NO742423L - - Google Patents

Description

Jernbasert legering egnet for anvendelse ved forhøyede temperaturer.

Foreliggende oppfinnelse angår delvis austenitiske jer-baserte■legeringssammensetninger som i alt vesentlig består av jern, krom, nikkel, karbon og wolfram. Jernbaserte legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse kombinerer høy styrke og høy korrosjons-motstand ved høye temperaturer sammen med lav pris. Legeringene er spesielt godt egnet for fremstilling av gassturbinkomponenter for anvendelse i kjøretøyer og i industrien rent generelt, såsom støpte turbinblader, turbinpropeller, turbinhus samt komponenter for forbrenningskammere, hvor det er ønskelig med høytemperaturegen-skaper samtidig som prisen bør være lav. I tillegg til dette kan man fremstille ovnsutstyr og høytemperaturmaskiner av den type som brukes i kjemisk og petrokjemisk industri fra legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse. Foreliggende legeringer er meget godt egnet for slike formål fordi man oppnår en uventet høy styrke ved høye temperaturer samtidig som prisen på materialet ligger i området for vanlige jernbaserte legeringer.

Industrier som utvikler og fremstiller høytemperaturmaskiner og prosessutstyr for anvendelse ved slike høye temperaturer, må vanligvis anvende dyre nikkel- og kobolt-baserte legeringer for slike formål hvor det kreves høy bæreevne eller høy styrke ved høye temperaturer. Utviklingen av nikkel- og kobolt-baserte superlegeringer bg den etterfølgende vekst i denne teknologi, viser tydelig at det er et sterkt behov for legeringer med høy styrke ved forhøyede temperaturer.

Skjønt nikkel- og kobolt-baserte superlegeringer har vist seg meget godt egnet for slike formål hvor det er ønskelig med høy styrke ved forhøyede temperaturer, så er slike legeringer meget kostbare.NiKke.fll og kobolt koster vanligvis mellom 10 og 30 ganger mer enn jern. Det har følgelig tidligere vært gjort tallrike for-søk på å utvikle jernbaserte legeringer med høy styrke ved høyere temperaturer for derved å redusere omkostningene ved fremstillingen av høytemperaturkomponenter.

Jernbaserte støpestykker for anvendelse ved forhøyet temperatur er meget vidt anvendt. På grunn av at slike legeringer imidlertid har liten styrke, er deres anvendelse hittil vært be-grenset til områder hvor det er liten belastning.

Varmeresistente jernbaserte støpte legeringer kan deles i to generelle klasser, ferritiske og austenitiske. Av disse to er det velkjent at austenitiske legeringer som erkarakterisert veden flatesentrert kubisk (FOG) krystallgitterstruktur har en overlegen belastningsbærende evne ved forhøyede temperaturer. Skjønt austenitiske legeringer er sterkest av de ovennevnte to typer legeringer, så har slike legeringer langt lavere styrke enn det som er ansett for å være minimumskravet for komponenter som skal brukes i varme seksjoner av gassturbiner, hvor man har temperaturer fra 7^0 - 1090 °c.

Vanligvis vil jernbaserte austenitiske legeringer også inneholde krom, nikkel og karbon. Krom er tilstede i tilstrekkelige mengder til å øke motstanden mot en høytemperaturkorirosjon og oksydasjon, mens nikkel er tilstede i tilstrekkelige mengder til å stabilisere FØC-krystallstrukturen ved romtemperatur. Karbonet som er en ytterligere austenitisk stabilisator, tjener primært åom kromkarbiddahnende bestanddel noe som øker høytemperaturstyrken og som reduserer sjansen for at det i jern-krum-nikkel-legeringer skal bli utfelt uønskede sprø faser.

