NO153862B - Eldningsherdbar jern-nikkel-basert legering. - Google Patents
Eldningsherdbar jern-nikkel-basert legering. Download PDFInfo
- Publication number
- NO153862B NO153862B NO784182A NO784182A NO153862B NO 153862 B NO153862 B NO 153862B NO 784182 A NO784182 A NO 784182A NO 784182 A NO784182 A NO 784182A NO 153862 B NO153862 B NO 153862B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- alloy
- content
- niobium
- tantalum
- alloy according
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 75
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 75
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 22
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 19
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 12
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N iron nickel Chemical compound [Fe].[Ni] UGKDIUIOSMUOAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 14
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 12
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 7
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 7
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001313 Cobalt-iron alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004129 EU approved improving agent Substances 0.000 description 1
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Co].[Ni] Chemical compound [Fe].[Co].[Ni] KGWWEXORQXHJJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000010961 commercial manufacture process Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005235 decoking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007572 expansion measurement Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003763 resistance to breakage Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/007—Alloys based on nickel or cobalt with a light metal (alkali metal Li, Na, K, Rb, Cs; earth alkali metal Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al Ga, Ge, Ti) or B, Si, Zr, Hf, Sc, Y, lanthanides, actinides, as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
- C22C38/105—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt containing Co and Ni
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse angår en eldningsherd-
bar jern-nikkel-basert legering med lav varmeutvidelseskoef-
fisient, høy infleksjonstemperatur og høy styrke ved forhøyede temperaturer, hvilken legering inneholder mindre andeler av titan, niob og/eller tantal, og eventuelt inneholder kobolt.
I sin artikkel "New Ni-Fe-Co Alloys Provide Constant Modulus + High Temperature Strength," Materials in Design Engi-neering, Nov., 1965 har Eiselstein og Bell beskrevet eldningsherdbare nikkel-jern-legeringer med lav varmeutvidelseskoeffisient (COE) og høy infleksjonstemperatur (IT), for eksempel en COE
på 7,2 til 9,9 x 10~<6>/°C og en IT i området 371-482°C. Med infleksjonstemperatur menes curiepunktet, d.v.s. den temperatur ved hvilken transformasjonen fra ferromagnetisk til paramagnetisk finner sted. Legeringene har imidlertid vist kjerv-følsomhet ved 538-649°C. U.S. patent 3 705 827 beskriver en varmebehandling ved hvilken omkrystallisasjon unngås og dette problem overvinnes,
og i U.S. patent 4 006 011 foreslås endringer i sammensetningen med sikte på å overvinne problemet. Det er imidlertid viktig å
ha et stort spillerom ved prosessbehandlingen, d.v.s. ha et bredt temperaturområde for smiing, slaglodding og tilvirkning,
og likevel kunne oppnå lave COE- og høye IT-verdier. Den foreliggende oppfinnelse er basert på oppdagelsen av et nytt ma-
teriale med fordelaktige varmeutvidelsesegenskaper og evne til å motstå spenningskonsentrasjoner i oppvarmede gjenstander uten å fremby restriktive prosessparametere.
I henhold.til den foreliggende oppfinnelse tilveie-bringes en eldningsherdbar legering av den innledningsvis angitte art, karakterisert ved at den på vektbasis består
av 34-55,3 % nikkel, 0-25,2 % kobolt, 1-2 % titan, niob og
tantal i en slik mengde at summen av vekt% niob pluss 0,5
x vekt% tantal er 1,5-5,5 %, 0-2 % mangan, 0-1 % krom, 0-
0,03 % bor, 0-0,20 % aluminium, hvor resten, bortsett fra forurensninger og tilfeldige elementer, er jern, og hvor
legeringens sammensetning er i samsvar med følgende relasjoner:
Legeringen ifølge oppfinnelsen oppviser i eldningsherdbar tilstand en infleksjonstemperatur på minst 343°C, en utvidelseskoeffisient på 9,9 x 10~<6>/°C eller lavere ved oppvarmning opptil infleksjonstemperaturen, og en flytegrense (0,2-grense) ved romtemperatur på minst 77,36 kp/mm .
Koboltinnholdet er fordelaktig minst 10%, fortrinnsvis slik at nikkelinnholdet pluss koboltinnholdet i legeringen er mellom 51 og 53%, hvilket forbedrer legeringens ønskelige egenskaper, for eksempel infleksjonstemperaturen.
