SE461987B - Foerfarande foer vaermebehandling av foeremaal av hoeghaallfasta legeringar foere varmisostatisk pressning - Google Patents
Foerfarande foer vaermebehandling av foeremaal av hoeghaallfasta legeringar foere varmisostatisk pressningInfo
- Publication number
- SE461987B SE461987B SE8406446A SE8406446A SE461987B SE 461987 B SE461987 B SE 461987B SE 8406446 A SE8406446 A SE 8406446A SE 8406446 A SE8406446 A SE 8406446A SE 461987 B SE461987 B SE 461987B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- treatment
- temperature
- hip
- heat
- melting
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Vending Machines For Individual Products (AREA)
- Steroid Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
461 987
10
15
20
25
30
35
förhöjda temperaturen gör materialet relativt mjukt och
plastiskt och det höga gastrycket bringar inre hålighe-
ter att sluta sig. Samtidigt medför homogeniseringen
ytterligare ökning av föremålets egenskaper. Genom att
varmhållfasta legeringar bibehåller sin styrka upp till
utförs ofta HIP-behandling
av varmhållfasta legeringar inom 55° C av deras begynnan-
de smältningstemperatur.
extremt höga temperaturer,
I ett försök att minska kostnaderna och vikten
på gasturbinmotorer har stora sammansatta gjutstycken av
varmhållfasta legeringar valts som ersättning för samman-
satta delar som nu framställs genom att bearbeta smidda
stycken. En särskilt användbar legering för speciella
tillämpningar är känd som Inconel 718 (nominell samman-
sättning NI-19Cr-18Fe-5.2Nb-3Mo-O.9Ti-O.6Al-0.050).
Efter att ha löstwmånga gjutningsrelaterade prob-
lem och ha framställt synbarligt användbara gjutstycken
(men innehållande porositeter), gavs gjutstyckena den
vanliga HIP-behandlingen med syfte att reducera porosi-
teter och segringar. I följd efter HIP-behandlingen gjor-
des försök att svetsreparera gjutstycken. Man mötte svå-
righeter vid svetsning av det HIP-behandlade materialet
i det att påtagligt svetsstänk uppträdde jämte onormal
porositet i svetsen. Det observerades också att en del
inre porositet inte hade blivit eliminerad inom vissa om-
råden på gjutstycket. Efter en detaljerad undersökning
fann man att svårigheterna man mötte var ett resultat av
inneslutning av HIP-media vid högt tryck (argongas) i
porer som stod i förbindning med ytan antingen direkt
eller genom korngränser. Gasinneslutningen uppstod uppen-
barligen vid lokal smältning av föremålet uppkommen vid
HIP-temperaturen. Gas som hade sugits in i föremålet ge-
nom porositet i förbindelse med ytan eller korngränser
inneslöts vid återstelnandet av det smälta materialet.
Man fann att denna gasinneslutning uppträdde i områden
på gjutstycket som var förenade med långsamma kylnings-
förhållanden i gjutningsprocessen och att roten till
10
15
20
25
30
35
461 987
problemet var närvaron av lågsmältande Laves-faser i om-
råden på gjutstycket som hade svalnat långsamt. Förelig-
gande uppfinning var ett reslutat av upptäckten av detta
problem och utvecklandet av en lösning vilken beskrivs i
det följande.
US- patenten nr 2 798 827, 3 753 790 och 3 783 032
beskriver användningen av värmebehandlingar vid tempera-
turer under eller nära temperaturen för begynnande smält-
ning för tidperioder tillräckliga för att tillåta parti-
ell homogenisering av lågsmältande områden i föremål av
varmhållfasta legeringar, i synnerhet turbinblad vilkas
begynnande smältning sammanföll med en riktig värmebe-
handling. Inget av dessa patent hänför sig explicit till
de Laves-faser man möter i legeringen Inconel 718; inte
heller hänför de sig till problemet med gasinneslutning
under HIP-behandling av gjutstycken på nickelbas.
BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN
Denna uppfinning hänför sig till behandlingen av
gjutstycken av varmhåilfasta legeringar för att påtagligt
minska lågsmältande faser för att höja temperaturen för
begynnande smältning för legeringen så att legeringen kan
ges en HIP-behandling utan att undergâ påtaglig begynnan-
de smältning och kommer därigenom att bli fri skadliga
kvantiteter av inneslutna gaser.
