀 및 니켈의 효과를 나타낸다.Adding 2% chromium may increase the time to reach 0.2% strain by 100-400% compared to chromium-free alloys. In addition, the second creep rate is reduced several times in materials containing more than 2% chromium. Increasing nickel and niobium have a synergistic effect on creep properties. Adding 4% niobium to the 33% nickel-containing material lengthens the 0.2% strain time and reduces the second creep rate. Preferred creep parameters are at least 15 hours in 0.2% strain and the second creep speed is below 5 × 10 −5 m / hr. Table 8 shows the effect of chromium-niobium and nickel on Charpy V-notch impact energy.

[표 8]TABLE 8

상기의 실온 충격에너지는 낮으나 터빈 응용분야에는 적합하다. 상기의 충격에너지는 INCOLOY 합금 909와 등가이다. INCOLOY합금 909은 터빈제조분야에 성공적으로 사용된다. 니켈 증가는 충격에너지를 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 크롬효과는 중요치 않으며 4% 니오븀은 충격에너지를 크게 저하시킨다. 합금 5N.m 이상, 특히 10M.m 이상의 실온 CVN 충격에너지를 갖는 것이 바람직하다.The room temperature impact energy is low but suitable for turbine applications. The impact energy is equivalent to INCOLOY alloy 909. INCOLOY Alloy 909 has been successfully used in turbine manufacturing. Increasing nickel has been found to increase impact energy. The chromium effect is not critical and 4% niobium significantly reduces the impact energy. It is preferred to have a room temperature CVN impact energy of at least 5 Nm, in particular at least 10 Mm.

표 9는 여러 온도에서의 열팽창계수에 대한 크롬, 니켈 및 니오븀의 효과를 보여준다.Table 9 shows the effect of chromium, nickel and niobium on the coefficient of thermal expansion at various temperatures.

[표 9]TABLE 9

굴곡온도 이하에서 CTE는 0 내지 2% 크롬을 첨가할 때 0.9㎛/m/℃ 만큼 감소한다. 굴곡온도 이상의 온도에서 합금은 강자성 작용과 함께 CTE 증가를 나타낸다. 2 내지 4% 크롬은 굴곡온도 이하의 강자성 범위에서 열팽창계수에 거의 영향을 미치지 않는다. 그러나, 크롬은 굴곡온도 이상에서는 CTE에 큰 영향을 준다. 그러나 코발트는 굴곡온도를 증가시키는 경향이 있다.Below the bending temperature, the CTE decreases by 0.9 μm / m / ° C. when 0-2% chromium is added. At temperatures above the flexural temperature, the alloy shows an increase in CTE with ferromagnetic action. 2-4% chromium has little effect on the coefficient of thermal expansion in the ferromagnetic range below the bending temperature. However, chromium has a significant effect on CTE above flexural temperatures. Cobalt, however, tends to increase the bending temperature.

합금의 CTE는 합금 718보다 10% 이상 낮으며 649℃에서 13.6㎛/m/℃ 미만이다. 본 발명의 합금에서 CTE 10% 감소와 함께 INCONEL 합금 718의 굴곡온도와 기울기를 일치시키는 것이 많은 기체 터빈 디자인에서 바람직하다. 4% 크롬함유 합금의 경우, CTE는 316℃에서 25% 낙고 427℃에서 21% 낮고 649℃에서 13% 낮다. 3% 크롬함유 합금의 경우 CTE는 316℃에서 26% 낮고 427℃에서 23% 낮고 649℃에서는 16% 낮다. 기울기가 INCONEL 합금 718의 기울기와 정확하게 일치하지 않아도 기울기는 본 발명의 합금을 합금 718과 조합하여 사용할 때 공정상의 장점을 제공하기에 충분하다. 4% 크롬 첨가로 인해 저 굴곡온도를 가진 합금조차도 기체 터빈엔진에 적합한 굴곡온도를 갖는다. 굴곡온도 이상의 온도에서 열팽창률은 크게 증가한다.The CTE of the alloy is at least 10% lower than alloy 718 and less than 13.6 μm / m / ° C. at 649 ° C. It is desirable in many gas turbine designs to match the bending temperature and slope of INCONEL alloy 718 with a 10% reduction in CTE in the alloy of the present invention. For 4% chromium-containing alloys, CTE is 25% lower at 316 ° C and 21% lower at 427 ° C and 13% lower at 649 ° C. For 3% chromium-containing alloys, the CTE is 26% lower at 316 ° C, 23% lower at 427 ° C, and 16% lower at 649 ° C. Although the slope does not exactly match the slope of INCONEL alloy 718, the slope is sufficient to provide process advantages when using the alloy of the present invention in combination with alloy 718. Due to the addition of 4% chromium, even alloys with low bending temperatures have a suitable bending temperature for gas turbine engines. At temperatures above the flexural temperature, the coefficient of thermal expansion increases significantly.

다양한 Ni, Co 및 Cr 중량비 조합에 대한 CTE를 예측하기 위해서 27 Fe, 5.5Al과 3 Nb를 함유하는 합금에 대해 316℃에서 CTE를 상관시키는 선형회귀분석 모델이 수식화 된다. 이 모델의 단위는 ㎛/m/℃이고 다음과 같다:In order to predict CTE for various Ni, Co and Cr weight ratio combinations, a linear regression model is formulated to correlate CTE at 316 ° C for alloys containing 27 Fe, 5.5Al and 3 Nb. The unit of this model is μm / m / ° C. and is as follows:

CTE316℃= 3.64 + 0.007(Co)(Ni) - 0.281(Cr) + 0.045(Cr)CTE 316 ° C = 3.64 + 0.007 (Co) (Ni)-0.281 (Cr) + 0.045 (Cr)

CTE649℃= 12.58 + 0.099(Cr) + 0.047(Cr) - 0.022(Co)CTE 649 ° C = 12.58 + 0.099 (Cr) + 0.047 (Cr)-0.022 (Co)

24-28% 철에 대하여 상기 식의 예측도가 우수함을 실험으로 안다. 니켈함량에 따라, 합금은 37%까지의 코발트와 10%까지의 크롬을 함유하며 CTE은 합금 718보다 10% 낮게 유지한다.It is experimentally found that the predictability of the above formula is excellent for 24-28% iron. Depending on the nickel content, the alloy contains up to 37% cobalt and up to 10% chromium and the CTE is kept 10% lower than alloy 718.

649℃ 모델은 코발트 농도에 따라 5, 5.5와 6% 크롬까지로 승온시 최선의 작동을 위해 크롬최대 함량을 제한한다. 굴곡온도가 초과되지 않는 경우에서, 크롬량 증가는 원하는 값의 CTE율을 제공한다. 표 10은 내식성에 대한 소량 크롬의 효과를 보여준다.The 649 ° C model limits the maximum chromium content for best operation at elevated temperatures of up to 5, 5.5 and 6% chromium, depending on the cobalt concentration. In cases where the bending temperature is not exceeded, increasing the amount of chromium gives the desired CTE rate. Table 10 shows the effect of small amounts of chromium on corrosion resistance.

[표 10]TABLE 10

주의 : 1. 전체조성은 표 3 참조Note: 1. Overall composition, see Table 3.

2. ASTM B117-85에 따라 35℃에서 720시간 노출시켜 염분무실험시행2. Conduct salt spray test by exposing 720 hours at 35 ℃ according to ASTM B117-85

3% 크롬함유 물질은 ASTM B117-85에 따른 염분무 실험에서 일어나는 부식을 없애는 것으로 발견되었다. 그러나, 1% 크롬만 첨가할 경우 점부식을 가속시킨다. 3% 크롬함유 물질의 부식율은 1% 크롬함유 합금에 비해서 탁월하게 INCOLOY 합금 909 보다 훨씬 개선된다. 몰리브덴은 염분무 저항성을 위해 크롬을 일부 또는 전체적으로 대체할 수 있다.3% chromium-containing materials have been found to eliminate corrosion that occurs in salt spray experiments according to ASTM B117-85. However, addition of only 1% chromium accelerates the point corrosion. The corrosion rate of the 3% chromium-containing material is superior to that of the INCOLOY alloy 909 compared to the 1% chromium-containing alloy. Molybdenum can replace some or all of chromium for salt spray resistance.

표 11은 정적 균열수명(538℃에서)에 대한 크롬, 니오븀과 니켈의 영향을 포함한다.Table 11 contains the effects of chromium, niobium and nickel on static crack life (at 538 ° C).

[표 11]TABLE 11

PCF = 사전-균열PCF = pre-crack

538℃ 온도에서 INCOLOY 합금 907과 909 같은 합금은 균열에 대한 민감성이 크다.At 538 ° C, alloys such as INCOLOY alloys 907 and 909 are highly susceptible to cracking.

파괴시간 또는 압축인장하중 균열수명은 1 내지 2배 개선된다. 균열 수명 증가는 저니켈농도 및 증가된 코발트 농도의 합금에서 특히 크다. 니오븀은 고니켈 합금에서 다소 부정적인 영향을 혹은 무영향을 제공하는 것으로 나타난다. 4% 니오븀과 27% 니켈 함유 합금의 사전-균열편은 실온에서 부서지기 쉬움을 보여준다. 본 발명의 합금은 초기 응력세기 27과 538℃ 온도에서 10시간동안의 균열수명을 갖는다. 더 바람직하게는 상기 조건에서 균열수명이 20시간인 것이다.Break time or compressive tensile load crack life is improved by 1-2 times. The increase in crack life is particularly significant for alloys of low nickel concentrations and increased cobalt concentrations. Niobium appears to provide somewhat negative or no effect in high nickel alloys. Pre-cracks of 4% niobium and 27% nickel containing alloys show brittleness at room temperature. The alloy of the present invention had an initial stress strength of 27 And crack life for 10 hours at 538 ° C. More preferably, the crack life is 20 hours under the above conditions.

표 12는 538℃에서 정적 균열성장속도에 대한 크롬, 니오븀 및 니켈의 영향을 보여준다.Table 12 shows the effect of chromium, niobium and nickel on static crack growth rate at 538 ° C.