Tilfeldige elementer, såsom desokoydasjonsmidler og smibarhetsforbedrende midler, rensemidler og tolerable forurensninger kan være til stede i mengder opptil 0,01% kalsium, 0,01% magnesium, 0,1% zirkonium, 0,5% silisium og opptil 1% av hver av elementene kobber, molybden og wolfram. Svovel og fosfor er uønsket og begrenses vanligvis slik at mengden av hvert av disse er under 0,015%.
I kommersielle utførelsesformer av legeringen overstiger tantalinnholdet ikke 10% av niobinnholdet, og differanser mellom niobinnhold og tantalinnhold kan da anses å være av liten interesse, slik at legeringen forenklet kan betegnes som inneholdende 1,5-5,5% niob eller niob pluss tantal.
Den eldningsherdbare tilstand kan oppnås ved eldning
i temperaturområder såsom 732-593°C,i eldningstider såsom 8 timer, 16 timer eller mer; glødebehandling før eldning anbefales.
I legeringer ifølge oppfinnelsen kan jerninnholdet
være opptil 51,2% og er minst 21% når legeringen inneholder 11% tantal, eller jerninnholdet er minst 26,5% ved 5,5% niob og praktisk talt intet tantal.
5,5% niob og praktisk talt intet tantal.
For oppnåelse av særlig gode utvidelses- og styrkeegenskaper reguleres sammensetningen med fordel til 35-39% nikkel, 12-16% kobolt, 1,2-1,8% titan, metall fra gruppen niob og tantal i slike mengder at summen av niobinnholdet pluss halvparten av vekt% tantal er 3,7-4,8,. opptil 1% av hvert av elementene mangan og krom, opptil 0,012% bor, fortrinnsvis 0,003-0,012% bor, aluminium opptil 0,1%, resten - bortsett fra forurensninger og tilfeldige elementer - jern.
Relasjonen A er fortrinnsvis høyst 47,5, B minst
48,8 og C minst 4,8. Legeringer som tilfredsstiller disse relasjoner, kjennetegnes ved COE på høyst 8,1 x 10 ^/°C og IT på
minst 416°C og en flytegrense ved romtemperatur på minst 91,42 kp/mm^, Smeltereguleringen for oppfyllelse av relasjonene A og B kan for-enkles og gode resultater oppnås ved regulering av nikkelinnholdet pluss koboltinnholdet til 51-53% og med %Ti = ca. 1,5% og %Mn + %Cr = ca. 0,3%.
Når dilatometermålinger eller andre utvidelsesmålinger ikke er angitt i den foreliggende beskrivelse, er utvidelsesegen-skapene empirisk beregnet ut fra den prosentvise sammensetning i henhold til de følgende relasjoner vedrørende varmeutvidelses-koeffisienten COE og infleksjonstemperaturen (IT; curiepunktet):
Disse blir så omregnet til °C. Ovennevnte COE betegner den mid-lere COE over temperaturområdet fra romtemperatur til infleksjonstemperaturen i henhold til IT-ligningen ovenfor; ligningene er basert på statistisk analyse av dilatometermålinger på et stort antall legeringer innenfor og noe utenfor områdene ifølge oppfinnelsen.
Legeringer ifølge oppfinnelsen er blitt funnet å være motstandsdyktige mot spenningsavhengig sprekking ved forhøyede temperaturer, og legeringene kan således være egnet for turbin-motordeler. For å påvise motstand mot spenningsavhengig sprekking har man latt prøver av legeringer være påkjent over lengre tid i luft ved forhøyede temperaturer, for eksempel i kjerv-brudd-undersøkelser og sprekkprøvningsundersøkelser (stress cracking tests) ved 538°C og 649°C. Undersøkelser vedrørende deforma-sjonsakselerert korngrenseoksydasjon (SAGBO) gir vesentlige opp-lysninger om slike legeringers egenskaper under påkjenning, og man vil nedenfor komme tilbake til slike undersøkelser. Ved under-søkelsen blir en båndmetallprøve i en buet eller bøyet form fast-spent i en holder og plassert i en ovn. Ved visuell inspeksjon vil man se at sprekker begynner å dannes eller vokse slik de gjerne gjør ved korngrenseoksydasjon hos legeringer som er tilbøyelige til spenningssprekking.
Legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse kan frem-stilles ved konvensjonell smeltepraksis for høykvalitets nikkel-jern-legeringer. Induksjonssmelting, i henhold til luft-smelte-metoden og i henhold til vakuum-smelte-metoden er blitt funnet tilfredsstillende, men andre smeltemetoder, såsom elektrofluks-smelting eller vakuum-lysbuesmelting eller -omsmelting kan også anvendes. Legeringen har god smibarhet for varm bearbeidning og for kald bearbeidning, og bearbeidning ved moderat forhøyede temperaturer (warm-working) fulgt av omkrystallisasjonsglødning gir særlig tilfredsstillende resultater, herunder gode egenskaper når det gjelder kjerv-bruddfasthet. I den foreliggende beskrivelse betyr "warm-working" den spesielle type kald bearbeidning som ut-føres ved moderat forhøyede temperaturer som er under og normalt mellom 16 og 166°C under omkrystallisasjonstemperaturen for an-gjeldende legering. Omkrystalliserte produkter av legeringen er kjennetegnet ved likeaksede kornstrukturer som er fordelaktige for oppnåelse av isotrope styrkeegenskaper og andre egenskaper.
Det er blitt funnet at legeringens egnethet for bearbeidning ved moderat forhøyede temperaturer medfører effektivitet og besparel-ser ved legeringens kommersielle fremstilling, da smiing, valsing eller annen bearbeidning av legeringen kan fortsettes mens legeringen kjøles ned fra varmbearbeidningsområdet og gjennom omkrystallisasjonstemperaturen og videre under denne, hvorved man unngår tap av tid og de kostnader som følger med avbrudd i bearbeidningen for gjenoppvarmning.
Varmbearbeidning av blokker av legeringen kan utføres fra omtrent 1149°C og kan fortsette ned til området for de nevnte moderat forhøyede temperaturer, og bearbeidning av den varmbearbeidede legering kan fortsette under legeringens kjøling inn i området for de nevnte moderat høye bearbeidningstemperaturer. Gjenoppvarmning for krystallisasjonsglødning av den ved moderat forhøyede temperaturer bearbeidede legering utføres vanligvis i området 927-1038°C i fra 1 time til 15 minutter, selvsagt av-hengig av metalltykkelsen og den mengde bearbeidningsenergi som bibeholdes mens bearbeidningen pågår under omkrystallisasjonstemperaturen . Glødning i i time ved 927°C eller 1/4 time ved 1038°C, eller i et mellomliggende tidsrom for en mellomliggende temperatur, foretrekkes for fremstilling av finkornede strukturer i stangmaterialet, dog kan kornstrukturen bli grovere på kortere tid når det gjelder tynt båndmetall. Finkornede strukturer er fordelaktige når det gjelder å sikre god motstand mot spenningssprekking (innbefattet kjerv-brudd-fasthet) og høy styrke ved romtemperatur. Noen utførelsesformer av legeringen ifølge oppfinnelsen har imidlertid god motstand mot spenningssprekking både i grovkornet tilstand og finkornet tilstand.
I den foreliggende beskrivelse har kornstrukturer som betegnes som omkrystalliserte fine, en gjennomsnittlig kornstørrelse opptil ASTM No. 5, normalt ASTM No. 5 til No. 8, og kornstrukturer som betegnes som omkrystalliserte grove, har en gjennomsnittlig kornstørrelse på ASTM No. 4,5 eller større, normalt ASTM No. 2
til No. 4 (ASTM=American Standards for Testing Materials).
Omkrystallisasjonsglødetrinnet kan resultere i en tilstand av homogen fast oppløsning i legeringen, med de fleste eller samtlige gamma-fase-dannende (gamma-prime) elementer i opp-løsning. Bråkjøling med vann følger fortrinnsvis etter glødningen med sikte på at oppløsningstilstanden skal bibeholdes inntil det neste behandlingstrinn, skjønt en langsommere kjøling, for eksempelvis luftkjøling, kan være tilfredsstillende i noen tilfelle.
(Glødningen er ikke en karbon-oppløsningsglødning).
Legeringen forsterkes ved eldning ved temperaturer
på 621-732°C i 8 timer eller mer. Den varmbearbeidede legering, med eller uten moderat-varm-bearbeidning eller kald-bearbeidning, settes fortrinnsvis i en tilstand av fast oppløsning før eldning, men gode resultater kan i noen tilfeller oppnås uten en full opp-løsningsbehandling. En foretrukken eldningsbehandling omfatter en holdetid på 8 timer ved 718°C, kjøling i ovn med en hastighet på 55°C pr. time til 621°C, en holdetid på 8 timer ved 621°C og deretter kjøling i luft eller i ovnen til romtemperatur. Inter-mediære behandlinger ved 732-843°C kan også anvendes når det gjelder
å forbedre brudd-duktiliteten og/eller SAGBO-levetiden.