Foreliggende oppfinnelse angår således i det minste delvis austenistiske jernbaserte legeringer som i støpt form har høy-tempera tur styrke (f.eks. i området fra 537 - H30°C) og en korro-sjonsresistens som er bedre enn i mange nikkel- og kobolt-baserte superlegeringer som for tiden er kommersielt tilgjengelige og vidt anvendte. Legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse er en kritisk sammensetning, spesielt med hensyn til wolfram og nikkelinnhold. Vanligvis vil denne regulerte sammensetning gi en legering som herdner med tiden. I tillegg til dette har legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse fortrinnsvis en bortilsetning som kombinert med den regulerte sammensetning forøvrig gir en legering med en høy-tempera turkrympebruddstyrke som er bedre enn i kommersielle kobolt-baserte legeringer såsom HS-31. Slike kobolt-baserte legeringer har vid anvendelse i de tilfelle hvor det er nødvendig med høy-temperaturstyrke.

Ildfaste metalltilsetninger såsom molybden, wolfram, niob og tantal har vært tilsatt austenitiske jernbaserte legeringer tidp ligere. Slike tilsetninger har vært gjort i små mengder for det, formål å styrke metallenes faste oppløsning, få en karbidstabili-sering eller for å få dannet styrkende ildfaste metallkarbider.

Med mange av disse tilsetninger har man oppnådd styrkeforbedringer, da spesielt ved temperaturer opp til 852°C. Ettersom den austenitiske struktur er fattig på ildfaste metaller, så har imidlertid diffusjonshastighetene vært meget høye ved temperaturer nær opptil 1090°C. Den resulterende effekt er en skarp nedgang med hensyn til krympebruddstyrken ved temperaturer over 963°C, noe som skylles at de styrkende faser raskt flyter ut eller løser seg opp.

For å omgå disse vanskeligheter innbefatter legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse vanligvis større mengder av et ilda fast materiale, da spesielt wolfram. Disse uvanlige store konsentrasjoner av ildfast metall senker diffusjonshastighetene og derved øker styrken ved høye temperaturer. En enkel tilsetning av større mengder ildfast metall til en regulert austenitisk jernbasert legering vil i seg selv ikke gi en legering med de forønskede egenskaper. Større tilsetninger av ildfaste metaller kan resultere i en dannelse av skadelige sprø faser og en nedbrytning eller elimi-nering av den foreønskede FCC krystallstruktur.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse har man oppdaget at de forønskede tilsetninger av ildfaste metaller kan gjøres uten skadelige effekter hvis man øker nikkelinnholdet for å kompensere wolframet samtidig som man tilveiebringer en krystallstruktur som i det minste delvis er austenitisk. Karbon kan også brukes som en effektiv austenit-stabilisator, men blir vanligvis holdt på relativt normale nivåer.

Man har videre oppdaget i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelsen at bor i mengder som vanligvis er store for jernbaserte legeringer, kan dels sammen med og dels som erstatning for karbon gi en uventet og uvanlig økning med hensyn til høytemperaturstyrken. Bor er kjent for å øke legeringsfluiditeten i flytende tilstand, hvorved man øker støpbarheten. En tilsetning av bor er således meget verdifull jSår mer komplekse stykker skal støpes.

Små tilsetninger av bor til jernbaserte legeringer har også vært utført tidligere. Disse tilsetninger har imidlertid vanligvis ligget i området fra 0,001 til 0,01 vekt-^, bare sjelden over 0,03 vekt-^. US patent nr. 3>250,6l2 angir at bortilsetninger til visse spesielle jernbaserte legeringer i mengder på over 0,025 vekt-$> resulterte i egenskaper som var dårligere enn i legeringer som inne-holdt mindre enn denne mengde bor, enten legeringene var slik de var støpt eller etter en varmebehandlet tilstand. I US patent nr. 3, l65» ^00 er det angitt tilsetninger av bor på opptil 0,2 vekt-$> til visse jernbaserte legeringer noe som er angitt og gi en svak forbedring med hensyn til styrke, Ingen ytterligere forbedring var imidlertid fremtredende over dette nivå eller heller ikke erhoen angivelse i patentet at bor i vesentlig grad ville bedre styrken.