[표 12]TABLE 12

VT = 취소된 테스트VT = Canceled Test

표 12는 2% 이상의 크롬을 함유한 합금의 정적 균열성장률이 1 내지 2배 감소됨을 보여준다. 30% 이하 니켈을 함유하는 합금은 특히 균열성장에 대한 내성이 있다. 27% 니켈을 함유하는 합금의 균열성장속도는 종래의 열처리된 합금 718의 균열성장률과 같다. 제1도에 있어서, 합금의 균열성장에 대한 내성은 2% 이상의 크롬을 함유함으로써 1 내지 2배 개선된다. ´072의 합금은 특정 구조 분야에서 필요한 것보다 더 적은 결함 또는 손상한계를 가진다. 2% 이상의 크롬을 함유하는 본 발명의 합금은 합금 718의 수준이다. 사실, 50까지의 응력세기에서 어떤 합금은 합금 718보다 더 큰 균열성장에 대한 내성을 갖는다.Table 12 shows that the static crack growth rate of alloys containing more than 2% chromium is reduced by 1-2 times. Alloys containing less than 30% nickel are particularly resistant to crack growth. The crack growth rate of the alloy containing 27% nickel is equal to the crack growth rate of conventional heat treated alloy 718. In FIG. 1, the resistance to crack growth of the alloy is improved 1 to 2 times by containing 2% or more of chromium. The alloy of ´072 has fewer defects or damage limits than are needed in certain structural applications. The alloy of the present invention containing at least 2% chromium is at the level of alloy 718. In fact, 50 At stress levels up to some alloys are more resistant to crack growth than alloy 718.

특히 제2도는 니켈 감소 및 코발트 증가가 균열성장에 대한 내성에 미치는 유리한 효과를 보여준다. 니켈을 33%에서 27%로 감소시키고 코발트는 28%에서 34%로 증가시키면 균열 성장에 대한 내성이 향상된다. 특히 2.9% Cr과 27% Ni, 34% Co과 28% Fe 함유한 열편 16은 균열성장에 대한 내성이 유리하다.In particular, FIG. 2 shows the beneficial effect of reducing nickel and increasing cobalt on resistance to crack growth. Reducing nickel from 33% to 27% and cobalt from 28% to 34% improves resistance to crack growth. Particularly, cracks 16 containing 2.9% Cr, 27% Ni, 34% Co, and 28% Fe have good resistance to crack growth.

표 13은 비교를 위한 ´072의 크롬 무함유 합금을 보여준다.Table 13 shows the chromium-free alloy of '072 for comparison.

[표 13]TABLE 13

PCF = 사전-균열PCF = pre-crack

표 13의 조성물은 중량백분율로 0.02 크롬과 함께 33Ni-31Co-27Fe-5.3Al-3.0N을 함유한다. 표 11의 합금의 균열성장률은 합금 718보다 훨씬 크다. 열처리는 균열성장률에 큰 영향을 주지 않는다.The composition in Table 13 contains 33Ni-31Co-27Fe-5.3Al-3.0N with 0.02 chromium by weight percentage. The crack growth rate of the alloys in Table 11 is much higher than that of alloy 718. Heat treatment does not significantly affect the crack growth rate.

표 14는 538℃에서 정적균열 성장률에 대한 다양한 열처리 효과를 보여준다.Table 14 shows the effects of various heat treatments on the static crack growth rate at 538 ° C.

[표 14]TABLE 14

응력세기Stress intensity

다른 열처리 :1010℃Other heat treatment: 1010 ℃

788℃ 33 4.2 × 10-5 788 ° C 33 4.2 × 10 -5

55 4.2 × 10-4 55 4.2 × 10 -4

1066℃1066 ℃

899℃/4* 33 2.1 × 10-5 899 ℃ / 4 * 33 2.1 × 10 -5

55 2.5 × 10-4 55 2.5 × 10 -4

합금 718 33 1.3 × 10-5 Alloy 718 33 1.3 × 10 -5

55 4.2 × 10-5 55 4.2 × 10 -5

*899=/4h FC(38℃/h) to 621℃/8h, AC* 899 = / 4h FC (38 ℃ / h) to 621 ℃ / 8h, AC

표 14의 조성물은 중량백분율로 34 Ni-30 Co-24 Fe-5.4 Al-3.1 Cr-3.0 Nb을 함유한다. 표 13의 합금과 대조적으로, 3% 크롬함유 합금은 열처리로 긍정적인 영향을 받는다. 제3도에 있어서, 소둔 및 노화처리한 본 발명 합금의 균열성장률은 합금 718의 성장률에 필적할 만큼 개선된다. ´072의 합금 균열성장률은 너무 커서 열처리로는 충분히 개선할 수가 없다.The composition in Table 14 contains 34 Ni-30 Co-24 Fe-5.4 Al-3.1 Cr-3.0 Nb in weight percent. In contrast to the alloys of Table 13, 3% chromium-containing alloys are positively affected by heat treatment. In FIG. 3, the crack growth rate of the alloy of the present invention subjected to annealing and aging is improved to match that of alloy 718. The alloy crack growth rate of ´072 is so large that it cannot be sufficiently improved by heat treatment.

본 발명의 합금은 3상 구조를 갖는다. 주요 매트릭스는 오스테나이트 면심입방 또는 감마상이다. 베타상은 SAGBO 내성을 제공한다. 감마상은 감마 프라임상 침전에 의해 강화된다. 제4도에서, 고수둔온도후 균열성장에 대한 내성은 노화온도를 증가시키고 β상 침전 열처리에 의해 개선된다. 베타상은 1090℃(2000℉) 미만의 어닐링 온도에서 형성된다. 베타상은 750-1000℃(1382-1832℉)에서 더 많이 형성된다. 고온 노화처리는 고온 납땜후 특히 유용하다. 베타상 침전 열처리는 균열성장률 감소에 기여하는 것으로 믿어진다. 노화온도와 냉각경로 예컨대 여러 온도에서 노열처리간의 냉각을 결합시키면 감마프라임 강화상의 형태를 주로 제어할 수 있다.The alloy of the present invention has a three phase structure. The main matrix is austenitic cubic or gamma phase. Beta phase provides SAGBO resistance. The gamma phase is enhanced by the gamma prime phase precipitation. In FIG. 4, the resistance to crack growth after high annealing temperature is improved by increasing the aging temperature and by β phase precipitation heat treatment. The beta phase is formed at annealing temperatures of less than 1090 ° C. (2000 ° F.). Beta phases are formed more at 750-1000 ° C (1382-1832 ° F). High temperature aging is particularly useful after high temperature soldering. Beta phase precipitation heat treatment is believed to contribute to reduced crack growth rate. Combining aging and cooling paths, eg cooling between furnace treatments at different temperatures, can primarily control the shape of the gamma prime strengthening phase.

표 15는 균열성장률에 대한 Cr, Ni 소둔 및 노화의 영향을 보여준다.Table 15 shows the effect of Cr, Ni annealing and aging on crack growth rate.

[표 15]TABLE 15

주의caution

1) 718 da/dt 밴드내의 da/dt율은 굵은선으로 나타낸다.1) The da / dt rate in the 718 da / dt band is represented by a thick line.

2) 소둔 : /1h, AC2) Annealed: / 1h, AC

3) 노화 : /16h, 노냉각 621℃/8h, AC3) Aging: / 16h, furnace cooling 621 ℃ / 8h, AC

4) 완곡한 da/dt 대 응력세기 곡선에서 나온 da/dt 데이터4) da / dt data from curved da / dt versus stress intensity curve

5) 시험편은 압착인장 시험편으로 7.62㎜ 두께 × 24.4㎜ 너비, ASTM E647에 따라 1.27㎜ 깊이로 사전균열5) The test piece is a crimped tensile test piece, 7.62 mm thick × 24.4 mm width, precracked to 1.27 mm depth according to ASTM E647.

6) VT = 취소된 테스트6) VT = Canceled Test

표 15의 데이터는 균열성장률에 대한 크롬의 긍정적인 효과를 확인시켜준다. 더욱이 니켈함량 감소는 균열성장률 감소를 가져온다. 조성변화에 추가적으로 소둔온도와 노화온도 역시 균열성장에 대한 내성을 높이도록 조절될 수 있다. 본 발명 합금의 균열성장양태는 합금속에 침투된 상의 형태, 부피 백분율, 위치 등에 의해 좌우된다. 침전물이 그레인 경계에 존재할 때 더 적은 비율의 구형 베타상이 필요하다. 베타 정렬과 변환은 균열성장에 대한 내성에 역할을 할 수 있다.The data in Table 15 confirm the positive effects of chromium on crack growth rates. Furthermore, the reduction in nickel content leads to a decrease in crack growth rate. In addition to the composition change, the annealing temperature and aging temperature can also be adjusted to increase the resistance to crack growth. The crack growth aspect of the alloy of the present invention depends on the shape, volume percentage, position, etc. of the phase infiltrated into the alloy. A smaller proportion of the spherical beta phase is needed when the precipitate is at the grain boundaries. Beta alignment and conversion can play a role in resistance to crack growth.

제5도에서, 코발트 농도와 크롬농도는 균열성장률에 크게 영향을 준다. 제5도의 데이터는 24.5 내지 27.5% Fe와 27 내지 34% Ni 함유한 합금에 기초한다. 모든 합금은 1010℃에서 1시간동안 소둔하고, 공기 냉각하고, 778℃에서 16시간동안 노화하고 공기냉각한다. 제7도는 극소량의 크롬과 고농도 코발트가 결합하면 균열 성장에 대한 내성을 개선할 수 있음을 보여준다. 바람직하게는, 본 발명 합금이 응력세기 33에서 또한 538℃ 온도에서 1 × 10-4㎜/s 이하이면 더욱 좋다.In FIG. 5, cobalt concentration and chromium concentration greatly influence the crack growth rate. The data in FIG. 5 is based on alloys containing 24.5 to 27.5% Fe and 27 to 34% Ni. All alloys are annealed at 1010 ° C. for 1 hour, air cooled, aged at 778 ° C. for 16 hours and air cooled. 7 shows that the combination of trace amounts of chromium and high cobalt can improve resistance to crack growth. Preferably, the alloy of the present invention has a stress strength of 33 In addition, it is more preferable if it is 1x10 <-4> mm / s or less at the temperature of 538 degreeC.