Både i den finkornede og den grovkornede tilstand
har de eldningsherdede produkter i alminnelighet en flytegrense på minst 77,36 kp/mm 2 og en strekkforlengelse på ca. 10% eller mer ved romtemperatur.
Det skal nå gis et eksempel.
En vakuum-induksjonssmelte for en jernbasert legering inneholdende nominelt 36% nikkel, 17% kobolt, 3% niob og 1,5% titan (legering 1) ble fremstilt og vakuumstøpt i en blokkform. Små mengder bor og kalsium ble tilsatt til smeiten før tappingen. Resultater av kjemisk analyse av legering 1 er angitt i tabell I. Metall fra blokken ble varmvalset til 0,635 cm og deretter kald-vaiset til 0,152 cm platemateriale. Prøveemner med dimensjonene 1,905 cm og 0,95 cm x 10,16 cm ble så skåret ut og varmebehandlet med en glødnings- og eldnings-behandling ved 1038°C i 0,25 time, vannkjøling, deretter 8 timer ved 718°C, kjøling i ovn med en hastighet på 55°C/time fra 718°C til 621°C, 8 timer ved 621°C og luftkjøling, hvilket resulterte i omkrystallisering av båndmetallet til en grovere kornstruktur mellom ASTM 4 og 5. Bestemmelse av flytegrensen (YS) (0,2-grensen) ved romtemperatur (RT) og ved 538°C, strekkfasthet (UTS), forlengelse (El) og kontraksjon (RA) ble utført med strekkprøvestykker tatt på tvers av (loddrett på) valseretningen. Resultatene er angitt i tabell II. Resultater på 89,66 kp/mm 2for flytestyrken ved romtemperatur og en forlengelse på 14% viser meget gode mekaniske egenskaper ved romtemperatur.
For undersøkelse av motstanden mot spenningssprekking ved høy temperatur ble tversgående prøvestykker for SAGBO-prøvning tilberedt ved overflatesliping av de eldnede 0,95 cm prøvestykker med et slipemiddel med slipepartikler i det siste trihn på høyst 44 pm, nøyaktig måling av tykkelsen, utregning av den nød-vendige lengde i henhold til ASTM "Recommended Practice for Preparation and Use of Bent-Beam Stress-Corrosion Specimens G39-72" for den valgte prøvepåkjenning med kompensasjon for prøve-holderens utvidelse, og oppkutting til de ønskede lengder. Prøve-stykkenes ender ble slipt til meiselegg-form for oppnåelse av punktkontakt på prøveholderen. En prøve av legering 1 fremstilt ved denne prosess ble plassert i prøveholderen og belastet ved tiltrekking av holderboltene tilstrekkelig til å resultere i en påkjenning på 105,5 kp/mm 2 under utprøvningen ved 538 OC. Holderen eller fastspenningsinnretningen som holder prøvestykket, ble plassert i en.ovn hvis temperatur ble holdt ved 538 C, og som hadde, et observasjonsvindu, og prøven ble undersøkt visuelt fra tid til annen, for eksempel med 4-24 timers mellomrom, idet prøven stadig var under belastning i 294 timer, hvoretter den sviktet ved sprekking i den påfølgende time, slik at "levetiden" var 294 timer ved en påkjenning på 105,5 kp/mm og 538°C.
Dette resultat, 294 timer, viser.at legering 1 har en meget god motstand mot spenningssprekking, idet prøvestykket var tatt fra en plate .som var koldvalset i retning loddrett på prøvestykkets lengderetning. Skjønt glødebehandlingen ved 1038°C i 0,25 time gir bedre isotropi, så anses på den annen side utprøvning av slike,prøvestykker som er tatt på tvers av valseretningen, å være et strengere kriterium enn utprøvning av prøve-stykker som er tatt parallelt med valseretningen.
Resultater av kjemiske analyser av ytterligere eksempler .ifølge oppfinnelsen er. også vist i tabell. I sammen med resultater av kjemiske analyser for legeringer som faller utenfor oppfinnelsens ramme, og som er betegnet legeringer A til I.
Tabell. IA viser verdier for relasjonene A, B og C, samt for COE- og IT-egenskaper beregnet i henhold til de ovenfor angitte ligninger..
Tabell II viser resultater av utprøvning av mekaniske egenskaper av eksempler ifølge oppfinnelsen og av forskjellige legeringer. Under "SAGBO" i tabell II betyr TL (levetid) den lengste tid ved hvilken prøven ble undersøkt før brudd fant sted; og TC (tid for brudd) betyr det tidligste tidspunkt ved hvilket prøven ble funnet å ha undergått brudd- SAGBO-levetiden er således et tidspunkt mellom TL og TC.
Prøver for undersøkelse av kjerv-brudd-egenskaper
ved 6 49°C og for korttids strekkfasthetsegenskaper ved romtemperatur og 64 9°C ble tatt fra 1,43 cm kvadratisk smidd stangmateriale av legeringer 4, 5 og 6 og legeringer C til F, og resultatene er vist i tabell III. Disse legeringer ble vakuum-induksjonssmeltet, støpt til blokker og deretter smidd. Ved smiingen ble blokken hammersmidd i 0,64 cm trinn ved 1121°C
under gjenoppvarmning til 1121°C etter behov, til 1,75 cm kvadratisk stangmateriale, med kjøling på hammeren til ca. 871°C
og deretter avsluttende smiing til 1,43 cm kvadratisk stangmateriale og luftkjøling. Kornstørrelsene i prøvestykkene var mellom ASTM
7 til 9 etter varmebehandling, som angitt i tabellen.
Resultatene i tabell III viser fordelene med be-grensning av aluminiuminnholdet slik at det ikke overstiger 0,2%, for oppnåelse av gode kombinasjoner av styrke, duktilitet og motstand mot brudd ved spenningskonsentrerende seksjoner, eksempelvis skår.
Resultatene i tabell II og tabell III i forbindelse med analysene i tabell I viser at langtidsmotstanden mot brudd øker når aluminiuminnholdet begrenses. Spesielt viser legering 2 lang levetid, hvilket skyldes en kombinasjon av lavt aluminiuminn-hold og lavt krominnhold. Det er blitt funnet at legeringer inneholdende aluminium i små mengder, for eksempel 0,05%, i forbindelse med små mengder av krom, for eksempel fra 0,3 til 0,5% krom, oppviser lang levetid. Anomali-tilfeller av kort levetid er blitt funnet for en legering, som ved analyse ble funnet å inneholde 0,58% krom og 0,006% aluminium.
Sveisbarhetsundersøkelser ved Varestraint-prøve-metoden (se Welding Handbook, 7 utg., bind 1, s. 146, (1976) American Welding Society, Miami, U.S.A.) viste at legeringene ifølge oppfinnelsen har bedre motstand mot sveisesprekking enn versjoner av Eiselsteins og Bells nikkel-kobolt-jern-legering med lav utvidelse (legering G). Legering G, med analyser som angitt i tabell I, ble behandlet i henhold til industriell produksjonspraksis for vakuum-induksjonssmeltede charger av Eiselsteins og Bells legering. Resultatene av undersøkelser utført etter Varestraint-metoden på prøver av legeringene 10, 11 og G i varmvalset tilstand er vist i nedenstående tabell IV.
Elektronstråleundersøkelser av sveisbarheten av legeringer 10 og 11 etter valsingen og etter 1038°C/0,25 time-glødning pluss eldning viser at sveisbarheten er omtrent den samme som den som er vanlig for den kommersielle legering, med liten forskjell mellom resultatene umiddelbart etter valsing og resultatene etter varmebehandling (begge tilnærmet ASTM-korn-størrelse 5). Blant det lille antall av elektronstråle-under-søkelser ble legering 10 funnet å være den mest motstandsdyktige mot underperle-sprekking (underbead cracking), og ingen indikasjoner på sprekking ble funnet ved metallografiske under-søkelser etter bøyningsprøvning av legering 10 i tilstanden umiddelbart etter valsing og etter varmebehandling.
Legeringen har gode egenskaper når det gjelder valsing og smiing i varm, moderat varm og kald tilstand og har god skjærbarhet. Den lar seg også lett slaglodde for sammen-føyning av artikler, herunder varmbearbeidede produkter såsom plater og bånd, av legeringen til andre artikler av samme eller forskjellige legeringer. En annen fordelaktig egenskap er at legeringen gir gode styrke- og duktilitetsegenskaper hos kalde (eller moderat varme) bearbeidede seksjoner som deretter opp-varmes for slaglodding, eller andre behov, til sterkt forhøyede temperaturer, for eksempel 1038°C.
