NO119576B - - Google Patents

Description

Legering for nikkel-krom-typen.

Foreliggende oppfinnelse vedrører legeringer av nikkelkromtypen, spesielt skik-ket til anvendelse som elektrisk motstandsmateriale ved høye temperaturer.

Motstandsmateriale av ovennevnte type kan inndeles i tre hovedgrupper: Legeringer med meget lavt jerninnhold, hvor jern bare forekommer som forurensning,og et krominnhold av ca. 20 pst., den resterende del hovedsakelig nikkel. Legeringer med et jerninnhold av ca. 20 pst. og et krominnhold av ca. 15 pst., den resterende del hovedsakelig nikkel. Legeringer med et jerninnhold av ca. 45 pst. og et krominnhold av ca. 20 pst., den resterende del hovedsakelig nikkel.

Den nedenfor beskrevne oppfinnelse er bestemt til å anvendes for samtlige av disse tre legeringstyper.

I øyemed å forbedre motstandsmateriale av nikkelkromtypen er der tidligere tatt ut et stort antall patenter. Hensikten med disse patenter har vært, ved tilsetning av forskjellige elementer å forbedre legeringens levetid slik som denne måles etter den standard som er angitt i American Society for Testing Materials (A.S.T.M:) i Accelerated Life Test for Metallic Materials, B. 76—39. De tidligere uttatte patenter bygger delvis på tilsetningen av zirkon og på kombinasjonen av zirkon og andre elementer, som f. eks. kalsium, aluminium etc, delvis på tilsetning av sjeldne jordartmetaller, som også kan kombineres med andre elementer. Således omfatter det britiske patent nr. 451 601 bare tilsetningen av

sjeldne jordartmetaller. Det britiske patent nr. 488 926 behandler tilsetningen av sjeld-

ne jordartmetaller i kombinasjon med kalsium og det amerikanske patent nr. 2.687.956 tilsetninger av sjeldne jordartmetaller i kombinasjon med kalsium og aluminium.

Ved oppfinnerens egne forsøk på å forbedre motstandslegeringer av nikkelkromtypen ved å tilsette sjeldne jordartmetaller, har det vist seg at denne tilsetning medfører at der dannes en tettere og mere vedhen-gende oksyd. Denne forbedring av oksydet medfører en betydelig forlengelse av leve-tiden, slik som den måles ifølge A.S.T.M. Søkeren har dog konstatert at legeringer av nikkelkromtypen med tilsetning av sjeldne jordartmetaller ved høye temperaturer viser en større tendens til å oksydere langs korngrensene enn legeringer uten denne tilsetning. Dette fenomen er mest utpreget for legeringer med lavt jerninnhold, men viser seg også ved legeringer med høyere jerninnhold. Det bør imidler-tid bemerkes at korngrenseoksydasjonen først inntrer i større utstrekning ved høy-ere temperaturer enn de som vanligvis anvendes ved levetids-prøvingen etter A.S. T.M. Således prøves de jernfri nikkelkrom-legeringer ved 1175°C, mens søkeren først ved temperaturer over 1200°C har iakttatt den sterkere tendens til korngrenseoksydasjonen.

Denne korngrenseoksydasjon medfører en nedsettelse av materialets anvendbar-het som motstandslegering, delvis på grunn av at oksydasjonen endrer legeringens elektriske motstand, delvis fordi korngrenseoksydasjonen medfører at ma-terialet vokser og endrer sine dimensjoner. Hvis det var mulig å nedsette tendensen

til korngrenseoksydasjonen, ville man der-

for i vesentlig grad kunne forberede kvali-

teten, spesielt derved at den maksimale anvendelsestemperatur kunne forhøyes.

Ved forsøk har det vist seg at en til-

setning av bor er meget gunstig og vir-

ker sterkt nedsettende, på tendensen til korngrenseoksydasjon. Da den tilsatte bor delvis forflyktiges og. delvis reagerer med andre bestanddeler i smeiten, må den til-

satte bormengde være veséntlig. større enn den mengde som senere gjenfinnes i le-

geringen. Det har vist-ség- at sélv om man etter tilsetningen av bor bare gjenfinner spor av dette element i den ferdige leger-

ing, har den dog medført en tydelig forbed-

ring av legeringens bestandighet mot korngrenseoksydasjon. Den mengde bor som gjenfinnes i den ferdige legering, må

ikke være for stor, for da kan legeringens levetid nedsettes. Det anses således ikke for hensiktsmessig å ha et høyere slutt-

innhold av bor enn ca. 0.02 pst.

Den til legeringen tilsette mengde av

sjeldne jordartmetaller kan være i form av «mischmetall», som har en omtrentlig sammensetning av 50—55 pst. cerium, 22—

25 pst. lantan, 15—17 pst. neodyn og 8—10

pst. av de øvrige sjeldne jordartmetaller.