제6도에서, 니켈함량 감소는 감마-프라임 침전 열처리한 합금의 균열성장률을 낮춘다. 최대성장률은 1900℉(1038℃) 내지 2000℉(1093℃) 소둔온도 뒤에 일어난다. 최소성장률은 1800℉(982℃) 또는 2050℉(1121℃) 근처의 소둔온도에서 일어난다.In FIG. 6, the nickel content reduction lowers the crack growth rate of the gamma-prime precipitation heat treated alloy. Maximum growth rates occur after 1900 ° F. (1038 ° C.) to 2000 ° F. (1093 ° C.) annealing temperatures. Minimum growth rates occur at annealing temperatures around 1800 ° F (982 ° C) or 2050 ° F (1121 ° C).

Ni 효과는 매우 높지만 특히 재료를 1900℉ 내지 2000℉(1038 내지 1093℃)에서 소둔처리할 때 그러하다. 27% 이하의 니켈 함량은 탁월한 da/dt 내성과 균열개시에 대한 내성을 제공한다. 24% 함유 열편은 상한 균열정지를 보여주는데, 이것은 균열성장률 측정력을 손상시킨다(제6도의 그래프는 시험중 균열성장이 정지된 이유를 설명할 수 없는 최대 균열 성장률이다). 그러나 24% Ni 함유 합금은 감소된 안정도, RTT 강도 및 연성을 가지며 고연성도일 경우에 응력 파열수명이 저하된다. 그러나 24% Ni 함유합금의 경우에 기계적 성질에서 이러한 감소는 몇 가지 응용분야에서 감수할 수 있다. 더욱이 일부 분야에서 성질의 최적 조합을 위해 24% 이상의 니켈이 합금이 추천된다.The Ni effect is very high, but especially when the material is annealed at 1900 ° F to 2000 ° F (1038 to 1093 ° C). Nickel content below 27% provides excellent da / dt resistance and resistance to crack initiation. The cracks containing 24% show an upper crack stop, which impairs the crack growth rate measurement force (the graph in FIG. 6 is the maximum crack growth rate that cannot explain why the crack growth was stopped during the test). However, 24% Ni-containing alloys have reduced stability, RTT strength and ductility, and at high ductility, stress rupture life is reduced. However, for 24% Ni-containing alloys this reduction in mechanical properties can be tolerated in some applications. Moreover, in some applications more than 24% nickel alloys are recommended for optimal combination of properties.

소둔온도 및 Ni 함량과 da/dt 상관관계는 da/dt 내성에 기여하지 않는 노화열처리에 대한 것이다. 따라서 이 그래프는 1900℉ 소둔일 때 최적의 니켈 함량은 26% 내지 29% 사이임을 보여주고 1800℉(982℃) 또는 2050℉(1121℃) 소둔과 저온 노화처리가 수행될 경우에 Ni 함량은 최대 34%까지이다.The annealing temperature and the Ni content and da / dt correlations are for aging heat treatments that do not contribute to da / dt resistance. Therefore, this graph shows that the optimum nickel content is between 26% and 29% at 1900 ° F annealing and the maximum Ni content when 1800 ° F (982 ° C) or 2050 ° F (1121 ° C) annealing and low temperature aging treatment are performed. Up to 34%.

Co 함량을 감소시키고 Ni을 증가시키면 베타상의 감소로 감마프라임을 안정화시키거나, 어떤 경우 베타상 구조와 조성을 변화시켜 내 크리이프성을 증가시키거나 또는 그레인 경계 산소확산을 도와주거나 이 두 가지를 모두 행할 수 있다.Reducing the Co content and increasing Ni stabilizes the gamma prime by reducing the beta phase, or in some cases by changing the beta phase structure and composition to increase creep resistance, or aid in grain boundary oxygen diffusion, or both. Can be.

열편(30)은 약 4,000㎏ 진공 유도 응용 및 진공 아아크 재용융 이곳으로 부터 수득된다. 제7도에서, 2″(5.08㎝) 두께 × 4″(10.16㎝) 높이 × 28″(71.12㎝) OD의 열편(30)으로 된 엔진링이 테스트되고, 소둔처리, 1400℉(760℃)에서 12시간동안 노화되고, 1150℉(621℃)로 8시간동안 노냉각후 공기냉각된다.The flake 30 is obtained from about 4,000 kg vacuum induction application and vacuum arc remelting here. In FIG. 7, an engine ring of ten pieces 30 of 2 ″ (5.08 cm) thick × 4 ″ (10.16 cm) high × 28 ″ (71.12 cm) OD was tested, annealed, 1400 ° F. (760 ° C.) Aged for 12 hours at 1150 DEG F. (621 DEG C.), followed by air cooling for 8 hours.

제2크리이프 속도는 소둔온도 증가시 감소하며 내크리이프성 초합금의 경우 1950℉(1066℃) 까지이다. 크리이프 속도 감소와 예상한대로 긴횡방향 평면에서 da/dt 율이 증가된다. 그러나 짧은 횡방향 평면의 da/dt는 소둔온도가 1950℉(1066℃) 초과할 때까지 변하지 않았고 이 온도에서 크리프 속도가 증가되어 긴 횡방향 평면의 da/dt와 동일해진다.The second creep rate decreases with increasing annealing temperature and is up to 1950 ° F (1066 ° C) for creep resistant superalloys. The creep rate decreases and the da / dt rate increases in the long transverse plane as expected. However, the da / dt in the short transverse plane did not change until the annealing temperature exceeded 1950 ° F. (1066 ° C.) and at this temperature the creep rate was increased to equal the da / dt in the long transverse plane.

1950℉(1066℃) 소둔처리로 최소 값에 도달한 후 크리이프 속도는 2000℉(1093℃)와 2050℉(1139℃) 소둔시 증가한다. 긴 횡방향 평면 da/dt는 동일 소둔시 감소한다. 짧은 횡방향 da/dt는 역시 2050℉(1139℃) 소둔시 감소한다.After reaching the minimum value with an 1950 ° F (1066 ° C) annealing, the creep rate increases at 2000 ° F (1093 ° C) and 2050 ° F (1139 ° C) annealing. The long transverse plane da / dt decreases at the same annealing. Short transverse da / dt also decreases at 2050 ° F. (1139 ° C.) annealing.

이러한 특성 양태는 승온 용액처리한 대부분의 초합금과는 다르다. 일반적으로 크리이프 속도는 소둔온도 증가시 감소하여 그레인 크기가 거칠다. 환경에 의해 균열이 성장되는 초합금은 균열성장속도가 더 높고 그레인 크기가 거칠다.This characteristic aspect is different from most superalloys treated with elevated temperature solutions. In general, creep speed decreases with increasing annealing temperature, resulting in coarse grain size. Superalloys in which cracks are grown by the environment have higher crack growth rates and rougher grain sizes.

da/dt 및 크리이프 속도가 소둔온도의 관계는 미소구조 변화로서 부분적으로 설명된다. 4종류의 미소구조가 소둔온도 증가시 구별된다.The relationship between the annealing temperature of the da / dt and the creep rate is explained in part as a microstructural change. Four types of microstructures are distinguished when the annealing temperature increases.

1850℉(1010℃) 이하의 저온 소둔후(제I종) 미소구조는 그레인 경계 침전물을 갖는 “응집체” 구조에서 미세한 그레인과 미세한 조립베타상 입자를 포함한다. 거친 베타입자 대부분은 선처리과정에서 침전된다. 베타입자는 고온가공 온도에서 매트릭스보다 무르고 처리공정 이전이나 과정에서 생긴 베타입자는 비등방성이다. 미세한 그레인과 풍부한 베타가 있으면 내크리이프성이 저하하고 크리이프 속도는 거친다. 균열 말단을 무디게 하는 더 큰 크리프 소성과 산소확산을 느리게 하는 그레인 경계 침전물 및 더 긴 균열 경로(더 미세한 그레인과 조립 베타 비등방성 때문에)에 의해 저온 노화열처리(<1450℉ 또는 788℃) 동안 감마-프레임 침전이 일어나고 da/dt가 낮아진다.After low temperature annealing below 1850 ° F. (1010 ° C.) (Type I) microstructures comprise fine grains and fine coarse beta-like particles in a “aggregate” structure with grain boundary precipitates. Most coarse beta particles are precipitated during pretreatment. Beta particles are softer than matrices at high processing temperatures, and beta particles before and during the treatment process are anisotropic. Fine grains and abundant beta degrade creep resistance and coarse creep rates. Gamma- during cold aging heat treatment (<1450 ° F or 788 ° C) by larger creep plasticity that blunts crack ends and grain boundary deposits that slow oxygen diffusion and longer crack paths (because of finer grains and coarse beta anisotropy). Frame settling occurs and da / dt is lowered.

제II종에서 소둔온도가 증가할 때 처리동안 침전된 그레인 경계 베타가 용해되기 시작하고 그레인이 조립화된다. 조립 그레인내 베타는 제II종에서 비등방성을 유지한다. 그레인 경계 베타가 적으면 장축 da/dt가 증가하여 산소확산이 느려지고 조립 그레인 때문에 균열경로가 더 양호하다. 그레인이 조립화되고 베타 함량이 감소되면 크리이프 속도는 감소한다. 그러나, 균열평면이 교차해서 기다란 베타 입자를 통과해야 하므로 단축 da/dt는 변화되지 않거나 적다. 베타입자는 균열을 무디게 하거나 (국지적인 마이크로-크리이프 소성 때문에) 균열 말단 응력 및 응력변형을 재분배시킨다.As the annealing temperature increases in species II, the grain boundary beta precipitated during treatment begins to dissolve and the grains are granulated. Beta in granulated grains maintains anisotropy in species II. The small grain boundary beta increases the long axis da / dt, resulting in slower oxygen diffusion and better cracking paths due to the granulated grain. When grains are granulated and the beta content decreases, creep rate decreases. However, the uniaxial da / dt is unchanged or less because the crack plane must cross and pass through the longer beta particles. Beta particles blunt cracks or redistribute crack end stress and strain (because of local micro-creep plasticity).