I en föredragen form av uppfinningen är värmebe-
handlingen ledsagad före HIP-behandlingen och denna HIP-
behandling innefattar exponering vid temperaturer nära
eller under temperaturen för begynnande smältning under
en tid tillräcklig för att öka temperaturen för begyn-
nande smältning till en temperatur över den som användes
i HIP-processen. Etappvis temperaturbehandling kan använ-
das så att, då temperaturen för begynnande smältning hos
föremålet ökar, ökas också värmebehandlingstemperaturen
för att minska tiden som behövs för att uppnå ett önskat
resultat. Värmebehandlingen kan genomföras före HIP-pro-
cessen eller kan utgöra en del av HIP-behandlingsförlop-
pet och kan genomföras i HIP-anordningen med eller utan
461 987
10
15
20
25
30
35
anbringande av gastryck.
' En alternativ form av uppfinningen innefattar en
värmebehandling av föremålet i en icke oxiderande miljö
utan anbringat HIP-tryck under förhållanden som förorsa-
kar smältning av faserna med låg smältpunkt emedan dif-
fusionshastigheterna ökas påtagligt och tiden som är nöd-
vändig för att uppnå det önskade resultatet reduceras på-
tagligt.
Det ovan nämnda eller andra syften, kännetecken
och fördelar med föreliggande uppfinning blir mer uppen-
bara i ljuset av följande detaljerade beskrivning av de
föredragna utförandena av denna så som visas i de bifoga-
de figurerna.
BESKRIVNING TILL FIGURER
Figur 1 är ett mikrofoto av Inconel 718 material
i gjutet tillstånd.
Figur 2 är ett mikrofoto av gjutet Inconel 718
material efter att ha exponerats för 11900 C.
Figur 3 och 4 är mikrofoton av gjutet Inconel 718
material efter en HIP-behandling vid 1190° C.
Figur 5 är ett mikrofoto av gjutet Inconel 718
material som behandlats enligt uppfinningen och sedan
HIP-behandlats vid 119o° c.
BÄSTA UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN
Uppfinningen beskrivs med hänsyn till dess till-
lämpning på legeringen Inconel 718 som är vittomfattande
använd för framställning av sammansatta gjutstycken för
användning vid mediumtemperaturer. Emellertid kommer
fackmän att uppskatta att uppfinningen lätt kan användas
för tillämpningar på andra legeringar med användning av
ingenjörsmässiga rutinkunskaper.
Inconel 718 har en nominell sammansättning av
53Ni-19Cr-18Fe-5.2Nb-3Mo-0.9Ti-O.6Al-0.05C och kan bli
HIP-behandlad vid omkring 1190° C i omkring Ä timmar med
-ett anbringat argontryck på omkring 103.ü MPa. HIP-tem-
peraturen väljes för att vara sådan vid vilken legering-
ens flytspänningar är tillräckligt låga för att tillåta
10
15
20
25
30
35
.fä
o\
...å
~o
ce
~4
helande av porositet med ett isostatiskt tryck pâ 103.4
MPa. Andra omständigheter (olika legeringar, gastryck,
etc) nödvändiggör olika HIB-temperaturer. Fackmän kan lätt
modifiera HIP-förhållandena efter behov.
I material av Inconel 718 observeras bildandet
av Laves-faser enligt den allmänna formeln (Fe, Cr, Mn,
Si)2(Mo, Ti, Nb) när stelningshastigheten är mindre än
omkring 550 C per minut. Volymfraktionen Laves är omvänt
proportionell mot stelnandet som visas i tabell I. Följd-
aktligen finner man Laves_faser i gjutet material av
Inconel 718
har resulterat i en långsam kylningshastighet. Laves-fa-
i områden där tjocka delar av gjutstycket
ser.(Inconel 718) smälter över ett ungefärligt tempera-
turområde på 11H9° C - 11770 C, omkring 1U° C - U2° C
under vad som behövs för lämplig HIP-behandling av ma-
terialet.