Legeringen ifølge oppfinnelsen kan anvendes for turbinmotorer og andre konstruksjonsdeler som utsettes for på-kjenninger under oppvarmning og kjøling mellom temperaturer såsom romtemperatur og 316°C, 538°Celler 649°C. Herunder nevnes kaps-linger, braketter, flenser, akslinger, bolter og mantelanordninger som anvendes i gassturbiner.
Claims (10)
1. Eldningsherdbar jern-nikkel-basert legering med lav varmeutvidelseskoeffisient, høy infleksjonstemperatur og høy styrke ved forhøyede temperaturer, hvilken legering inneholder mindre andeler av titan, niob og/eller tantal,
og eventuelt inneholder kobolt,
karakterisert ved at den på vektbasis består av 34-55,3 % nikkel, 0-25,2 % kobolt, 1-2 % titan, niob og tantal i en slik mengde at summen av vekt% niob pluss 0,5 x vekt% tantal er 1,5-5,5 %, 0-2 % mangan, 0-1 % krom, 0-0,03 % bor, 0-0,20 % aluminium, hvor resten, bortsett fra forurensninger og tilfeldige elementer, er jern, og hvor legeringens sammensetning er i samsvar med følgende relasjoner: A - (%Ni) +0 ,84 (%Co)-1 ,7 (%Ti+%Al) + 0 ,42 (%Mn+%Cr) = høyst 51,5 B- (%Ni)+1,1 (%Co)-1,0(%Ti)-1,8(%Mn+%Cr)-0,33(%Nb+1/2Ta) =
minst 44,4 C - (%Nb+1/2%Ta)•(%Ti)-0,33(%Cr) = minst 2,7.
2. Legering ifølge krav 1, karakterisert ved at den inneholder minst 10% kobolt.
3. Legering ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den inneholder 35-39% nikkel, 12-16% kobolt, 1,2-1,8% titan, niob og tantal i en slik mengde at summen av niob pluss 0,5 x vekt% tantal er 3,7-4,8%, opptil 1% av hvert av elementene mangan og krom, opptil 0,012% bor, aluminium opptil 0,1%, resten - bortsett fra forurensninger og tilfeldige elementer - jern.
4. Legering ifølge krav 3, karakterisert ved en infleksjonstemperatur på minst 416°C, en utvidelseskoeffisient på høyst 8,1 x 10 6/°C og en flytegrense ved romtempera-2
tur på minst 91,42 kp/mm .
5. Legering ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at aluminiuminnholdet ikke overstiger 0,05%.
6. Legering ifølge krav 1, karakterisert ved at A ikke er større enn 47,5, B er minst 48,8 og C er minst 4,8.
7. Legering ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at summen av nikkel- og koboltinnholdet er 51-53%.
8. Legering ifølge krav 7, karakterisert ved at titaninnholdet er ca. 1,5% og summen av mangan-innholdet pluss krominnholdet er ca. 0,3%.
9. Legering ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den inneholder minst 1,5% niob og tantalinnholdet ikke overstiger 10% av niobinnholdet.
10. Legering ifølge krav 9, karakterisert ved at niobinnholdet er fra 3,7 til 4,8% og tantalinnholdet ikke overstiger 10% av niobinnholdet.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/860,298 US4200459A (en) | 1977-12-14 | 1977-12-14 | Heat resistant low expansion alloy |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO784182L NO784182L (no) | 1979-06-15 |
| NO153862B true NO153862B (no) | 1986-02-24 |
| NO153862C NO153862C (no) | 1986-06-04 |
Family
ID=25332906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO784182A NO153862C (no) | 1977-12-14 | 1978-12-12 | Eldningsherdbar jern-nikkel-basert legering. |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4200459A (no) |
| AT (1) | AT367460B (no) |
| BE (1) | BE872770A (no) |
| CA (1) | CA1113283A (no) |
| CH (1) | CH636644A5 (no) |
| DE (1) | DE2854002A1 (no) |
| FR (1) | FR2411896B1 (no) |
| GB (1) | GB2010329B (no) |
| IT (1) | IT1202848B (no) |
| NO (1) | NO153862C (no) |
| SE (1) | SE445743B (no) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4445944A (en) * | 1981-09-17 | 1984-05-01 | Huntington Alloys, Inc. | Heat treatments of low expansion alloys |
| US4445943A (en) * | 1981-09-17 | 1984-05-01 | Huntington Alloys, Inc. | Heat treatments of low expansion alloys |
| US4487743A (en) * | 1982-08-20 | 1984-12-11 | Huntington Alloys, Inc. | Controlled expansion alloy |
| US4685978A (en) * | 1982-08-20 | 1987-08-11 | Huntington Alloys Inc. | Heat treatments of controlled expansion alloy |
| US4517158A (en) * | 1983-03-31 | 1985-05-14 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Alloy with constant modulus of elasticity |
| US4785142A (en) * | 1987-04-10 | 1988-11-15 | Inco Alloys International, Inc. | Superconductor cable |
| US5066458A (en) * | 1989-02-22 | 1991-11-19 | Carpenter Technology Corporation | Heat resisting controlled thermal expansion alloy balanced for having globular intermetallic phase |
| US5059257A (en) * | 1989-06-09 | 1991-10-22 | Carpenter Technology Corporation | Heat treatment of precipitation hardenable nickel and nickel-iron alloys |
| ATE113997T1 (de) * | 1989-12-15 | 1994-11-15 | Inco Alloys Int | Oxidationsbeständige legierungen mit niedrigem ausdehnungskoeffizient. |
| WO1992003584A1 (en) * | 1990-08-21 | 1992-03-05 | Carpenter Technology Corporation | Controlled thermal expansion alloy and article made therefrom |
| JP3127471B2 (ja) * | 1990-12-18 | 2001-01-22 | 日立金属株式会社 | 低熱膨張超耐熱合金 |
| US5439640A (en) * | 1993-09-03 | 1995-08-08 | Inco Alloys International, Inc. | Controlled thermal expansion superalloy |
| EP0588657B1 (en) * | 1992-09-18 | 1998-04-15 | Inco Alloys International, Inc. | Controlled thermal expansion superalloy |
| EP0856589A1 (en) * | 1997-01-29 | 1998-08-05 | Inco Alloys International, Inc. | Age hardenable / controlled thermal expansion alloy |
| US6746782B2 (en) | 2001-06-11 | 2004-06-08 | General Electric Company | Diffusion barrier coatings, and related articles and processes |
| USH2245H1 (en) | 2007-03-12 | 2010-08-03 | Crs Holdings, Inc. | Age-hardenable, nickel-base superalloy with improved notch ductility |
| US7800021B2 (en) * | 2007-06-30 | 2010-09-21 | Husky Injection Molding Systems Ltd. | Spray deposited heater element |
| KR102048810B1 (ko) * | 2015-09-29 | 2019-11-26 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 저열팽창 초내열 합금 및 그의 제조 방법 |
| US10280498B2 (en) | 2016-10-12 | 2019-05-07 | Crs Holdings, Inc. | High temperature, damage tolerant superalloy, an article of manufacture made from the alloy, and process for making the alloy |
| CN111809120B (zh) * | 2020-07-21 | 2021-10-29 | 中国科学院金属研究所 | 一种低膨胀合金及其制备方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE639012A (no) * | 1962-10-22 | |||
| DE1239107B (de) * | 1962-10-22 | 1967-04-20 | Int Nickel Ltd | Legierung auf Eisen-Nickel-Kobalt-Basis mit einem im ausgehaerteten Zustand von der Temperatur im wesentlichen unabhaengigen Elastizitaetsmodul |
| US3705827A (en) * | 1971-05-12 | 1972-12-12 | Carpenter Technology Corp | Nickel-iron base alloys and heat treatment therefor |
| US4006011A (en) * | 1972-09-27 | 1977-02-01 | Carpenter Technology Corporation | Controlled expansion alloy |
| GB1411693A (en) * | 1973-05-04 | 1975-10-29 | Int Nickel Ltd | Low expansion alloys |
| GB1401259A (en) * | 1973-05-04 | 1975-07-16 | Int Nickel Ltd | Low expansion alloys |
| US3971677A (en) * | 1974-09-20 | 1976-07-27 | The International Nickel Company, Inc. | Low expansion alloys |