최대 장축 균열성장속도와 최소 크리이프 내성이 1950℉(1060℃) 소둔에서 일어난다. 이 소둔시, 그레인 경계 침전물이 매우 적고 입자크기는 ASTM #6 내지 #4(46㎛ 내지 89㎛)로 조립화되지만 기다란 조립 그레인내 베타가 여전히 존재한다(이중 일부는 그레인 경계 3중점에 있다).Maximum long-term crack growth rate and minimum creep resistance occur at 1950 ° F (1060 ° C) annealing. At this annealing, the grain boundary precipitates are very small and the particle size is granulated to ASTM # 6 to # 4 (46 μm to 89 μm) but long beta is still present in the granulated grain (some of which are at the grain boundary triple point). .

제III종은 1950℉(1066℃) 이상의 소둔온도에서 일어난다. 베타상이 감소하고 남아있는 베타입자는 등방성이다. 그레인간 침전물은 거의 없다.Type III occurs at annealing temperatures of at least 1950 ° F. (1066 ° C.). The beta phase is reduced and the remaining beta particles are isotropic. There is little sediment between grains.

그레인 크기는 1950℉ 소둔된 물질에 비해서 약간 조립화되며 등방성이다. 단축 균열성장속도가 장축 균열성작속도 이상이 되는데 그 이유는 이 방향을 따라 균열성장을 감소시킬 기다란 베타가 없기 때문이다.Grain size is slightly granulated and isotropic compared to 1950 ° F. annealed material. The uniaxial crack growth rate is greater than the long axial crack growth rate because there is no long beta to reduce crack growth along this direction.

그러나, 장축 da/dt는 약간 낮아지며 크리이프 속도는 약간 높다. 따라서 마이크론 이하의 베타가 침전되거나 감마-프라임 구조가 변경된 것으로 판단된다. 베타상 원자배열의 변형이 크리이프 메카니즘을 변형시킨다.However, the long axis da / dt is slightly lower and the creep speed is slightly higher. Therefore, submicron beta is precipitated or the gamma-prime structure is changed. Modifications of the beta phase atomic arrangement alter the creep mechanism.

제IV종에서, 2050℉(1121℃) 소둔후, 베타 재-침전이 그레인 내부와 경계에서 시작된다. 이러한 침전은 1400℉(760℃) 노화 열처리 사이클 중이나 2050℉(1121℃) 소둔온도로 부터 냉각중에도 일어날 수 있다. 열기계적 처리중 침전된 베타에 비해서, 이 베타는 그레인 경계에서 극미립 이산입자가 되며 그레인 내부에 미세한 래스(lath)를 갖는다. 베타입자 재현으로 크리이프 속도가 다소 증가하고 장축 및 단축 균열성장속도가 감소한다.In species IV, after annealing at 2050 ° F. (1121 ° C.), beta re-precipitation begins within the grain and at the boundaries. This precipitation may occur during the 1400 ° F. (760 ° C.) aging heat treatment cycle or during cooling from the 2050 ° F. (1121 ° C.) annealing temperature. Compared to the beta precipitated during thermomechanical treatment, this beta becomes very fine discrete particles at the grain boundaries and has a fine lath inside the grains. Beta particle reproducibility increases creep rate slightly and decreases long and short crack growth rates.

제8도는 538℃ DA/DT에 소둔처리 및 노화처리 온도가 미치는 영향을 보여주고 평균 da/dt(K=33)(Ni 함량이 27% 내지 32%인 열편에서)는 제8도 그래프 형성에 사용된다.8 shows the effects of annealing and aging temperature on 538 ° C DA / DT and average da / dt (K = 33 ) (In the lobe with Ni content of 27% to 32%) is used to form the FIG. 8 graph.

바람직하게는 K=33과 538℃ 온도에서 균열성장률(da/dt)은 1× 10㎜/초 이하이다. 이것은 미세한 그레인 상태에서 1800℉나 982℃ 온도에서 소둔 INCOLOY 합금 909의 대략적인 da/dt이다. dl 상태에서 da/dt가 5× 10㎜/초 이하이면 더 유리하며 INCONEL 합금 718의 대략적인 da/dt는 미세한 그레인, 델타-침전소둔(1750℉-1800℉, 954℃-982℃)을 따른다. 균열증가율 감소는 3가지 다른 열처리를 통해 여러 방식으로 달성하며 이 방법은 특별한 장점과 단점이 있다:Preferably K = 33 And crack growth rate (da / dt) at a temperature of 538 ° C. is 1 × 10 mm / sec or less. This is an approximate da / dt of INCOLOY alloy 909 annealed at 1800 ° F or 982 ° C in fine grain conditions. It is more advantageous if da / dt is less than 5 × 10 mm / sec in the dl state, and the approximate da / dt of INCONEL alloy 718 follows fine grain, delta-precipitation annealing (1750 ° F-1800 ° F, 954 ° C-982 ° C). . The reduction of crack growth is achieved in several ways through three different heat treatments, which have special advantages and disadvantages:

<1> 저온소둔(≤ 1850℉, 1010℃) : 10× 10-5인치/분(4.2 × 10㎜/초) 미만의 균열성장속도가 1850℉(1010℃) 소둔시 달성되며 5 × 10-5인치/분(2.1 × 10-5㎜/초)의 성장속도는 1800℉(982℃) 소둔시 달성된다. 더 낮은 da/dt는 과다노화(>1450℉, 788℃) 노화열처리시 가능하다.<1> Low Temperature Annealing (≤ 1850 ° F., 1010 ° C.): A crack growth rate of less than 10 × 10 −5 inches / minute (4.2 × 10 mm / sec) is achieved at 1850 ° F. (1010 ° C.) and 5 × 10 A growth rate of 5 inches / minute (2.1 × 10 −5 mm / sec) is achieved upon annealing at 1800 ° F. (982 ° C.). Lower da / dt is possible with overaging (> 1450 ° F, 788 ° C) aging heat treatment.

(장점) 1) 낮은 소둔온도로 최고의 항복강도를 얻는다:(Advantages) 1) High yield strength at low annealing temperature:

2) da/dt는 노화열처리에 덜 민감하며 광범위한 노화온도를 선택할 수 있다.2) da / dt is less sensitive to aging heat treatment and can select a wide range of aging temperatures.

3) 저온 소둔은 합금 718 같은 합금에 적합하다(합금 718에 연결된 합금은 용이하게 열처리될 수 있다).3) Low temperature annealing is suitable for alloys such as alloy 718 (alloys connected to alloy 718 can be easily heat treated).

(단점) 1) 사전 열기계적 처리에 민감하다.(Disadvantages) 1) It is sensitive to pre-thermomechanical processing.

2) 처리중 침전된 더욱 조립질인 베타 그레인의 비등방성은 비등방성 기계적 성질을 초래할 수 있다.2) Anisotropy of more coarse beta grains precipitated during treatment can lead to anisotropic mechanical properties.

3) 더욱 풍부하고 조립질인 베타입자는 장시간 중간온도 노출후 연성 손실을 일으킨다.3) More abundant and coarse beta particles cause ductile loss after prolonged medium temperature exposure.

4) 미세한 그레인 및 풍부한 베타상으로 인해 크리이프 내성이 감소된다.4) Creep resistance is reduced due to fine grain and rich beta phase.

5) 터빈엔진 케이싱과 시일을 연결하는데 이용하는 고온 납땜 열처리와 조화되지 않음.5) Not compatible with high temperature soldering heat treatment used to connect turbine engine casing and seal.

저온소둔은 0.5 내지 10시간 행한다. 0.5 내지 6시간이 더 바람직하다. 온도는 1650℉(900℃) 이상이어야 한다.Low temperature annealing is performed for 0.5 to 10 hours. 0.5 to 6 hours are more preferred. The temperature should be at least 1650 ° F (900 ° C).

<2> 고온베타 노화처리 ≥ 1450℉(788℃) : 이 노화온도 범위가 모든 소둔온도에서 da/dt 율을 10 × 10-5인치/분(4.2 × 10-6㎜/초), 5 × 10-5(2.1 1 × 10-6㎜/초) 또는 그 이하로 떨어뜨리는데 효과적이다.<2> high temperature beta aging treatment ≥ 1450 ° F. (788 ° C.): This aging temperature range is 10 × 10 −5 inch / min (4.2 × 10 −6 mm / sec), 5 ×, at all annealing temperatures. Effective at dropping to 10 −5 (2.1 1 × 10 −6 mm / sec) or less.

(장점) 1) 노화온도가 ≥ 1500℉(816℃)이면 소둔온도에 관계없이 우수한 균열성장에 대한 내성을 갖는다.(Advantages) 1) If the aging temperature is ≧ 1500 ° F. (816 ° C.), it has good crack growth resistance regardless of the annealing temperature.

2) >1850℉(1010℃)와 <2000℉(1093℃)의 소둔처리시 예외적인 da/dt 내성을 제공한다.2) provides exceptional da / dt resistance for annealing at> 1850 ° F (1010 ° C) and <2000 ° F (1093 ° C).

3) 응력파열 연성도를 개선한다.3) Improve stress rupture ductility.

(단점) 1) 더욱 풍부한 베타상과 더 큰 그레인 경계 베타-매트릭스 계면영역으로 인해 1000℉(538℃)에서 불안정하기 쉽다.(Disadvantages) 1) Due to the richer beta phase and the larger grain boundary beta-matrix interface, it is prone to instability at 1000 ° F (538 ° C).

2) 크리이프 강도와 파열수명 감소(노화시간이 짧지 않으면)2) Creep Strength and Rupture Life Reduction (If Aging Time Is Not Short)

3) 결합된 엔진부품에서 다른 재료 열처리와 항상 조화하는 것이 아닌 열처리.3) Heat treatment that is not always consistent with other material heat treatments in the combined engine parts.