Bortilsetninger ifølge foreliggende oppfinnelse her vanligvis i konsentrasjoner som ligger vesentlig over de mengder som vanligvis har vært anvendt tidligere. Den maksimalt observerte forbedring i 100 timers krympebruddstyrken ( élfo forbedring ved en prøving ved 7k2°C) oppnådde man ved en bortilsetning på 0,4 vekt-%

til en av to identiske legeringssammensetninger.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer i det minste delvis austenitiske, billige jernbaserte støpelegeringer som har langt bedre styrke ved forhøyet temperatur enn mange nikkel - og kobolt-baserte superlegeringer. Jernbaserte støpelegeringer ifølge foreliggende oppfinnelse har motstand over for strukturell nedbrytning, fasesammenløpning, agglomerering og ustabilitet, og beholder en vesentlig grad av de opprinnelige legeringsegenskaper under lang-tidseksponering overfor temperaturer på opptil 1130°C. Disse legeringer har også resistens overfor varmekorrosjon og oksydasjon,

noe som gjør at de kan brukes under harde betingelser ved forhøyede temperaturer.

Foreliggende oppfinnélse tilveiebringer således i det minste delvis austenitiske jernbaserte legeringer som kan brukes for stø-ping av stykker og som skal brukes under betingelser hvor det kreves relativt høy styrke ved høye temperaturer. Oppfinnelsen angår også støpte komponenter fremstilt av slike legeringer som skal brukes i gassturbinmotorer og andre steder hvor det er nødvendig ved høy styrke og korrosjons- og oksydasjonsresistens ved forhøyede temperaturer.

Legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse inneholder hovedsakelig jern, d.v.s. minst ca. 35$ jern, og inneholder dessuten varierende mengder av krom, nikkel, wolfram og karbon. Et eller flere av elementene bor, titan, mangan og silisium kan også inngå i legeringene. I tillegg til dette vil legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse inneholde mindre mengder av andre elementer av den type som vanligvis brukes i jernbaserte legeringer, og hvor disse elementer ikke i vesentlig grad vil virke skadelige på legeringens viktigste karakteristika, og hvor slike elementer inngår i legeringene på grunn av små urenheter i legeringsingrediensene.

Relativt store mengder wolfram inngår i legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse for å bedre høytemperaturstyrken. I tillegg til dette vil legeringen inneholde en større mengde nikkel enn det som vanligvis er tilstede i jernbaserte legeringer for å sikre en krystallstruktur som i det minste delvis er austenitisk. Videre vil legeringene fortrinnsvis også inneholde en bortilsetning som videre øker høytemperaturstyrken.

I tabell I er det angitt et bredt område og to forskjellige trangere områder med hensyn til vekt-prosenter av de elementer som anvendes i legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse. Det er underforstått at oppsetningen i tabell I angår hvert enkelt element individuelt, og definerer såledés ikke sammensetninger innen brede og trange områder. Ikke desto mindre vil sammensetninger som tilsvarer de trangere områder slik disse er angitt i tabell I, repre-sentere foretrukne utførelser. Det er videre underforstått at legeringer ifølge tabell I kan dessuten inneholde mangan og silisium i de mengder som normalt anvendes i jernbaserte legeringer for derved å bedre støpbarheten og desoksydasjonen (vanligvis mindre enn 2$ av hver element). Det er videre underforstått at wolframinnholdet i legeringer ifølge tabell I delvis kan erstattes av molybden i mengder på opptil 50 atom-prosent av wolframet.

En foretrukken gruppe legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse inneholder fra 10 til ca. lh vekt-$ (fortrinnsvis fra 11 til 13 vekt-$) wolfram, enten koblet i alt vesentlig uten bor eller med et borinnhold på mellom 0,3 og 0,5 vekt-$. En spesielt foretrukket legeringssammensetning med hensyn til vekt-$ består i alt vesentlig av ca. 22 til ca. 2k $ krom, ca. 15 til ca. 17$ nikkel, ca. 11 til ca. 13$ wolfram, ca. 0, k til ca. 0,8$ (fortrinnsvis 0,5 til 0,6$) karbon, og ca. 0,25 til ca. 0,65$ (fortrinnsvis 0,3 til 0,5$) bor, og et samlet karbon- og borinnhold på opp til 1,05$, mindre enn ca. 1$ (fortrinnsvis ca. 0,3 til 0,8$ hver) av mangan og silisium, mens resten i alt vesentlig er jern og mindre mengder i form av urenheter av andre elementer som ikke skader

legeringens grunnleggende egenskaper.