| US4026699A (en) * | 1976-02-02 | 1977-05-31 | Huntington Alloys, Inc. | Matrix-stiffened heat and corrosion resistant alloy |
| US4078951A (en) * | 1976-03-31 | 1978-03-14 | University Patents, Inc. | Method of improving fatigue life of cast nickel based superalloys and composition |
| US4066447A (en) * | 1976-07-08 | 1978-01-03 | Huntington Alloys, Inc. | Low expansion superalloy |
-
1977
- 1977-12-14 US US05/860,298 patent/US4200459A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-12-12 GB GB7848090A patent/GB2010329B/en not_active Expired
- 1978-12-12 FR FR7834934A patent/FR2411896B1/fr not_active Expired
- 1978-12-12 NO NO784182A patent/NO153862C/no unknown
- 1978-12-12 IT IT52257/78A patent/IT1202848B/it active
- 1978-12-13 CA CA317,884A patent/CA1113283A/en not_active Expired
- 1978-12-13 SE SE7812780A patent/SE445743B/sv not_active IP Right Cessation
- 1978-12-14 DE DE19782854002 patent/DE2854002A1/de active Granted
- 1978-12-14 AT AT0890378A patent/AT367460B/de not_active IP Right Cessation
- 1978-12-14 CH CH1273978A patent/CH636644A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1978-12-14 BE BE192326A patent/BE872770A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4200459B1 (no) | 1983-08-23 |
| NO784182L (no) | 1979-06-15 |
| BE872770A (fr) | 1979-06-14 |
| NO153862C (no) | 1986-06-04 |
| CH636644A5 (fr) | 1983-06-15 |
| ATA890378A (de) | 1981-11-15 |
| CA1113283A (en) | 1981-12-01 |
| SE7812780L (sv) | 1979-06-15 |
| GB2010329B (en) | 1982-05-06 |
| AT367460B (de) | 1982-07-12 |
| IT7852257A0 (it) | 1978-12-12 |
| SE445743B (sv) | 1986-07-14 |
| FR2411896B1 (fr) | 1985-11-15 |
| GB2010329A (en) | 1979-06-27 |
| DE2854002C2 (no) | 1993-06-09 |
| DE2854002A1 (de) | 1979-07-12 |
| FR2411896A1 (fr) | 1979-07-13 |
| IT1202848B (it) | 1989-02-09 |
| US4200459A (en) | 1980-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO153862B (no) | Eldningsherdbar jern-nikkel-basert legering. | |
| JP6076472B2 (ja) | 良好な加工性、クリープ強度及び耐食性を有するニッケル−クロム−アルミニウム合金 | |
| JP6177317B2 (ja) | 良好な加工性、クリープ強度及び耐食性を有するニッケル−クロム合金 | |
| NO772381L (no) | Nikkel-jern-krom-legering. | |
| JP5661938B2 (ja) | Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ−合金 | |
| KR102660878B1 (ko) | 2 상의 Ni-Cr-Mo 합금 제조 방법 | |
| JP2017508075A (ja) | 耐摩耗性、耐クリープ性、耐腐食性、及び加工性が良好な、硬化性ニッケル・クロム・鉄・チタン・アルミニウム合金 | |
| JP2014513200A (ja) | 良好な加工性を有するニッケル−クロム−鉄−アルミニウム合金 | |
| EP1270755A1 (en) | Aging treatment for Ni-Cr-Mo alloys | |
| EP0544836B1 (en) | Controlled thermal expansion alloy and article made therefrom | |
| US4487743A (en) | Controlled expansion alloy | |
| EP1270754A1 (en) | Two-step aging treatment for Ni-Cr-Mo alloys | |
| USH2245H1 (en) | Age-hardenable, nickel-base superalloy with improved notch ductility | |
| US6544362B2 (en) | Two step aging treatment for Ni-Cr-Mo alloys | |
| EP0092397A1 (en) | Nickel-chromium-molybdenum alloy | |
| KR100264709B1 (ko) | 니켈-몰리브덴 합금 | |
| CN113319468B (zh) | 一种防止焊接裂纹的核电用镍基合金焊丝的成分设计方法、核电用镍基合金焊丝 | |
| JPH0987786A (ja) | 高Ｍｏニッケル基合金および合金管 | |
| US6579388B2 (en) | Aging treatment for Ni-Cr-Mo alloys | |
| KR900001561B1 (ko) | 공업용 용기에 사용되는 고강도 합금 및 제품 | |
| US4808371A (en) | Exterior protective member made of austenitic stainless steel for a sheathing heater element | |
| US4861550A (en) | Corrosion-resistant nickel-base alloy having high resistance to stress corrosion cracking | |
| JP4059156B2 (ja) | 原子力用ステンレス鋼 | |
| US20200325567A1 (en) | Method for producing semi-finished products from a nickel-based alloy | |
| JPH03134144A (ja) | ニッケル基合金部材およびその製造方法 |