베타 노화처리는 0.5 내지 24시간, 특히 1 내지 6시간이 적절하다. 베타노화처리는 820℃ 이상 890℃ 이하의 온도에서 일어난다.Beta aging is appropriate for 0.5 to 24 hours, especially 1 to 6 hours. The beta aging treatment takes place at a temperature of 820 ° C or higher and 890 ° C or lower.

<3> 고온소둔(>2000℉, 1093℃) : 2050℉ 소둔으로 da/dt 율은 5 × 10인치/분(2.1 × 10㎜/초) 이하가 된다.<3> High Temperature Annealing (> 2000 ° F., 1093 ° C.): The annealing at 2050 ° F. results in a da / dt ratio of 5 × 10 inches / minute (2.1 × 10 mm / second) or less.

(장점) 1) 1차 베타상을 포함한 많은 베타입자가 용해되고 그레인 경계에서 미립자로서 재침전이 조절된다.(Advantages) 1) Many beta particles, including the primary beta phase, are dissolved and reprecipitation is controlled as fine particles at the grain boundaries.

2) 그레인 크기가 약간 조립질이 되고 그레인 구조 및 나머지 베타상의 등방성이 회복된다.2) The grain size is slightly granulated and the grain structure and isotropy of the remaining beta phase are restored.

3) 노화열처리 온도에 대한 da/dt 종속성이 감소된다.3) The da / dt dependency on aging heat treatment temperature is reduced.

4) 응력파열강도, 크리프 내성 및 da/dt 내성 사이의 우수한 조화를 얻는다.4) Excellent balance between stress rupture strength, creep resistance and da / dt resistance.

5) 최적의 충격강도를 제공한다.5) Provide optimal impact strength.

(단점) 1) 항복강도 저하, 2) 불충분한 베타가 침전될 경우 노치 응력파열편이 생긴다.(Disadvantages) 1) Yield strength decrease, 2) Insufficient beta precipitation results in notched stress rupture fragments.

고온소둔은 0.5 내지 10시간 특히 0.5 내지 6시간동안 실행되며 융점 이하 특히 2125℉(1163℃) 이하의 온도에서 실행한다.Hot annealing is carried out for 0.5 to 10 hours, especially for 0.5 to 6 hours and at temperatures below the melting point, in particular below 2125 ° F. (1163 ° C.).

실온인장 항복강도와 신장율, 또한 649℃/586 MPa 조합 매끈한 노치(Kt 3.7) 응력파열수명과 신장율에 미치는 열처리의 효과가 논의된다.The effect of heat treatment on room temperature tensile yield strength and elongation, and 649 ° C / 586 MPa combination smooth notch (Kt 3.7) stress rupture life and elongation is discussed.

열편 30이 프레스 단조 및 선반 가공되어 8´(20㎝) 직경으로 되고 고온 엎셋 및 고온압연하여 711㎜ OD × 610㎜ ID × 162㎜ 높이의 기체 터빈엔진링이 된다. 인장 및 응력파열 시험편을 장축방향으로 절단한다. 연성게이지바 인장시험은 ASTM E8에 따라 24℃에서 실행한다. 응력파열시험은 649℃ 및 총단면 응력 586MPa 하에서 표준 저응력 연마기술을 사용 형성된 매끈한 노치(Kt 3.7) 바아를 써서 중간 내지 고습도(30% 내지 60% 상대습도)의 공기에서 수행되었다. 응력파열시험과 시험편은 ASTM E292에 부합된다.Hot-rolled 30 is press-forged and lathed to 8 '(20 cm) diameter, hot rolled and hot rolled to form a 711 mm OD × 610 mm ID × 162 mm height gas turbine engine ring. Tension and stress rupture specimens are cut in the longitudinal direction. Flexible gauge bar tensile test is performed at 24 ° C in accordance with ASTM E8. Stress rupture tests were performed in medium to high humidity (30% to 60% relative humidity) using smooth notch (Kt 3.7) bars formed using standard low stress polishing techniques at 649 ° C. and a total cross-sectional stress of 586 MPa. Stress rupture tests and test specimens comply with ASTM E292.

1038℃와 1120℃의 소둔처리는 부드러운 조건에서 불량한 응력파열 수명을 갖는 재료를 생성한다. 소둔후 수냉처리는 매우 무른 물질을 생성하며 더욱 느린 공냉동안 재료는 시효 경화된다. 이러한 시효 경화는 베타와 감마-프라임상 침전 결과이다. 그러나 침전온도까지 느리게 노를 냉각하면 충분한 강도가 얻어지지만 이러한 경화는 충분한 인장 또는 응력파열 강도를 가져오지 않는다.Annealing at 1038 ° C and 1120 ° C produces a material with poor stress rupture life under gentle conditions. Water annealing after annealing produces very soft material and the material ages during slower air cooling. This age hardening is the result of beta and gamma-prime phase precipitation. However, if the furnace is cooled slowly to the settling temperature, sufficient strength is obtained, but such hardening does not result in sufficient tensile or stress rupture strength.

열처리가 538℃ da/dt에 미치는 효과에 대한 연구는 1121℃ 소둔처리가 1038℃ 소둔처리에 비해서 da/dt 내성을 크게 개선시킴을 보여준다(균열성장속도가 더 느리다). 고온에서 소둔처리할 때, 2070℉(1130℃)의 베타 용해 온도 이상에서 일어나는 신속한 그레인 성장을 방지하도록 신중한 제어가 필요하다. 1010℃ 내지 1090℃ 사이의 소둔온도는 충분한 양의 베타를 용해하지 못하므로 다른 노화 열처리를 사용할 때 조절된 방식으로 새로운 베타 재침전을 시키는데 이용가능한 Al을 한정시킨다. 결과적으로 이 온도에서 소둔처리된 물질의 기계적 성질은 노화 열처리와 함께 약간 변하는 경향이 있으며 적당한 균열성장 내성을 위해서 더욱 장시간 고온노화 열처리를 필요로 한다(>800℃와 >12시간 노출).The study of the effect of heat treatment on 538 ° C da / dt shows that 1121 ° C annealing significantly improves da / dt resistance compared to 1038 ° C annealing (slower crack growth rate). When annealing at high temperatures, careful control is needed to prevent rapid grain growth that occurs above the beta dissolution temperature of 2070 ° F. (1130 ° C.). The annealing temperature between 1010 ° C. and 1090 ° C. does not dissolve a sufficient amount of beta and therefore limits Al available for new beta reprecipitation in a controlled manner when using other aging heat treatments. As a result, the mechanical properties of the annealing material at this temperature tend to change slightly with aging heat treatment and require longer aging heat treatment for longer cracking resistance (> 800 ° C and> 12 hours exposure).

기계적 성질에 관한 이 논의의 초점은 1121℃ 소둔에 기초한다. 고온소둔은 충분한 양의 베타와 거의 모든 감마-프레임을 용해하고 구형이 되게 하고 마르텐사이트상을 용해하는 동안 남아있는 구형 베타입자가 무질서해져서 이 과정에서 Al이 감마 매트릭스 속으로 용해하는 것이다. 추가로 용해된 Al은 과립내 미세한 구형 베타, 이산적이고 미세한 과립간 베타 또는 감마-프라임으로서 사용된 노화 열처리에 따라 노화 열처리동안 재침전하는데 이용 가능하다.The focus of this discussion on the mechanical properties is based on 1121 ° C. annealing. Hot annealing is the dissolution of a sufficient amount of beta and almost all gamma-frames, spherical and spherical beta particles remaining during the dissolution of the martensite phase, resulting in the dissolution of Al into the gamma matrix. Further dissolved Al is available for reprecipitation during the aging heat treatment according to the aging heat treatment used as intragranular fine spherical beta, discrete and fine intergranular beta or gamma-prime.

1121℃ 소둔 + 등온 노화1121 ℃ Annealed + Isothermal Aging

1121℃ 소둔처리후, 732℃ 내지 843℃에서 등온 노화처리는 여러 결과가 보여준다.After 1121 ° C. annealing, isothermal aging at 732 ° C. to 843 ° C. shows several results.

1. 8시간 등온노화(732℃)는 항복강도를 유용한 강도수준인 84MPa 내지 644MPa 만큼 증가시킨다. 그러나, 응력파열 수명과 연성도는 감소한다. 이 온도에서 노화처리는 감마-프라임을 침전시키지만 베타를 생성시키지 못하는 베타침전온도 이하가 된다. 덧붙여서, 사전-처리 침전된 구형 베타 입자는 Fe3Al에서 발견되는 것과 매우 유사한 DO3배열에 가까운 분해를 나타내고 소량의 편상이 베타-감마 경계면과 베타-베타그레인 경계면에서 구형 베타입자내에 형성된다. 긍정적으로 확인할 수는 없으나 이 편상물은 Ni5Al3또는 Ni2Al에 기초한 마르텐사이트 BCT이다.8 hours isothermal aging (732 ° C.) increases the yield strength by a useful strength level of 84 MPa to 644 MPa. However, stress rupture life and ductility decrease. At this temperature, the aging treatment is below the beta precipitation temperature, which precipitates gamma-prime but does not produce beta. In addition, the pre-treated precipitated spherical beta particles exhibit degradation close to the DO 3 configuration, which is very similar to that found in Fe 3 Al, and small amounts of flaps are formed in the spherical beta particles at the beta-gamma interface and the beta-betagrain interface. Although not confirmed positively, this flap is a martensitic BCT based on Ni 5 Al 3 or Ni 2 Al.

따라서, 이러한 열처리로 재료는 강도가 크게 개선되지만 응력파열 수명과 연성도는 산소에 의해 가속화 되는 균열을 받기 쉬우므로 더 나빠진다. 노치파열면상의 연성 과립간 인장 파열 영역에 인접한 초생달형 과립간 파열영역의 존재는 응력에 의해 가속화된 그레인 경계 산소 무름성으로 인해 신속한 균열성장을 보여준다.Thus, with such heat treatment, the material is greatly improved in strength, but the stress rupture life and ductility are worse because they are susceptible to cracks accelerated by oxygen. The presence of the crescent intergranular rupture zone adjacent to the soft intergranular tensile rupture zone on the notched rupture surface shows rapid crack growth due to the grain boundary oxygen erosion accelerated by stress.

2. 788℃에서 16시간 노화처리는 우수한 응력파열수명과 연성도를 가지며 항복강도가 증가하지만(31MPa) 원하는 수준 아래이다. 이 온도는 최소 베타 침전온도 이상이나 제9도에서와 같은 감마-프라임 용해온도 이하이다. 감마 프라임상은 1500℉(815℃)의 감마프라임 용해온도 이하에서 침전되어야 한다. 그 결과로 나온 미소구조는 베타 구에 추가적으로 새로 침전된 베타 및 감마 프라임을 둘다 포함한다. 그러나, 감마-프라임 입자는 더 높은 침전온도와 더 긴 노출시간 때문에 비교적 조립질이어서 항복강도 증가는 미소하다. 침전된 베타입자(그레인 내부와 경계 모두에서 발생)와 거친 감마-프라임(더 큰 마이크로-크리이프 소성을 가져오는)의 조합은 균열 성장을 억제함으로써 매우 우수한 파열 수명과 그 연성도를 가져온다. 그러나 항복강도는 고강도에 필요한 응용분야에 부적합하다.2. The 16-hour aging treatment at 788 ° C has excellent stress rupture life and ductility, yield strength increases (31 MPa) but is below the desired level. This temperature is above the minimum beta precipitation temperature or below the gamma-prime melting temperature as in FIG. The gamma prime phase should precipitate below the gamma prime melting temperature of 1500 ° F. (815 ° C.). The resulting microstructure includes both newly precipitated beta and gamma primes in addition to the beta spheres. However, the gamma-prime particles are relatively coarse due to higher settling temperatures and longer exposure times, so the yield strength increase is minimal. The combination of precipitated beta particles (which occur both inside the grain and at the boundaries) and coarse gamma-prime (which leads to greater micro-creep firing) results in very good burst life and ductility by inhibiting crack growth. However, yield strength is unsuitable for applications requiring high strength.

3. 843℃에서의 노화처리는 저하된, 그러나 아직 수용가능한 응력파열 수명과 탁월한 연성도를 가져오지만 항복강도는 소둔처리 및 공기냉각된 물질보다 낮은 수준으로 감소한다. 이 온도는 감마-프라임 용해온도보다 높고(제9도) 베타 침전온도범위 이내이다. 다량의 베타가 감마 프라임의 베타로의 변환 때문에 그레인 내부와 경계에서 고체 용액으로 부터 침전된다. 감마-프라임 입자는 베타로 변환되거나 용해되지 않으므로 크기가 조립이 되고 인장강화제로서 효과적이지 못하다. 결과는 허용가능한 649℃ 파열수명과 탁월한 연성이지만(균열에 대한 양호한 내성을 나타내는) 소둔된 재료보다 항복강도가 낮으므로 고강도가 요구되는 분야에서 부적합하다.3. Aging at 843 ° C. results in a degraded but still acceptable stress rupture life and excellent ductility, but yield strength is reduced to lower levels than annealing and air cooled materials. This temperature is higher than the gamma-prime melting temperature (Figure 9) and is within the beta precipitation temperature range. Large amounts of beta precipitate out of the solid solution at the grain boundaries and within the grains due to the conversion of gamma prime to beta. Gamma-prime particles do not convert or dissolve into beta, so they are granulated in size and are not effective as tensile enhancers. The result is an acceptable 649 ° C. burst life and excellent ductility but lower yield strength than an annealed material (which shows good resistance to cracking), making it unsuitable for applications requiring high strength.

더 바람직하게는, 1 내지 30시간의 등온노화를 1010℃ 내지 합금의 융점에서 0.5 내지 10시간 소둔처리 뒤에 실행한다. 특히 1350℉ 내지 1500℉(732℃와 815℃) 사이에서 등온 소둔처리한다. 등온노화는 약간의 연성 손실로 응력파열강도 및 수명을 제공한다.More preferably, 1 to 30 hours isothermal aging is performed after annealing treatment for 10 to 10 hours at the melting point of 1010 ° C to the alloy. In particular isothermal annealing between 1350 ° F and 1500 ° F (732 ° C and 815 ° C). Isothermal aging provides stress rupture strength and life with some ductile losses.

1121℃ 소둔 + 2단계 열처리1121 ℃ Annealed + Two Stage Heat Treatment

732℃와 788℃ 노화열처리와 56℃/h 속도로 621℃까지 노냉각, 8시간 유지, 공냉의 효과가 논의된다.Effects of furnace cooling, hold for 8 hours and air cooling to 621 ° C and 788 ° C aging heat treatment and 621 ° C at 56 ° C / h rate are discussed.

1. 732℃/8h FC 621℃/8h AC.1.732 ° C./8h FC 621 ° C./8h AC.

항복강도는 사전-처리 베타입자내의 변태 및 분해에 의한 감마-프라임 석출 경화로 인해 등온 732℃ 노화처리에 비해 크게 증가한다(105Ma). en 단계 열처리로 시료내 감마-프라임은 인장강도를 강화시키는 바이모달(bimodal) 크기 분포를 갖는다. 두단계 감마 프라임 노화열처리를 사용할 때, 노화단계 사이에 노냉각을 실행하여 항복강도를 최적화하는 것이 중요하다. 그러나, 노화단계 사이의 노 냉각율은 측정가능한 효과를 갖는다고 확인할 수 없다.Yield strength is significantly increased (105 Ma) compared to isothermal 732 ° C. aging due to gamma-prime precipitation hardening by transformation and degradation in pre-treated beta particles. By en step heat treatment, the gamma-prime in the sample has a bimodal size distribution that enhances the tensile strength. When using two-step gamma prime aging heat treatment, it is important to optimize the yield strength by performing furnace cooling between the aging stages. However, the furnace cooling rate between the aging stages cannot be confirmed to have a measurable effect.

감마 프라임 침전은 950℉ 내지 1500℉(510℃와 815℃) 사이의 노화과정에서 일어난다. 조립 감마 프라임은 1250℉ 내지 1450℉(677℃ 내지 788℃)의 노화온도에서 침전된다. 미세한 감마 프라임상은 1000℉ 내지 1300℉(538℃ 내지 704℃) 온도에서 주로 침전된다. 제1 및 제2감마프라임 노화단계는 0.5 내지 12시간, 특히 1 내지 10시간동안 행하는 것이 바람직하다.Gamma prime precipitation occurs during the aging process between 950 ° F and 1500 ° F (510 ° C and 815 ° C). Granulated gamma prime is precipitated at an aging temperature of 1250 ° F. to 1450 ° F. (677 ° C. to 788 ° C.). The fine gamma prime phase precipitates predominantly at temperatures between 1000 ° F. and 1300 ° F. (538 ° C. and 704 ° C.). The first and second gamma prime aging steps are preferably carried out for 0.5 to 12 hours, in particular for 1 to 10 hours.

그러나, 감마-프라임 침전은 응력에 의해 가속화된 그레인 경계 산소 취성에 기여하지 않으며 사전 베타 침전은 부적절하고 따라서 응력파열수명은 환경에 민감한 노치파열에 민감하므로 나쁘다. 이 열처리는 고강도를 요구하는 실온 응용분야에 적합하나 승온 분야에서는 유용하지 않다.However, gamma-prime precipitation does not contribute to stress accelerated grain boundary oxygen embrittlement and pre-beta precipitation is inadequate and thus stress burst life is sensitive to notch rupture that is sensitive to the environment. This heat treatment is suitable for room temperature applications requiring high strength but is not useful in elevated temperature applications.

2. 788℃/16h FC 621℃/8h AC.2. 788 ° C / 16h FC 621 ° C / 8h AC.

항복강도는 크게(162MPa) 증가하고 732℃ 두단계 열처리와 거의 유사하다. 732℃ 두 단계 열처리와 대조적으로, 응력파열수명과 연성도는 탁월한데, 이것은 크게 개선된 산소 취성 내성과 우수한 균열성장 내성을 의미한다. 이 조건하의 물질은 그레인 경계에서 바이모달 크기 분포로 감마 프라임 침전을 보여주며 그레인 내부에는 상당량의 베타 침전이 있으며 그레인 경계에서는 더 미세한 베타침전이 있다.Yield strength is greatly increased (162MPa) and is almost similar to the two-stage heat treatment at 732 ℃. In contrast to the two-stage heat treatment at 732 ° C, stress rupture life and ductility are excellent, which means significantly improved oxygen brittleness resistance and excellent crack growth resistance. The material under these conditions shows gamma prime precipitation in bimodal size distribution at the grain boundaries, with a significant amount of beta precipitation inside the grains and a finer beta precipitation at the grain boundaries.

혼합된 크기 분포의 감마-프라임과 베타상을 결합시키면 고강도와 우수한 응력파열 수명 및 연성도의 조합이 달성된다. 이것은 기체터빈 엔진을 포함한 실온과 승온 응용분야에서 모두에서 유리한 열처리이다.Combining the gamma-prime and beta phases of mixed size distributions achieves a combination of high strength and excellent stress rupture life and ductility. This is an advantageous heat treatment for both room temperature and elevated temperature applications, including gas turbine engines.

1121℃ 소둔 + 3단계 노화열처리.Annealing at 1121 ° C + 3-stage aging heat treatment.

이 열처리는 INCOLOY 합금 909이나 INCONEL 합금 X750 또는 718에 대해 자주 사용되는 노화처리같은 종래의 감마-프라임 또는 감마-2중-프라임 노화열처리와 고온 베타침전 열처리(843℃/2h AC)를 결합시켰다. 고강도와 탁월한 응력파열수명, 또한 연성도를 얻을 수 있었다. 사실 2단계 노화열처리에 비해서 훨씬 높은 항복강도를 얻는다.This heat treatment combines conventional gamma-prime or gamma-two-prime aging heat treatment, such as the aging treatment often used for INCOLOY alloy 909 or INCONEL alloy X750 or 718 with high temperature beta-precipitation heat treatment (843 ° C./2 h AC). High strength, excellent stress rupture life and ductility were obtained. In fact, much higher yield strengths are achieved compared to two-stage aging heat treatment.