En annen spesielt foretrukket legeringssammensetning i vekt-$ består av fra ca. 22 til ca. 24$ krom, ca. 15 til ca. 17$ nikkel, ca. k til ca. 10$ (fortrinnsvis ca. 4,5 til 6,5$) wolfram, ca. 0,35 til 0,5$ karbon, ca. 0,1 til ca. 0,2$ bor, mindre enn 1$ (fortrinnsvis fra 0,3 til 0,8$) for hvert av elementene mangan og silisium, mens resten i alt vesentlig består av jern og mindre mengder av andre elementer i form av urenheter som ikke skadelig påvirker legeringens grunnleggende egenskaper.

Ikke bare tilveiebringer foreliggende oppfinnelse delvis austenitiske legeringer med høyt innhold av wolfram, men mange legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse kan utsettes for en be-handling som kombinerer eldning og varme, noe som gir en betydelig forbedring med hensyn til krympebruddstyrken. Mange legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse kan bedres med hensyn til høy-tempera turs tyrke ved at de utsettes for temperaturer fra ca. 779 - ca. 908°C i minst. 2 timer fulgt av luftavkjølning.

J; ,.. Ben vedlagte figur er et Larson-Miller-krympebruddparameter-diagram for flere legeringer. En av legeringene som er angitt på •diagrammet ligger innenfor den foreliggende oppfinnelse, mens de andre representerer kommersielt tilgjengelige legeringer utenfor den foreliggende oppfinnelse.

Den kritiske sammensetning med hensyn til forholdet mellom nikkel og wolfram for å oppnå strukturstabilitet og styrke i legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse, og den usedvanlige styrkende effekten av et relativt høyt borinnhold i disse legeringer, ble bestemt ved å bruke materialer som var smeltet i luft og støpt i standard prøvestavformer. Fra 13,6 til 22,5 kg materiale ble smeltet og støpt til prøvestenger som ble brukt for en. bedømmelse av de mekaniske egenskaper. En eksponering ved temperaturer mellom 742 og 963°C ble utført på alle legeringssammensetninger for å be-stemme den optimale eldning og varmebehandlingssekvens. En varmebehandling raed 852°C i luft i 18 timer fulgt av en avkjøling i stille luft viste seg å være optimum for de fleste legeringer som reagerte på en eldning og varmebehandling, og denne behandlingsmåte ble således brukt som en standard varmebehandling før prøvning. Krympebruddprøvingen ble utført ved temperaturer mellom 742 og 1090°C under belastninger som ville sikre en sammenlikning med tilsvarende egenskaper for kommersielt tilgjengelige legeringer.

v Tabell II angir en analyse av 15 legeringer, og innholdet

v

er angitt som vekt-fo av bestanddelene. Resultatene av krympebrudd-prøvingen med hensyn til de fleste legeringer er angitt i tabell III. Disse data innbefatter tid til brudd i timer under forskjellige betingelser med hensyn til temperatur og spenning, den tolererte endelige totale forlengelse eller lineære krympespenning, reduksjon med hensyn til prøvestykkets diameter ved bruddstedet, samt en beregnet tilsvarende spenning for å få et brudd etter 100 timer ved 852°C for hver legering. De beregnede spenninger ble brukt for å vise effekten av forskjellige legeringsmodifikasjoner og for å vise hvorledes legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse opptrådde sammenliknet med kommersielt tilgjengelige jern, nikkel og kobolt-baserte legeringer.

Legeringene fra eksempel 1 til 4 viser krympebruddegenskaper som er typiske for varmeresistente jernbaserte legeringer. Disse legeringer er imidlertid ikke spesielt austenitiske, etter som nikkel og karboninnholdet er "for lavt for å kompensere det store innholdet på 20 vekt-$ wolfram. Legeringene 1 til 4 er harde, men har lav seighet. Rockwell-hardhettall, C-skala (Rc) på 50 ble oppnådd både når stykkene ble prøvet som sådan etter støping og etter varmebehandling.