Tabell I
Stelningshastighet Volymprocent Laves
> 55° c/min < 1
17° c/min 5
5.5° c/min 7
Uppfinningen består av värmebehandling av materia-
let för att påtagligt homogenisera de lågsmältande faser-
na för att antingen eliminera dem eller för att minska
deras smälttemperatur till en temperatur över omkring
11900 C (dvs den avsedda HIP-temperaturen). Det är värde-
fullt, att, emedan fullständig homogenisering och/eller
en ökning är att föredra i temperaturen för begynnande
smältning till omkring HIP-temperaturen, behöver det inte
vara nödvändigt i alla fall. I synnerhet kan det faststäl-
las att en viss mängd (dvs mindre än 1 %) av begynnande
smältning kan tolereras. I ett sådant fall kan processen
enligt uppfinningen modifieras för att uppnå detta an-
vändbara (om än ej perfekta) resultat. Tabell II visar
ett antal värmebehandlingar vilka har utvärderats. Dessa
värmebehandlingar tillämpades på ett gjutstycke av Inco-
nel 718 som innehöll omkring 7 volymprocent av Laves-fas.
461 987
10
15
20
25
30
35
Behandlingarna A och B homogeniserade fullständigt struk-
turen och ingen smältning uppträdde vare sig under värme-
behandlingen eller under den påföljande HIP-behandlingen
(vid 11900 C). Behandlingarna C och D homogeniserade ej
fullständigt strukturen fastän mängden uppsmältning som
inträffade under påföljande HIP-behandling vid 11900 C
reducerades till-en punkt där gasinneslutning förhindras
eller reduceras till en icke uppmätbar nivå. Behandlingar-
na E och F orsakade en del begynnande smältning under
värmebehandlingen och eliminerade eller påtagligt minska-
de smältning under den påföljande HIP-behandlingen till
en punkt där gasinneslutning förhindras. Emedan andelen
segringar med låg smältpunkt varierar mellan olika former
av gjutstycken beroende på olikheter i stelningshastighet,
varierar även den särskilda behandlingen som behövs för'
att eliminera eller påtagligt minska mängden begynnande
smältning under påföljande HIP-behandling med design av
gjutstycken och aktuell kemisk sammansättning. Behand-
lingarna A och B förefaller vara effektiva för gjutstyc-
ken som uppvisar den mest allvarliga grad av segring.
Behandlingarna C och D skulle kunna vara effektiva för
jsådana gjutstycken där graden av segring är mindre. Be-
handlingarna E och F visar behandlingar i vilka tempe-
raturen har stegvis ökats under behandlingen. Detta är
möjligt på grund av minskningen av Laves-faser och/eller
ökningen i temperaturer för begynnande smältning här-
stammande från diffusion. För sådana behandlingar som
resulterar i begynnande smältning under behandlingen, bör
behandlingen inte genomföras i en HIP-anordning (under
övertrycksförhållanden) då inneslutning av gas kan upp-
komma.
Olika aspekter på mikrostruktur enligt behand-
lingarna enligt uppfinningen (och utanför uppfinningen)
visas på figurerna. Figur 1 visar mikrostrukturen hos
Inconel 718 i gjuten form. De okontinuerliga områdena
på figuren är lågsmältande Laves-faser. Figur 2 är ett
mikrofoto av materialet enligt figur 1 efter att ha
461 987
TABELL II
Värmebehandling av gjuten Inconel 718 före
HIP-behandling för att eliminera eller re-
ducera begynnande smältning
O
Behandling A 1149
Behandling B 11330
1149°
Behandling c 11u9°
Behandling D 11U9°
Behandling E 1149°
1177°
Behandling F 1133°
1163°
ÖOOCDCJCÜOOC)
(24 tim)
(8 tim) +
(16 tim)
(8 tim)
(16 tim)
(2 sim) + 1163° c (2 tim) +
(2 tim)
(2 tim) + 1149° c (2 tim) +
(2 tim) + 117s° c (2 tim)
461 987 8
10
15
20
exponerats vid ett 1190° C, vilket är inom det normala
HIP-temperaturomrâdet för Inconel 718. Pâtaglig smält-
ning har uppkommit och materialets egenskaper skulle va-
ra otillfredsställande som ett resultat av detta. Figur
3 och H visar mikrostrukturella kännetecken på materia-
let Inconel 718 efter en HIP-behandling vid 1190° C. I
figur 3 kan man se porositet som hänger samman med lokal
smältning; denna porositet indikerar att det önskade må-
let med HIP-processen inte uppnâddes. Figur 4 visar om-
råden som har smält under HIP-förloppet; material som
innehåller sådana kännetecken skulle inte vara accepter-
bart för användning för gasturbinmotorer. Figur 5 är ett
mikrofoto av material behandlat enligt föreliggande upp-
finning <1133° c/8 tim plus 1149° c/16 tim) och efter-
följande HIP-behandling vid 11330 C. Ingen påvisbar smält-
ning föreligger och ingen porositet är synlig.