이 물질의 미소구조는 바이모달 크기 분포의 6면체 감마-프라임을 함유한 조립 감마 그레인(ASTM #5 내지 #1)을 가진다. 그레인 내부에 사전처리중 형성된 베타구와 새로 석출된 베타입자가 발견된다. 조립 베타구와 입자는 베타 매트릭스 계면과 베타-메타 그레인 경계내의 소판상과 Fe3Al와 유사한 DO3상을 보여준다(그레인 경계에 의해 상호연결된 사전석출된 조립 베타구가 발견된다).The microstructure of this material has assembled gamma grains (ASTM # 5 to # 1) containing hexagonal gamma-prime with bimodal size distribution. Inside the grains, beta spheres formed during pretreatment and newly precipitated beta particles are found. Coarse beta spheres and particles show platelet phases within the beta matrix interface and beta-meta grain boundaries, and DO 3 phases similar to Fe 3 Al (pre-precipitated beta spheres interconnected by grain boundaries are found).

짧은 시간, 더 높은 온도의 베타 침전 열처리를 활용하는 3단계 열처리는 788℃/16h FC 55℃/h로 621℃/8h AC 열처리의 27시간으로 부터 20시간 미만으로 총 노화열처리시간을 단축시킨다. 더욱이, 단기간 베타-침전 열처리는 감마-프라임 노화열처리에 융통성을 부여하여서 INCONEL 합금 706이나 718 같은 유사하지 않은 초합금에 결합될 때 합금이 편리하게 열처리 될 수 있다. 더욱이, 이 합금은 질화규소 같은 세라믹에 결합되거나 도금될 수도 있다. 표 16은 상기 열처리로 인한 기계적 시험 데이터를 요약한 것이다.A three-step heat treatment utilizing shorter, higher temperature beta precipitation heat treatment shortens the total aging heat treatment time from 27 hours of 621 ° C / 8h AC heat treatment to less than 20 hours at 788 ° C / 16h FC 55 ° C / h. Moreover, short-term beta-precipitation heat treatment gives flexibility to gamma-prime aging heat treatment, so that the alloy can be conveniently heat treated when bonded to dissimilar superalloys such as INCONEL alloy 706 or 718. Moreover, this alloy may be bonded or plated with a ceramic such as silicon nitride. Table 16 summarizes the mechanical test data resulting from the heat treatment.

[표 16]TABLE 16

Notes : 1) AC = 실온으로 공기냉각Notes: 1) AC = air cooled to room temperature

WQ = 실온으로 수냉WQ = water cooled to room temperature

FC = 도시된 온도까지 노냉각 56℃/hFC = furnace cooling 56 ° C / h up to the shown temperature

2) NT = 시험 안함2) NT = not tested

3) YS = 0.2% 오프셋 항복강도, EL = 신장율3) YS = 0.2% offset yield strength, EL = elongation

4) Notch = 도시된 수명 시간에서 노치부 파열된4) Notch = notch rupture at the shown life time

[표 17]TABLE 17

각 열편에 0.007% 첨가한다.Add 0.007% to each slice.

티타늄 함량 변화에 따라 표 17의 조성물이 장기간 노출이 안정성에 미치는 효과가 테스트 된다.As the titanium content changes, the effect of long-term exposure on the stability of the compositions in Table 17 is tested.

[표 18]TABLE 18

[표 19]TABLE 19

기본열처리Basic heat treatment

1121℃/1h. AC + 843℃/2h, AC + 718℃/8h FC(38℃/h) to 621℃/8h, AC1121 ° C./1 h. AC + 843 ℃ / 2h, AC + 718 ℃ / 8h FC (38 ℃ / h) to 621 ℃ / 8h, AC

표 18에서, 538℃ 노출후 연성도의 큰 손실없이 합금은 소량의 강도를 얻는다. 강도는 649℃ 노출후 일정하고 704℃ 노출후 다소 감소한다. 그러나 5.5% Cr과 0.5% Ti의 합금 6은 704℃에서 1000시간 노출후 취성을 나타낸다. 상기 데이터에서 0.5중량% 이하로 티타늄 함량을 제한하는 것이 유리함을 알 수 있다.In Table 18, the alloy obtains a small amount of strength without significant loss of ductility after 538 ° C exposure. The intensity is constant after 649 ° C. exposure and decreases slightly after 704 ° C. exposure. However, Alloy 6 of 5.5% Cr and 0.5% Ti shows brittleness after 1000 hours of exposure at 704 ° C. From the data it can be seen that it is advantageous to limit the titanium content to 0.5% by weight or less.

제10도에서, 이러한 열처리 조건에서 열편 10의 da/dt는 909 합금에 비해 개선되었으며 크롬이 없는 유사 합금에 비해서 두배 이상 개선되었고 45(49.5) 미만의 응력에서 718 합금과 유사하다.In FIG. 10, under these heat treatment conditions, da / dt of segment 10 was improved over alloy 909 and more than doubled over similar alloys without chromium. (49.5 Similar to 718 alloy at stresses below).

제10의 합금은 1121℃ 1시간 소둔, 공기냉각, 843℃에서 1시간동안 베타침전, 공기냉각, 732℃에서 1시간동안 2단계 감마 프라임 노화처리에 따른 노화, 641℃ 까지 노냉각, 1시간 유지, 또한 공기냉각된다. da/dt에 대한 방향성 효과가 다소 있다. 그러나 두 곡선은 da/dt 테스트 정밀도 범위내에 있고 크게 다르지 않다. 이들 데이터는 소둔과 노화열처리 효과가 결합되어 원하는 유용한 성질을 달성하는 방법을 보여준다.The tenth alloy was annealed at 1121 ° C. for 1 hour, air cooled, beta precipitate at 843 ° C. for 1 hour, air cooled, 1 hour at 732 ° C. for 2 hours gamma prime aging, furnace cooled to 641 ° C., 1 hour. Maintenance, and also air cooling. There is some directional effect on da / dt. However, the two curves are within the da / dt test precision range and are not very different. These data show how the annealing and aging heat treatment effects combine to achieve the desired useful properties.

본 발명의 합금은 대부분의 주조분야에 적합하다. 유사 합금은 바람직한 주조특성을 보여준다. 또한 베타상 형성은 고 Al-함유 합금에 우수한 용접성을 제공한다(고 Al 초합금은 용접이 어렵다). 본 발명의 합금은 분말야금, 이티리아와 같은 산화물 분산물을 분말 야금 기계적 합금이나 열분무 침전에 의해 형성될 수 있다.The alloy of the present invention is suitable for most casting applications. Similar alloys show desirable casting properties. Beta phase formation also provides good weldability for high Al-containing alloys (high Al superalloys are difficult to weld). The alloy of the present invention can be formed by powder metallurgy mechanical alloys or thermal spray precipitation of oxide dispersions such as powder metallurgy, yttria.

상술한 바와 함께 전문가라면 본원의 특징을 이용하여 여러 변화를 실행할 수 있을 것이다.As will be appreciated by those skilled in the art, various modifications may be made using the features herein.

Claims (9)