En sammensetning som har lavere innhold av wolfram og høyere nikkelinnhold er vist yed hjelp av legering 5»852°C varme-behandlingen hevet legeringshardheten fra R 22 som støpt til Rc32. Krympebruddprøver ved temperaturer på 742 og 963°C viste en styrkeforbedring som var mer enn dobbelt så sterk som i sammensetningen uteri wolfram. En styrkeforbedring av denne størrelsesorden var totalt uventet. Man fant at seighet, støpebarhet og strukturell stabilitet var utmerket, og mikrostrukturen på legeringen ble identi-fisert som delvis austenistisk.

Styrken på legering 5 er langt bedre enn hovedmengden av

de legeringer som er klassifisert som jernbaserte superlegeringer. Et par jernbaserte legeringer har sammenliknbar eller bedre styrke. Slike legeringer inneholder imidlertid vanligvis aluminium og/ eller titan, og man har således en vanlig herdningsreaksjon mellom

nikkel, aluminium og titan. Legeringer som inneholder disse reaktive, bestanddeler må dessuten smeltes og støpes i vakuum,

og de blir følgelig langt mer kostbare å fremstille.

I motsetning til dette er alders-herdbare legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse basert på en hittil ukjent alders-herdende mekanisme mellom nikkel og wolfram, og kan således være uten innhold av aluminium og titan. Slike legeringer har utmerket støpebarhét i luft, hvorved man kan senke produksjonsomkostningene. Legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse krever ingen spesiell bearbeiding'enn vanlig støpepraksis, og kan således lett støpes i sand, skallformer eller innesluttede former. Videre oppnår legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse en grad av styrkeforbedring som hittil har vært ukjent ved wolframtilsetninger til jern-krom-nikkel-legeringer.

Effekten av en bortilsetning til legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i tabellene II og III. Eksempel-legering 6 representerer en tilsetning på 0,4 vekt-$ bor til legeringer fra eksempel 5«Som vist i tabell III ga bortilset-ningen en økning fra 1060 til 1580 kg/cm 2noe som var nødvendig for å få et brudd ved 100 timer ved 852°C. I prøving som ikke er vist i tabell III, ga en bortilsetning en økning fra I56O til

.2 o

3000 kg/cm i belastning som var nødvendig for a frembringe et brudd etter 100 timer ved 742°C. Dette representerer en økning med hensyn til belastningsbærende evne på 61$. Ved 963 C økte

den spenning som var nødvendig for å frembringe et brudd etter 100 timer fra 640 til 76O kg/cm<2>, noe som representerer en forbedring på 22$. Krympebruddprøving ved 1090°C med legeringen fra eksempel 6, viste en spenning på 285 kg/cm 2 som var nødvendig for å gi et brudd etter 100 timer. Dette styrkenivå er bedre enn i flere kjente nikkel- og kobolt-baserte superlegeringer.

Den meget gode styrke i legeringen fra eksempel 6 sammenliknet med flere kommersielle jern, nikkel eller kobolt-baserte superlegeringer er vist på den vedlagte figur. De angitte data representerer resultater som ble oppnådd etter prøving av legeringen fra eksempel 6 og fem kommersielle legeringer betegnet A, B, C, D og E, idet man anvendte prøvemetodikk slik det er angitt i ASTM standard EI 39-66T. Kommersiell legering A er en jernbasert lege ring, legering B er en kobolt-basert legering, mens legeringene C, D og E er nikkelbaserte legeringer. Analysene av disse legeringer A, B, C, D og E er vist i tabell IV.

Figuren viser at bare legering E har bedre krympebruddegenskaper enn legeringen fra eksempel 6. Denne legering er imidlertid en nikkelbasert legering som inneholder betydelige mengder av de reaktive metaller aluminium og titan. Ettersom legering E er en nikkelbasert legering, er den klart mer kostbar enn de jernbaserte legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse. I tillegg til dette vil nærværet av alders-herdnende reaktive metaller i legering E gjør det nødvendig med en spesiell bearbeiding.