Fastän uppfinningen har visats och beskrivits med
avseende på ett föredraget utförande av denna, skall det
förstås av fackmän, att andra olika förändringar och ute-
lämningar i helheten och delar därav kan göras inom denna
utan att man avlägsnar sig från uppfinningens tanke och
omfattning.
Claims (2)
1. Förfarande för värmebehandling av föremål av höghåll- fasta legeringar för varmisostatisk pressning (HIP), innehållande faser som undergår en temperatur för begynnande smältning under temperaturen för den varmisostatiska pressningen, k ä n n e- t e c k n a t därav, att föremålen värmebehandlas under tempera- turen för begynnande smältning hos nämnda faser under en tid som där tillräcklig för att temperaturen för begynnande smältning skall ökas över den temperatur vid vilken den varmisostatiska press- ningen bör utföras.
2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att värmebehandlingstemperaturen ökas successivt under behandlingen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/565,489 US4662951A (en) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Pre-HIP heat treatment of superalloy castings |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8406446D0 SE8406446D0 (sv) | 1984-12-18 |
SE8406446L SE8406446L (sv) | 1985-06-28 |
SE461987B true SE461987B (sv) | 1990-04-23 |
Family
ID=24258837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8406446A SE461987B (sv) | 1983-12-27 | 1984-12-18 | Foerfarande foer vaermebehandling av foeremaal av hoeghaallfasta legeringar foere varmisostatisk pressning |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4662951A (sv) |
JP (1) | JPS60159158A (sv) |
BE (1) | BE901249A (sv) |
CA (1) | CA1243508A (sv) |
DE (1) | DE3446176A1 (sv) |
FR (1) | FR2557146B1 (sv) |
GB (1) | GB2152075B (sv) |
IL (1) | IL73862A (sv) |
IT (1) | IT1181943B (sv) |
NO (1) | NO162569C (sv) |
SE (1) | SE461987B (sv) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2620735A1 (en) * | 1987-09-19 | 1989-03-24 | Motoren Turbinen Union | Process for the heat treatment of structural components made of nickel-based foundry alloys |
US5338379A (en) * | 1989-04-10 | 1994-08-16 | General Electric Company | Tantalum-containing superalloys |
AU624463B2 (en) * | 1989-04-10 | 1992-06-11 | General Electric Company | Tantalum-containing superalloys |
US5207846A (en) * | 1989-04-10 | 1993-05-04 | General Electric Company | Tantalum-containing superalloys |
CA2034370A1 (en) * | 1990-03-30 | 1991-10-01 | Peter W. Mueller | Process for identification evaluation and removal of microshrinkage |
US7977611B2 (en) * | 2007-07-19 | 2011-07-12 | United Technologies Corporation | Systems and methods for providing localized heat treatment of metal components |
DE102007035940B4 (de) * | 2007-07-31 | 2018-01-11 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses oder Motorblocks |
GB201500713D0 (en) | 2015-01-16 | 2015-03-04 | Cummins Ltd | A method for manufacturing a turbine wheel |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3753790A (en) * | 1972-08-02 | 1973-08-21 | Gen Electric | Heat treatment to dissolve low melting phases in superalloys |
GB1449273A (en) * | 1973-07-25 | 1976-09-15 | Gen Electric | Heat treatment of alloys |
FR2256960B1 (sv) * | 1974-01-07 | 1978-03-31 | Pechiney Aluminium | |
FR2278785A1 (fr) * | 1974-01-07 | 1976-02-13 | Pechiney Aluminium | Procede de renforcement des caracteristiques mecaniques d'alliages d'aluminium a traitement thermique et produits ainsi obtenus |
CA1040515A (en) * | 1974-07-03 | 1978-10-17 | Howmet Corporation | Method for treating superalloy castings |
CA1074674A (en) * | 1975-09-22 | 1980-04-01 | Alan D. Cetel | Multi-step heat treatment for superalloys |