Det er dog underforstått at også andre le-

geringer av sjeldne jordartmetaller eller rene slik metaller kan anvendes, såvel som oksyder av samme metaller i forbindelse med ett eller annet reduksjonsmiddel, som overfører oksydene til metallisk form.

Som ytterligere legeringselement er

der ifølge foreliggende oppfinnelse anvendt kisel i en mengde av 0,2—2 pst.

Ved fremstilling av motstandsleger-

inger av nikkelkromtypen er det formåls-

tjenelig å tilsette metaller for deoksyda-

sjon og avgassning av legeringen, som, f.

eks. mangan, aluminium, zirkon, magne-

sium og kalsium, samt metaller for kull-stoff-stabilisering, som f. eksrvanadin, ti-

tan, niob og tantal. Videre forekommer i almindelighet en viss mengde kobolt som forurensning i nikkelet. Uttrykket «rest nikkel», som skal anvendes i det følgende,

innbefatter tilstedeværelsen av ovennevn-

te metall hver for seg eller i kombinasjon i henhold av brøkdeler av 1 prosent.

Følgende eksempel på legerings-sam-mensetninger ifølge foreliggende oppfin-

nelse kan anføres:

1) Krom 15—30 pst., kisel 0,2—2 pst.,

sjeldne jordartmetaller 0,01—0,5 pst., bor spor—0,02 pst. og rest nikkel.

2) Krom 10—25 pst., jern 15—30 pst.,

kisel 0,02—2 pst., sjeldne jordartmetaller

0,01—0,5 pst., bor spor—0,02 pst. og rest nikkel.

3)'Krom 10—25 pst., jern 40—60 pst.,

kisel 0,2—2 pst., sjeldne jordartmetaller 0,01—0,5 pst., bor spor—0,02 pst. og rest nikkel.

For nærmere å klargjøre hva tilsetnin-

gen av bor innebærer skal resultatet fra en prøving som er utført refereres. Det ma-

teriale som ble undersøkt, ble utvalset til 0,3 mm tykke og 10 mm brede bånd. Av disse bånd ble der tatt ut prøvestykker, 35

mm lange, som ble opphetet i elektrisk ovn til en temperatur av 1210°C. Prøven ble kjørt intermitterende 2h ved nevnte tem-

peratur og fikk stå i iy2 h til avkjøling.

Hver tredje cykel ble utvalgt til lengere

prøve, og prøvene ble holdt 15 y2 h ved den høye temperatur, hvoretter de fikk av-

kjøles iy2 h. Den sammenlagte tid som prøvene var med høy temperatur, gikk opp til 425 h. Som et mål på korngrenseoksy-

dasjonen kan man anvende forlengelsen som prøven oppnådde etter den- oven-

nevnte behandling.

Følgende resultater kan angis:

Legering I: Krom 19,5 pst., kisel 1,5 pst.,

cerium 0,07 pst. og rest nikkel. Forlengel-

sen etter prøving 10,3 pst.

Legering II: Krom 19,05 pst., kisel 1,5

pst., cerium 0,07 pst. bor 0.002 pst. og rest nikkel. Forlengelse etter prøvingen 2 pst.

I begge disse legeringer anvendes alu-

minium som de-oksydasjonsmiddel.

Claims (4)

1. Legering av nikkel-kromtypen med eller uten jern, bestående av 10—30 pst. krom, 0—60 pst. jern, 0,2—2 pst. silicium og 0,01—0,5 pst. sjeldne jordartsmetaller, samt et innhold av bor, karakterisert ved at legeringen i ferdig tilstand inneholder bor i form av spor eller inntil 0,02 pst. og resten nikkel.

2. Modifikasjon av den i påstand 1 an-gitte nikkel-kromlegering, bestående av 15 —30. pst. krom, 0,2—2 pst. silicium og 0,01 —-0,5 pst. sjeldne jordartsmetaller, samt et innhold av bor, karakterisert ved at legeringen i ferdig tilstand inneholder spor av bor eller inntil 0,02 pst. av dette grunnstoff og resten nikkel.

3. Modifikasjon av den i påstand 1 an-gitte nikkel-kromlegering, bestående av 10 —25 pst. krom, 15—30 pst. jern, 0,2—2 pst. silisium og 0,01—0,5 pst. sjeldne jordartsmetaller, sam et innhold av bor, karakterisert ved at legeringen i ferdig tilstand inneholder bor i form av spor eller inntil 0,02 pst. og resten nikkel.

4. Modifikasjon av den i påstand 1 an-gitte nikkel-kromlegering, bestående av 10 —25 pst. krom, 40—60 pst. jern, 0,2—2 pst. silicium og 0,01—0,5 pst. sjeldne jordartsmetaller, samt et innhold av bor, karakterisert ved at legeringen i ferdig tilstand inneholder bor i form av spor eller inntil 0,02 pst. og resten nikkel.