SE443999B - Nickellegering som herdats med en gamma'-fas - Google Patents

Description

satser. Till skillnad från legeringarna enligt de amerikanska pa- tentskrifterna 3 667 938 och 4 083 734 innehåller legeringen enligt föreliggande uppfinning 0,031-0,048! B.

Andra med föreliggande i viss mån lika legeringar beskrivs i amerikanska patentskrifterna 2 975 051, 3 385 698 och Re 28 671.

Den enligt föreliggande uppfinning kritiska borhalten anges emel- lertid inte i dessa patentskrifter. Inte heller anges denna borhalt i de utländska motsvarigheterna till amerikanska patentskriften 3 667 938. Dessa motsvarigheter, som skiljer sig något från ameri- kanska patentskriften 3 667 938, diskuteras mera detaljerat i den amerikanska patentskriften 4 083 734. s Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstad-'~ ü komma en nickellegering som härdats med en 7'-fas.

Detta och andra ändamål med uppfinningen kommer att klarare framgå ur det följande med hänvisning till bifogade ritning, som visar hur krypbrottlivalängd varierar med bor- och kolhalter.

Legeringen enligt föreliggande uppfinning är en nickellegering Q som härdats med en y'-fas och som kännetecknas av god högtemperatur* korrosionshärdighet, styrka, kryphàllfasthet, fasstabilitet och kryp~fj brottlivslängd. Den består väsentligen av, räknat på vikt, 12,0-20,0t 3 Cr, 4,0-7,08 Ti, 1,2-3,5! Al, 12,0-20,0! Co, 2,0-4,0! Mo, 0,5-2,5! Q W, 0,031-0,048! B, 0,005-0,45% C, upp till 0,75! Mn, upp till 0,5! Si, upp till 1,5! Hf, upp till 0,12 Zr, upp till 1,08 (företrädesvis g mindre än 0,S%) Fe, upp till 0,2! av sällsynta jordartselcment som å inte sänker temperaturen för begynnande smältning till under y'-fasens: upplösningstemperatur, upp till 0,1! av element valda bland magnesium,â kalcium, strontium och barium och upp till 6,08 av element valda bland rhenium och rutenium, varvid resten av legeringen utgöres i huvudsak av nickel och varvid titan+aluminiumhalten är 6,0-9,05, sagda titan och aluminium är närvarande i ett titan:aluminiumförhål~ lande av l,75:3,5:l och legeringen är i huvudsak fri från skadliga nálformiga 0- och u-faser samt varvid y'-fasen är i huvudsak sfäroi~ disk. Typiska sällsynta jordartselement är cerium och lantan. Ehuru legeringens huvudsakliga användning är i plastiskt bearbetad form kan den användas i gjuten form eller pulverform.

Titan:aluminiumförhållandet av l,75:l-3,5:l enligt föreliggande uppfinning bidrager till att sfâroidisk 1'-fas säkert bildas. y'-fa- mïwiïfazff,.-í;l; s: ._ sen, som förmodas ha den allmänna sammansättningen M3 (Al, Ti), ger ledningen dess styrka. Av de olika 1'-fasformerna föredrages den sfä- roidiska. "M"-delen i den allmänna formeln ovan består i huvudsak av nickel med något utbyte mot krom och molybden i de ungefärliga förhåleä a 3 Illounu u landena 95 Ni, 3 Cr och 2 Ho. Respektive minimala aluminiun- och titanhalter av 1,2 och 4,0 8 erfordras för att säkerställa adekvat styrka. Av samma skäl måste den totala aluminium- och titanhalten vara minst 6,0 Q. Den totala aluinium- och titanhalten bör emel- lertid inte överstiga 9,0 8 då alltför hög halt kan förhindra be- arbetbarhet.

Bor, ett kristisk element i föreliggande legering, måste vara närvarande i en mängd av 0,031-0,048 8. Krypbrottlivslängden för- sämras relativt snabbt vid borhalter under 0,031 S, och vid halter över 0,048 1 plågas legeringen av skadlig begynnande smältning med följden av försämrad krypbrottlivslängd och andra egenskaper. Be- gynnande smältning alstrar hålrum som i sin tur förkortar kryp- brottlivslängd. Dessutom kan överskottsbor vid normala områden av komplexa eutektika framkalla boridrika områden i stora göt, vilka områden kan förorsaka sprickbildning vid kylning av göten. Därför är, såsom framgår av figuren, inverkan av bor på krypbrottlivsläng- der mest betydande. Konturlinjerna anger områden där vissa kryp- brottlivslängder kan förväntas. Exempelvis kan en legering med 0,03 vikt! C och 0,040 vikt! B förväntas ha en krypbrottlivslängd av minst 120 h vid dragspänningen 11,3 kp/mm bornivåer är 0,032-0,045 viktt.