중량비율로 26-50% 코발트, 20-40% 니켈, 20-35%철, 4-10% 알루미늄, 0.5-5% 총 니오븀과 1/2 탄탈륨, 1.5-10% 크롬, 1미만의 티타늄, 0.2% 미만의 탄소, 1% 미만의 구리, 2% 미만의 망간, 2% 미만의 실리콘, 8% 미만의 몰리브덴, 8% 미만의 텅스텐, 0.3 미만의 붕소, 2% 미만의 하프늄, 2% 미만의 레늄, 0.3% 미만의 지르코늄, 0.5% 미만의 질소, 1% 미만의 이트륨, 1% 미만의 란탄을 제외한 1% 미만의 희토류금속, 1% 미만의 세륨, 1% 미만의 마그네슘, 1% 미만의 칼슘, 4% 미만의 산화물 분산물과 기타 불순물로 구성된 것으로서 538℃, 33의 응력세기에서 1 × 10-4㎜/s 미만의 균열 성장속도를 갖는 제어된 열팽창계수의 합금.By weight ratio 26-50% cobalt, 20-40% nickel, 20-35% iron, 4-10% aluminum, 0.5-5% total niobium and 1/2 tantalum, 1.5-10% chromium, less than 1 titanium, Less than 0.2% carbon, less than 1% copper, less than 2% manganese, less than 2% silicon, less than 8% molybdenum, less than 8% tungsten, less than 0.3 boron, less than 2% hafnium, less than 2% Rhenium, less than 0.3% zirconium, less than 0.5% nitrogen, less than 1% yttrium, less than 1% rare earth metals except less than 1% lanthanum, less than 1% cerium, less than 1% magnesium, less than 1% Of calcium, oxide dispersion of less than 4% and other impurities, 538 ° C, 33 Alloy of controlled coefficient of thermal expansion having a crack growth rate of less than 1 × 10 −4 mm / s at a stress intensity of. 제1항에 있어서, 코발트 함량이 28-45%, 니켈 함량이 25-35%이고 철함량이 22-30%이며 알루미늄 함량이 4-8%, 니오븀과 1/2 탄탈륨이 1-4%, 크롬이 1.5-5%, 티타늄이 0.5% 미만, 탄소가 0.1% 미만임을 특징으로 하는 합금.The cobalt content is 28-45%, the nickel content is 25-35%, the iron content is 22-30%, the aluminum content is 4-8%, the niobium and 1/2 tantalum are 1-4%, Alloy characterized by 1.5-5% chromium, less than 0.5% titanium and less than 0.1% carbon. 제1항에 있어서, 소둔처리와 중간온도 노화처리로 나온 체심 입방형 베타상과 노화처리로 나온 감마 프라임상을 가지며 538℃, 27의 초기 응력세기에서 10시간 이상의 정적 균열수명을 가짐을 특징으로 하는 합금.The method according to claim 1, which has a body centered cubic beta phase obtained by annealing and an intermediate temperature aging treatment and a gamma prime phase obtained by aging treatment. Alloy characterized by having a static crack life of at least 10 hours at the initial stress intensity of. 제1항에 있어서, 실온에서 690MPa 0.2% 이상의 항복강도, 실온에서 10% 이상의 신장율, 704℃에서 590MPa 0.2% 이상의 항복강도, 704℃에서 15% 이상의 신장율, 649℃에서 379Ma 0.2% 이상의 항복강도, 실온에서 5N.M 이상의 Charpy V-노치 충격에너지, 또한 649℃에서 13.6㎛/m/℃ 이하의 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 한 합금.The yield strength of claim 690 MPa at least 0.2%, the elongation at least 10% at room temperature, the yield strength at least 590 MPa at 0.2% at 704 ° C., the elongation at least 15% at 704 ° C., the yield strength of at least 379 Ma at 649 ° C. An alloy characterized by having a Charpy V-notch impact energy of 5 N.M or more at room temperature and a coefficient of thermal expansion of 13.6 µm / m / ° C or less at 649 ° C. 제1항에 있어서, 코발트 함량이 30-38%, 니켈함량이 26-33%이고 철함량이 24-28%이며, 알루미늄 함량이 4.8-6.0이며, 니오븀과 1/2 탄탈륨이 2-3.5%이고, 크롬이 2-4%인 것을 특징으로 한 합금.The cobalt content is 30-38%, the nickel content is 26-33%, the iron content is 24-28%, the aluminum content is 4.8-6.0, and the niobium and 1/2 tantalum are 2-3.5%. And chromium being 2-4%. 중량비율로 30-38% 코발트, 26-33% 니켈, 24-28% 철, 4.8-6.0% 알루미늄, 2-3.5% 니오뮴 + 1/2 탄탈륨, 2-4% 크롬, 0.2% 미만의 티타늄, 0.5% 미만의 탄소, 0.5% 미만의 구리, 0.5% 망간, 0.5% 실리콘, 1% 미만의 구리+망간+실리콘, 3% 미만의 몰리브덴, 3% 미만의 텅스텐, 5% 미만의 몰리브덴+텅스텐, 0.015% 미만의 붕소, 0.5% 미만의 하프늄, 0.5% 미만의 레늄, 0.1% 미만의 지르코늄, 0.2% 미만의 빌소, 0.2% 미만의 이트륨, 0.2% 란타늄, 란타늄을 제외한 0.2% 미만의 희토륨금속, 0.2% 미만의 세륨, 0.2% 미만의 마그네슘, 0.2% 미만의 칼슘, 0.2% 미만의 산화물과 기타불순물로 구성된 합금으로서 538℃, 33응력세기에서 1 × 10-4㎜/s 미만의 균열성장 속도를 갖는 제어된 열팽창계수의 합금.30-38% Cobalt, 26-33% Nickel, 24-28% Iron, 4.8-6.0% Aluminum, 2-3.5% Niomium + 1/2 Tantalum, 2-4% Chromium, Less Than 0.2% Titanium , Less than 0.5% carbon, less than 0.5% copper, 0.5% manganese, 0.5% silicon, less than 1% copper + manganese + silicon, less than 3% molybdenum, less than 3% tungsten, less than 5% molybdenum + tungsten , Less than 0.015% boron, less than 0.5% hafnium, less than 0.5% rhenium, less than 0.1% zirconium, less than 0.2% bilso, less than 0.2% yttrium, 0.2% lanthanum, less than 0.2% rare earth except lanthanum 538 ° C, 33 as an alloy consisting of metal, less than 0.2% cerium, less than 0.2% magnesium, less than 0.2% calcium, less than 0.2% oxide and other impurities Alloy of controlled thermal expansion coefficient having a crack growth rate of less than 1 × 10 −4 mm / s at stress strength. 중량비율로 26-50% 코발트, 20-40% 니켈, 20-35% 철, 4-10% 알루미늄, 0.5-5% 총니오븀과 1/2 탄탈륨, 1.5-10% 크롬, 1% 미만의 티타늄, 0.2% 미만의 탄소, 1% 미만의 구리, 2% 미만의 망간, 2% 미만의 실리콘, 8% 미만의 몰리브덴, 8% 미만의 텅스텐, 0.3% 미만의 붕소, 2% 미만의 하프늄, 2% 미만의 레늄, 0.3% 미만의 지르코늄, 0.5% 미만의 질소, 1% 미만의 이트륨, 1% 미만의 란탄, 란탄을 제외한 1% 미만의 희토류금속, 1% 미만이 세륨, 1% 미만의 마그네슘, 1% 미만의 칼슘, 4% 미만의 산화물 분산물과 기타 불순물로 구성된 합금을 1066℃ 내지 합금의 융점 사이 온도나 1010℃ 이하에서 소둔처리하고 감마 프라임 침전을 위해 815℃ 이하 온도로 노화시키는 것을 특징으로 하는 합금 열처리방법.Weight ratio 26-50% cobalt, 20-40% nickel, 20-35% iron, 4-10% aluminum, 0.5-5% total niobium and 1/2 tantalum, 1.5-10% chromium, less than 1% titanium , Less than 0.2% carbon, less than 1% copper, less than 2% manganese, less than 2% silicon, less than 8% molybdenum, less than 8% tungsten, less than 0.3% boron, less than 2% hafnium, 2 Less than% rhenium, less than 0.3% zirconium, less than 0.5% nitrogen, less than 1% yttrium, less than 1% lanthanum, less than 1% rare earth metals, less than 1% cerium, less than 1% magnesium , Annealing alloys of less than 1% calcium, less than 4% oxide dispersion and other impurities, annealing at temperatures between 1066 ° C. and below the melting point of the alloy or below 1010 ° C. and aging to temperatures below 815 ° C. for gamma prime precipitation. Alloy heat treatment method characterized in that. 중량비율로 26-50% 코발트, 20-40% 니켈, 20-35% 철, 4-10% 알루미늄, 0.5-5% 총니오븀과 1/2 탄탈륨, 1.5-10% 크롬, 1% 미만의 티타늄, 0.2% 미만의 탄소, 1% 미만의 구리, 2% 미만의 망간, 2% 미만의 실리콘, 8% 미만의 몰리브덴, 8% 미만의 텅스텐, 0.3% 미만의 붕소, 2% 미만의 하프늄, 2% 미만의 레늄, 0.3% 미만의 지르코늄, 0.5% 미만의 질소, 1% 미만의 이트륨, 1% 미만의 란탄, 란탄을 제외한 1% 미만의 희토류금속, 1% 미만의 세륨, 1% 미만의 마그네슘, 1% 미만의 칼슘, 4% 미만의 산화물 분산물과 기타 불순물로 구성된 합금을 베타상 침전을 위해 788℃ 내지 890℃의 온도에서 노화하고 감마프라임 침전을 위해 815℃ 이하의 온도에서 노화하는 것을 특징으로 하는 합금 열처리방법.Weight ratio 26-50% cobalt, 20-40% nickel, 20-35% iron, 4-10% aluminum, 0.5-5% total niobium and 1/2 tantalum, 1.5-10% chromium, less than 1% titanium , Less than 0.2% carbon, less than 1% copper, less than 2% manganese, less than 2% silicon, less than 8% molybdenum, less than 8% tungsten, less than 0.3% boron, less than 2% hafnium, 2 <% Rhenium, <0.3% zirconium, <0.5% nitrogen, <1% yttrium, <1% lanthanum, <1% rare earth metals except lanthanum, <1% cerium, <1% magnesium Aging consisting of less than 1% calcium, less than 4% oxide dispersion and other impurities can be aged at temperatures between 788 ° C. and 890 ° C. for beta phase precipitation and at temperatures below 815 ° C. for gammaprime precipitation. Alloy heat treatment method characterized in that. 중량비율로 26-50% 코발트, 20-40% 니켈, 20-35% 철, 4-10% 알루미늄, 0.5-5% 총니오븀과 1/2 탄탈륨, 1.5-10% 크롬, 1% 미만의 티타늄, 0.2% 미만의 탄소, 1% 미만의 구리, 2% 미만의 망간, 2% 미만의 실리콘, 8% 미만의 몰리브덴, 8% 미만의 텅스텐, 0.3% 미만의 붕소, 2% 미만의 하프늄, 2% 미만의 레늄, 0.3% 미만의 지르코늄, 0.5% 미만의 질소, 1% 미만의 이트륨, 1% 미만의 란탄, 란탄을 제외한 1% 미만의 희토류금속, 1% 미만의 세륨, 1% 미만의 마그네슘, 1% 미만의 칼슘, 4% 미만의 산화물 분산물과 기타 불순물로 구성된 합금을 1010℃ 내지 합금 융점의 온도에서 소둔 처리하고 732℃ 내지 815℃ 온도에서 베타와 감마 프라임 입자 침전을 위해 1 내지 30시간동안 등온 노화하는 것을 특징으로 하는 합금열처리방법.Weight ratio 26-50% cobalt, 20-40% nickel, 20-35% iron, 4-10% aluminum, 0.5-5% total niobium and 1/2 tantalum, 1.5-10% chromium, less than 1% titanium , Less than 0.2% carbon, less than 1% copper, less than 2% manganese, less than 2% silicon, less than 8% molybdenum, less than 8% tungsten, less than 0.3% boron, less than 2% hafnium, 2 <% Rhenium, <0.3% zirconium, <0.5% nitrogen, <1% yttrium, <1% lanthanum, <1% rare earth metals except lanthanum, <1% cerium, <1% magnesium , An alloy consisting of less than 1% calcium, less than 4% oxide dispersion and other impurities are annealed at a temperature of 1010 ° C. to alloy melting point and 1-30 for beta and gamma prime particle precipitation at temperatures of 732 ° C. to 815 ° C. Alloy heat treatment method characterized by isothermal aging for a time.
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EP0433072A1 (en) * 1989-12-15 1991-06-19 Inco Alloys International, Inc. Oxidation resistant low expansion superalloys

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