En viktig egenskap ved legeringen fra eksempel 6 er vist på figuren, ved at krympebruddstyrken for denne legering ikke synker så raskt ved høye temperaturer (høyt parametertall) ved slutten av kurvene, noe som er tilfelle med de kommersielle legeringer som er vist i sammenlikningen. Dette viser en langtids-stabilitet ved høye temperaturer noe som er et resultat av det høye innhold av ildfaste metaller. Legeringen ifølge foreliggende oppfinnelse har således bedre evne til å beholde de opprinnelige egenskaper noe som er viktig ved lave spenninger, men ellers lang brukstid ved høye temperaturer.

Størrelsen på styrkeforbedringen som man oppnår ved bor-tilsetningen er uventet. De kombinerte effekter av høyt innhold av både wolfram og bor gir en høytemperaturstyrke i disse legeringer som er langt bedre enn det man kjenner i kommersielle støpte jernbaserte legeringer. De langt bedre egenskaper ved temperaturer opp til ll49°C antar man er et resultat av de samlede effekter av dispersjon av wolfram og kromborider mens innholdet av nikkel og wolfram gir en alders-herdnende mekanisme.

Visse variasjoner med hensyn til hovedbestanddelene i legeringene viser at en økning av krominnholdet på opp til 28 vekt-fo eiler mer, for å bedre resistensen overfor svovelholdige gasser ved høye temperaturer, vil resultere i en viss faseutfelling. Hvis man imidlertid samtidig øker nikkelinnholdet til ca. 20 vekt-$ eller mer, så får man igjen etablert strukturell stabilitet. Legeringer med høyt krominnhold har en tendens til å bli noe svakere ved forhøyede temperaturer. Nikkelinnhold på ca. 20 vekt-$ eller mer gir bedret seighet og sikrer stabilitet på den austenitiske (FCC) fase, men gir liten eller ingen effekt med hensyn til krympebruddstyrken. For å sikre i det minste en delvis austenitisk legering, bør nikkelinnholdet fortrinnsvis heves etter hvert som wolfram innholdet heves. WolframinnhoIdet kan senkes noe i legeringer som inneholder mye bor uten at man taper særlig mye med hensyn til styrke.

Det optimale bor-karboninnhold for krympebruddstyrken er nær 1,0. Styrken avtar over og under denne verdi. Senkningen er mindre rask med legeringer som har høyt innhold av bor og lavt karboninnhold. Bor pluss karboninnholdet bør være tilstrekkelig lavt (l,05 vekt-$) for å sikre seighet, men tilstrekkelig høyt

(0,2 vekt-$) for å sikre strukturell stabilitet. Karbon gir strukturell stabilitet ved å stabilisere austenitt, mens bor gir stabilitet ved å reagere med s i gma fase dann ende elementer såsom krom og wolfram, hvorved det dannes borider. Karbon og bor er styrkende elementer, men de har også en tendens til å øke legeringens sprø-het. Hvis derfor det samlede karbon og borinnhold overstiger 1,05 vekt-fo, så vil legeringenes seighet falle til et uønsket lavt nivå.

Titan kan brukes som desoksyderende middel i legerings-smelten. Sluttinnhold av titan på ca. 0,2 vekt-$ vil normalt bare være tilstede i legeringer som har høyt innhold av nikkel eller lavt innhold av krom. Mangan og silisium kan brukes som normale støpetilsetninger i vanlige kjente mengder for å kontrollere smelte-desoksydasjonen og fluiditeten uten at dette skader legeringens grunnleggende egenskaper.

Tabell V angir de spenninger som var nødvendig for å frembringe et brudd etter 100 timer ved 852°C for varmeresistente kommersielle superlegeringer A til og med D fra tabell IV. En sammenlikning mellom disse data og de krympebrudd-data som er angitt for legeringene 5 til 15 slik det er angitt i tabell III, viser at legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse har bedre egenskaper enn den jernbaserte legering A og de nikkelbaserte legeringene G og D, og egenskaper som lar seg sammenlikne med den koboltbaserte kommersielle legering B.

Legeringer fra eksempel 6 varmebehandlet ved 852°C i 20 timer og så luftavkjølt, har en tetthet på 8,33 g/cm , og en smelte-temperatur på fra 1254-til 1271°C samt en krympefaktor på 1,6$. Denne legering hadde i støpt tilstand en Rchardhetsverdi på 30-

32, og etter varmebehandling ved 852°C i 20 timer og luftavkjøling var Rcverdien 35»Slagegenskaper på denne legering målt ved romtemperatur varierte fra 0,26 - 0,65 kgm. Dette området er typisk for støpte kobolt-baserte superlegeringer.

Statiske oksydasjonsprøver ble utført ved 426°C i 500 timer med sylindriske prøvestykker. Prøvestykkene av legeringen fra eksempel 6 som var avkjølt til romtemperatur hver 24. time, viste et totalt vekttap på 0,24 mg/cm , og en overflatetilbake-trekning på 0,0040 cm.

En prøve på digelsulfidering ble utført ved 927°C i en blanding av 10$ NaCl|390$ Na2S0^i 300 timer med legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse. Resultater av denne prøve sammen med résultater for kommersiélle legeringer 713 C, U-500 og IN-738

tatt fra . tidligere publiserte data hvor man brukte samme prøve-betingelser er angitt i tabell VI. Legeringer fra eksempel 6 har langt bedre sulfideringsresistens enn både legeringene U-500 eller 713 C, og bare litt svakere enn den kostbare nikkelbaserte legering IN-738.

Strekkegenskaper for varmebehandlede stykker av legeringen fra eksempel 6 ble bestemt slik det er angitt i ASTM standard E8-66 og E21-66T. Resultatene av disse prøver er angitt i tabell VII. Det fremgår av tabellen at legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse har god høytemperaturflytespenning og endelig strekkfasthet.

Legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse kan lysbue-sveises med en strekkfugeeffektivitet på opp til 90$ eller mer ved 872°C når man brukte passende fyllstoff. Sveising kan lett brukes for å fremstille strukturelle fuger eller for reparasjoner i stykker på under 1,25 cm. For stykker med en større tykkelse eller fuger som står under spenning, kan det være nødvendig med et mer seigt fyllmetall.

Legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse har varmeut-videlseskoeffisienter som tilsvarer de fleste jernbaserte legeringer. Tabell VIII angir varmeutvidelseskoeffisientene for legeringen fra eksempel 6 i et relativt vidt temperaturområde.

Skjønt foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet i sam-band med foretrukne utførelser, er det underforstått, at variasjoner og modifikasjoner kan utføres uten at man derved forlater oppfinnel-sens intensjon. Man anser at slike variasjoner og modifikasjoner inngår i oppfinnelsen.

Claims (21)

1. Ehi det minste delvis austenitisk jernbasert legering,karakterisert vedå inneholde de følgende elementer i det nedenfor angitte vektprosentområde:

mens resten av legeringen i alt vesentlig er jern og mindre mengder av urenheter og andre elementer som ikke har noen skadelig effekt på legeringens basiske egenskaper, og hvor jern er tilstede i en mengde på minst ca. 35 vekt-$, og hvor den samlede mengde av karbon pluss bor ligger i området fra 0,2 til 1,05 vekt-$.

2. Jernbasert legering ifølge krav 1,karakterisert vedat wolframinnholdet delvis er erstattet med molybden i en mengde på opptil 50 atom-$ av wolframet.

3»Jernbasert støpelegering ifølge krav 1,karakterisert vedå inneholde fra ca. 11 til ca. 13$ wolfram og i alt vesentlig intet bor.

4. Jernbasert støpelegering ifølge krav 1,karakterisert vedå inneholde fra 11 til 13$ wolfram og fra ca. 0,3 til ca. 0,5$ bor.