Såsom anges i den amerikanska patentskriften 4 083 734 hálles kolhalten i legeringen vid en maximumnivá av 0,045%, företrädesvis under 0,04 viktß, eftersom slagsegheten försämras vid högre nivåer.

Föredragna minimum- och maximumkolnivåer är 0,005 resp 0,01 vikti.

En liten men bestämd mängd kol är nödvändig för att förbättra hög- temperaturduktilitet inom bearbetningstemperaturområdet och för att ästadkoma den önskade kryphållfastheten vid temperaturer av över 8l6°C.

För bästa kombinationen av krypbrottlivslängd och slagseghet har legeringen enligt föreliggande uppfinning företrädesvis en kol- och borhalt inom området ABCD i figuren. Området ABCD definieras av en kolhalt av 0,02-0,04 vikt! och en borhalt av 0,032-0,045 viktt. Legeringar inom sagda område kan förväntas ha en 899°C-slag- seghet av minst 1,04 kpm/cm efter 35000 h vid 87l°C och en kryp- brottlivslängd av minst 120 h vid dragspänningen 11,3 kp/mm och 982°C.

För att förbättra krypbrottegenskaperna hos legeringen kan små mängder av zirkonium och/eller sällsynta jordartsmetaller till- sättas. Sällsynta jordartsmetaller tillsättes i allmänhet i mängder av 0,012-0,024\. zirkoniun tillsättes 1 allmänhet 1 mängder av umnivâer är 0,02-0,035 Q. $1rko~ niumnlvåer över 0,1 t är oönskade eftersom överskottszirkonlun kan förorsaka seqrlng av oönskade faser som 1 sin tur leder till göt- sprickblldning och/eller minskad högtemperaturbearbetbarhet.

EXBMPBL 1 8 nickellegerinqar (legerlngarna A-B) värmebehandl 0,015-0,05 4. Föredragna zlrkoni ades enligt följande: 11s9°c - 4 n - 1ufcxy1n1ng 1080°C - 4 h - luftkylning s43°c - 24 n - 1nf:xy1n1ng 1so°c - 16 h - 1uf:xy1n1ng1 xrypbr°=:11v=1anga vla 9a2°c och en och testades med avseende på Legerlngens tilltänkta samansättnlng dragspänning av 11.3 KP/mm2- var följande: Cr Ti A1 CD H0 W C B 3,0 1,25 2 2 resten ! ._ Na; _ïyïßjf'gw__gzf-.~.mí,wf~« ._.:¿»».-_;~,.;,_» .v i, \ w _ v? r ä., _ »- - _ _ _ u, _. ,. v. PN . I _ kr 18,0 5,00 2,50 14,7 i varierande Legeringarnas kol- och borhalter anges 1 tabell I.

T9??WW'$WÉ*W¥“”*?37*'W-' k. _ h ,_ TABELL 1 Legering C, vikt! B, vikt! A 0,007 0,016 B 0,014 0,034 C 0,015 0,031 0 0,020 0,048 B 0,020 0,062 F 0,019 0,084 G 0,035 0,048 H 0,035 0,033 Resultaten av krypbrottlivslângdtestetanges 1 tabell 2. äm:gaflflwgwašflwunnßwwäßægfiawgr,§¿r;m@¿a;¿j_,št¿,¿ TIBELB 2 Legering Krypbrottlivslängd, h A 11,2 1os,s 119,3, 124,1 92,9 aa,o 122,: 1o1,9 I CI W ëfi U få I Det kritiska draget av en borhalt av 0,031-0,048 S framgår tydligt av tabellerna 1 och 2. Varje legering med en borhalt inom sagda område hade en krypbrottlivslängd av över 100 h, medan lege- ringarna med högre och lägre borhalter hade kryplivslängder av under 100 h. För jämförelseändamål noterades att legeringen A med 0,0l6%lB och 0,007 S C hade en krypbrottlivslängd av endast 77,2 h, medan legeringen B med 0,034 8 B och 0,014 t C hade en krypbrottlivslängd av 105,5 h. Dessutom noterades att legeringen D med 0,048 \ B och 0,020 Q C hade en krypbrottlivslängd av 124,7 h, medan legeringen E med 0,062 8 B och 0,020 8 C hade en krypbrottlivslängd av endast 92,9 h. Legeringar enligt föreliggande uppfinning har en krypbrott- livslängd av minst 100 h vid en dragspänning av 11,3 kp/mmz OCH en temperatur av 98200.