US4222794A (en) * | 1979-07-02 | 1980-09-16 | United Technologies Corporation | Single crystal nickel superalloy |
US4583608A (en) * | 1983-06-06 | 1986-04-22 | United Technologies Corporation | Heat treatment of single crystals |
DE3428316A1 (de) * | 1984-08-01 | 1986-02-13 | Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund | Pulvermetallurgisch hergestelltes erzeugnis aus einer nickel-basis-superlegierung |
-
1983
- 1983-12-27 US US06/565,489 patent/US4662951A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-11-22 CA CA000468428A patent/CA1243508A/en not_active Expired
- 1984-12-11 BE BE0/214145A patent/BE901249A/fr not_active IP Right Cessation
- 1984-12-12 GB GB08431278A patent/GB2152075B/en not_active Expired
- 1984-12-14 FR FR8419130A patent/FR2557146B1/fr not_active Expired
- 1984-12-18 SE SE8406446A patent/SE461987B/sv not_active IP Right Cessation
- 1984-12-18 DE DE19843446176 patent/DE3446176A1/de active Granted
- 1984-12-19 IL IL73862A patent/IL73862A/xx unknown
- 1984-12-20 NO NO845118A patent/NO162569C/no unknown
- 1984-12-26 JP JP59281950A patent/JPS60159158A/ja active Granted
- 1984-12-27 IT IT24263/84A patent/IT1181943B/it active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1243508A (en) | 1988-10-25 |
US4662951A (en) | 1987-05-05 |
SE8406446D0 (sv) | 1984-12-18 |
DE3446176A1 (de) | 1985-07-04 |
BE901249A (fr) | 1985-03-29 |
JPS60159158A (ja) | 1985-08-20 |
FR2557146B1 (fr) | 1989-01-20 |
SE8406446L (sv) | 1985-06-28 |
NO845118L (no) | 1985-06-28 |
FR2557146A1 (fr) | 1985-06-28 |
IL73862A0 (en) | 1985-03-31 |
GB8431278D0 (en) | 1985-01-23 |
NO162569C (no) | 1990-01-17 |
GB2152075A (en) | 1985-07-31 |
IT8424263A0 (it) | 1984-12-27 |
IT1181943B (it) | 1987-09-30 |
JPS6362582B2 (sv) | 1988-12-02 |
IL73862A (en) | 1988-01-31 |
GB2152075B (en) | 1987-09-16 |
NO162569B (no) | 1989-10-09 |
DE3446176C2 (sv) | 1988-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0434996B1 (en) | Nickle-based single crystal superalloy | |
EP2641984B1 (en) | Methods for processing titanium aluminide intermetallic compositions | |
US4222794A (en) | Single crystal nickel superalloy | |
EP0804627B1 (en) | Oxidation resistant molybdenum alloy | |
US5527403A (en) | Method for producing crack-resistant high strength superalloy articles | |
US4582548A (en) | Single crystal (single grain) alloy | |
KR20040007212A (ko) | 니켈계 초합금 및 그로부터 제조된 터빈 구성요소 | |
EP1431405B1 (en) | Coated article comprising a nickel base superalloy | |
US4371404A (en) | Single crystal nickel superalloy | |
MXPA02002839A (es) | Reparacion de articulo de superelacion basado en cristal unico de niquel. | |
JPH0672296B2 (ja) | 耐クリープ性の高い単結晶合金の製法 | |
US5908516A (en) | Titanium Aluminide alloys containing Boron, Chromium, Silicon and Tungsten | |
CA1301488C (en) | Single crystal nickel-base superalloy for turbine components | |
US4288247A (en) | Nickel-base superalloys | |
SE461987B (sv) | Foerfarande foer vaermebehandling av foeremaal av hoeghaallfasta legeringar foere varmisostatisk pressning | |
US4981528A (en) | Hot isostatic pressing of single crystal superalloy articles | |
EP0378545B1 (en) | Titanium alloys | |
Quested et al. | Mechanical properties of conventionally cast, directionally solidified, and single-crystal superalloys | |
EP0593824A1 (en) | Nickel aluminide base single crystal alloys and method | |
US4226644A (en) | High gamma prime superalloys by powder metallurgy | |
JP2021504564A (ja) | ガスタービン用途のための酸化耐性の高い合金 | |
JPS6140024B2 (sv) | ||
US4092183A (en) | Directionally solidified castings | |
JPS6250429A (ja) | 高温鍛造金型用ニツケル基鋳造合金 | |
CA1074674A (en) | Multi-step heat treatment for superalloys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8406446-8 Effective date: 19930709 Format of ref document f/p: F |