5»Støpekomponent for anvendelse i turbinseksjonen i en gass-turbinmotor,karakterisert vedå vjære fremstilt av legeringen ifølge krav 1.

6. Fremgangsmåte for varmebehandling av en gjenstand fremstilt av legeringen ifølge krav 1 for å forbedre høytemperaturstyrkeegen- skapene,karakterisert vedat man eksponerer nevnte gjenstand overfor temperaturer fra ca. 797 til ca. 908°C i minst to timer fulgt av en luftavkjølning.

7. En i det minste delvis austenitisk jernbasert legering,karakterisert vedi alt vesentlig å bestå av de følgende elementer i de nedenfor angitte vektprosentområder:

og hvor resten av legeringen i alt vesentlig består av jern samt mindre mengder av urenheter og tilfeldige elementer som ikke skadelig påvirker legeringens basiske egenskaper, og hvor nevnte er jern er tilstede i en mengde på minst ca. kO vekt-$> og hvor den samlede mengde av karbon og bor ikke overstiger ca. 1,05 vekt-$.

8. Støpt komponent for anvendelse i turbinseksjonen av en gassturbin,karakterisert vedå være fremstilt av legeringene ifølge krav 7»

9. Legering ifølge krav 7»karakterisert vedat Wolframinnholdet ligger i området fra ca. k til ca. 10 vekt-$.

10. Legering ifølge krav 7»karakterisert vedåt wolframinnholdet delvis er erstattet med molybden i en mengde på opptil 50 atom-$ av wolframet.

11. Jernbasert legering,karakterisert vedi alt vesentlig å bestå av de følgende elementer i de nedenfor angitte vekt-^-områder:

og hvor resten av legeringen i alt vesentlig er jern, samt mindre mengder av urenheter og tilfeldige elementer som ikke skadelig påvirker legeringens grunnleggende egenskaper, og hvor den samlede mengde av karbon pluss bor ikke overstiger 1,05 vekt-$.

12. Legering ifølge krav 11,karakterisert vedat wolframinnholdet delvis er erstattet med molybden i mengder på opptil 50 atom-$ av wolframet.

13'Støpt komponent for anvendelse i turbinseksjonen av en gassturbin,karakterisert vedå være fremstilt av legeringen ifølge krav 11.

14. En i det minste delvis austenitisk jernbasert legering,karakterisert vedi alt vesentlig å bestå av de følgende elementer i de nedenfor angitte yekt-$-områder:

og hvor resten av legeringen i alt vesentlig er jern samt mindre mengder av urenheter og tilfeldige elementer som ikke skadelig påvirker legeringens grunnleggende egenskaper, og hvor den samlede vekt av karbon pluss bor ikke er mer enn ca. 1,05 vekt-$.

15. Støpt komponent for anvendelse i turbindelen av gassturbin,karakterisert vedå være fremstilt av legeringen ifølge krav lh.

16. Legering ifølge krav 14,karakterisert vedat karboninnholdet ligger i området fra ca. 0,5 til ca. 0,6$ mens borinnholdet ligger i området fra ca. 0,3 til ca. 0,5$»

17. Legering ifølge krav 16,karakterisert vedat mangan og silisiuminnholdet begge ligger i området fra ca. 0,3 til ca. 0,8$.

18. En i det minste delvis austenitisk jernbasert legering,karakterisert vedi alt vesentlig å bestå av de følgende elementer i de nedenfor angitte vekt-$-områder:

og hvor resten av legeringen i alt vesentlig er jern samt mindre mengder av urenheter og tilfeldige elementer som ikke skadelig påvirker legeringens grunnleggende egenskaper.

19. Støpt komponent for anvendelse i turbindelen av en gassturbin,karakterisert vedå være fremstilt av lege ringen ifølge krav 18.

20. Legering ifølge krav 18,karakterisert vedat wolframinnholdet ligger i området fra ca. 4,5 til ca. 6,5 vekt-

21. Legering ifølge krav 20,karakterisert vedat mangan og silisium begge er tilstede i mengder som varierer fra ca. 0,3 til ca. 0,8$.