EXEMPEL 2 Två ytterligare nickellegeringar (legeringarna B' och H') vär- mebehandlades på sama sätt som legeringarna A-H.°Legeringarna smältes med samma tilltänkta sammansättning som legeringarna B och H, med undantag för att legeringarna B' och H' hade tillsatte zir- konium. Legeringarnas B, B' och H och H' kol-, bor- och zirkonium- halter anges i tabell 3.

TABELL 3 Legeriug C, vikt! B, vikt! Zr¿ vikt! B 0,014 0,034 - B' -0.009 o,o3s o,o3 H' ' 0,041 0,033 0,03 'f ïx-'ñwivuïrhàfi ïfwkxviáíâilfšdfikàfišuašåàåæfâf; _ m- *rß-exšßiflfyffüfláa t, ,

Claims (6)

-._ .-_.~ , .q _ ._ _ _' k _ w led-N *Råå 'fifiç [ya'v(d"', Ü- Legeringarna 8' och 8' testades med avseende på krypbrottlivs- längd såsom legeringarna B och B. Resultaten av testet anges i tabell 4 tillsammans med resultaten för legeringarna B och I (reproducerade från tabell 2). TABELL 4 Legering Kgxpgrottlivslängdl h B 105.5 B' 115,8 H 107,9 H' 125,0 Av tabell 4 framgår att zirkonium förbättrar krypbrottlivs- längderna hos legeringarna enligt föreliggande uppfinning. En zirkoniumtillsats av 0,03 I ökade de respektive krypbrottlivsläng- derna hos legeringarna B och H från 105,5 och 107,9 h till ll5.8 och 125,0 h. Såsom tidigare angivits inbegriper en utföringsform av uppfinningen 0,015-0,05, företrädesvis 0,02-0,035 8 Zr. Fackmannen på omrâdet inser att det nya hos föreliggande upp- finning som beskrivits i samband med specifika utföringsexempel öppnar vägen för olika andra modifikationer och tillämpningar. följaktligen skall uppfinningen inte uppfattas som begränsad till de beskrivna specifika utföringsexemplen. PAIBNTKRHV

1. Nickellegering som hlrdats med en 1'-fas, k 8 n n e t e c k - n a d därav, att den innehåller, räknat på vikt, 12,0-20,01 Cr, 4,0-7,0! Ti, 1,2-3,5! Al, 12,0-20,01 Co, 2,0-4,0! Mo, 0,5-2,51 W, 0,031-0,048! B, 0,005-0,045! C, upp till 0,15% Mn, upp till 0,5! Si, upp till 1,58 Ef, upp till 0,1! lr, upp till 1,0! Fe, upp till 0,2! av sällsynta jordartselement som inte sänker temperaturen för begynnande småltning till under 1'-fasens upplösningstemperatur, upp till 0,18 av element valda bland magnesium, kalcium, strontium och barium och upp till 6,0! av element valda bland rheniu och rutenium» vflrviå testen av legerinen utgöres i huvudsak av nickel och varvid titan+aluminiumhalten är 6,0-9,08, sagda titan och alu- minium äf nörvarande i ett titan:aluminiumförhållande av l,75:J,5:l .y 'znsøxu-s och legeringen ar i huvudsak fri från skadliga náltorliga 0- och u-faser samt varvid 1'-fasen är i huvudsak efåroidisk.

2. Nickellegering enligt kravet 1, k a n n e t e c k n a 6 därav, att den innehåller 0,032-0,045! B.

3. Nickellegering enligt kravet l eller 2, k 8 n n e t e c k -L* n a a aamv, att den innenaiie: o,o1-o,o4s c. i

4. Nickellegering enligt kravet 1, 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den innehåller 0,015-0,05! lr.

5. Nickellegering enligt kravet 4, k 8 n n e t e c k n a d därav, att den innehåller 0,02-0,035! zr. _

6. Nickellegering enligt något av kraven 1-5, k 8 n n e - ~ É t e c k n a d därav, att den innehåller 0,032-0,045! B och 0,02-0,04t C och 87l°C samt en krypbrottlivslångd av minst 120 h vid en drag- spänning av ll,3 kp/m2 øch en temperatur av 982°C. -Q aø~mnnq -í-Hnnpfiq-p-a- 'ÛPÄ~»Ã§. Äáfzåihïâä H".“fi1.~>\>å;Û;Ã-E-=J,' c V. "'^- . ~ I ~ 11:. -Åiaëåïfl-ue ïfirf-'iíLäfioèfi-šáwïšru' -lëåwrixßvizßzeliäfäí ïxf: