SK71099A3 - Cobalt based alloy, article made from said alloy and method for making same - Google Patents
Cobalt based alloy, article made from said alloy and method for making same Download PDFInfo
- Publication number
- SK71099A3 SK71099A3 SK710-99A SK71099A SK71099A3 SK 71099 A3 SK71099 A3 SK 71099A3 SK 71099 A SK71099 A SK 71099A SK 71099 A3 SK71099 A3 SK 71099A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- alloy
- carbides
- less
- chromium
- tantalum
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/04—Manufacture of glass fibres or filaments by using centrifugal force, e.g. spinning through radial orifices; Construction of the spinner cups therefor
- C03B37/047—Selection of materials for the spinner cups
-
- 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
- C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
-
- 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Tento vynález sa týka zliatiny na báze kobaltu, vyznačujúcej sa mechanickou pevnosťou pri vysokej teplote, najmä potom v oxidačnom alebo korozívnom prostredí, napríklad v prostredí taveného skla, použiteľnej najmä na výrobu predmetov, ktoré sa používajú pri tepelnom spracovávaní a/alebo transformácii skla pri vysokých teplotách, napríklad súčastí strojov na výrobu sklenenej vlny zvláknením taveného skla.The present invention relates to a cobalt-based alloy characterized by mechanical strength at high temperature, in particular in an oxidizing or corrosive environment, for example in a molten glass environment, useful in particular for the production of articles used for heat treatment and / or glass transformation at high temperatures, for example, of glass wool spinning machines.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Metóda zvlákňovania spočíva v tom, že sa kvapalné sklo nechá kontinuálne padať vo vnútri zostavy otočných prvkov otáčajúcich sa veľmi vysokou rotačnou rýchlosťou okolo svojej vertikálnej osi. Sklo, ktoré je vo svojom počiatočnom páde zastavené dnom vnútorného prvku zvaného distribučná „miska“ sa vplyvom odstredivej sily rozlieva proti perforovanej valcovej stene tohto prvku. Sklo prechádza týmito otvormi a stále pod vplyvom odstredivej sily sa rozprestiera oproti valcovej stene zvanej „pás“ vonkajšieho prvku, označovaného ako „zvlákňovač“, ktorý je rovnako perforovaný otvormi, ktoré sú menšie ako predchádzajúce otvory. Sklo, stále pod vplyvom odstredivej sily, prechádza pásovou stenou zvlákňovacieho prvku všetkými smermi vo forme vláken taveného skla. Kruhový horák situovaný nad vonkajším plášťom zvlákňovacieho prvku vytvára prúd plynu zostupujúci pozdĺž vonkajšej pásovej steny. Odchyľuje tieto vlákna smerom dole a súčasne ich predlžuje. Vlákna potom „tuhnú“ vo forme sklenenej vlny. Súčasť zvaná „kôš“ a „zvlákňovací“ prvok sú veľmi namáhané prvky pri zvlákňovaní skla, a to ako tepelne (tepelné šoky pri spúšťaní a zastavení) tak aj mechanicky (odstredivá sila, erózia spôsobená priechodom skla) a chemicky (oxidácia a koróziaThe spinning method consists in letting the liquid glass continuously fall inside a set of rotatable elements rotating at a very high rotational speed about its vertical axis. The glass, which in its initial fall is stopped by the bottom of the inner element called the distribution bowl, is spilled by centrifugal force against the perforated cylindrical wall of the element. The glass passes through these openings and, still under the influence of centrifugal force, extends against a cylindrical wall called a "belt" of the outer element, referred to as a "spinner", which is also perforated by openings that are smaller than the previous openings. Still under the influence of centrifugal force, the glass passes through the web of the spinning element in all directions in the form of fused glass fibers. A circular burner situated above the outer casing of the spinner produces a gas stream descending along the outer strip wall. It deflects these fibers downwards while extending them. The fibers then "solidify" in the form of glass wool. The part called the "basket" and "spinning" element are very stressed elements in the spinning of the glass, both thermally (thermal shocks during starting and stopping) and mechanically (centrifugal force, erosion caused by glass passage) and chemically (oxidation and corrosion)
31221/T vplyvom taveného skla a horúcich plynov prúdiacich z horáka k zvlákňovaciemu prvku).31221 / T due to molten glass and hot gases flowing from the burner to the spinner).
Prevádzková teplota je približne najmenej 1000 °C aby sklo malo želanú viskozitu.The operating temperature is approximately at least 1000 ° C so that the glass has the desired viscosity.
Za týchto podmienok sú hlavné druhy poškodenia týchto prvkov, ktoré vyžadujú jednoduchú výmenu súčastí nasledujúce: deformácie vertikálnych stien pôsobením toku roztaveného skla za tepla, vznik horizontálnych alebo vertikálnych trhlín, opotrebenie otvorov používaných na zvlákňovanie eróziou. Konštrukčný materiál súčastí musí teda odolávať po dostatočne dlhú dobu výroby aby bol kompatibilný s technickým namáhaním a ekonomickými nárokmi postupu.Under these conditions, the main types of damage to these elements, which require simple replacement of the components, are the following: deformation of the vertical walls by the flow of hot molten glass, the formation of horizontal or vertical cracks, wear of holes used for erosion spinning. The structural material of the components must therefore withstand a sufficiently long manufacturing time to be compatible with the technical stresses and economic requirements of the process.
Vhodný materiál je opísaný v dokumente FR-A-2 536 385. Jedná sa o vysoko legovanú zliatinu na báze niklu spevnenú karbidmi chrómu a wolfrámu typu (W, Cr)23C61 ktoré sú prítomné v dvoch formách: eutektické karbidy rozmiestnené na styčných plochách zŕn v intergranulárnej spojitej mriežke zaisťujúcej celkovú pevnosť, a jemné karbidy (sekundárne zrážané) rozmiestnené husto a homogénne v zrnách niklovej matrice spôsobujúcej odolnosť voči intragranulárnemu toku.A suitable material is described in document FR-A-2 536 385. It is a high-alloy nickel-based alloy reinforced with chromium and tungsten carbides of the (W, Cr) type 2 3C 61, which are present in two forms: eutectic carbides distributed on contact surfaces grains in an intergranular continuous lattice for overall strength, and fine carbides (secondary precipitated) distributed densely and homogeneously in the nickel matrix grains giving resistance to intragranular flow.
Odolnosť voči oxidácii a korózii pri teplote použitia je zaistená vysokým obsahom chrómu v zliatine, ktorý tvorí ochrannú vrstvu oxidu chrómu Cr2O3 na povrchu súčastí pri kontakte s oxidačným prostredím. Permanentná difúzia chrómu k čelu korózie dovoľuje obnovenie vrstvy oxidov Cr2O3 v prípade roztrhnutia alebo iného poškodenia.Resistance to oxidation and corrosion at the application temperature is ensured by the high chromium content of the alloy, which forms a protective layer of Cr 2 O 3 on the surface of the components in contact with the oxidizing environment. Permanent diffusion of chromium to the corrosion front allows the Cr 2 O 3 oxide layer to recover in the event of tearing or other damage.
Pracovné teploty, pri ktorých môže byť táto zliatina úspešne použitá sú viac-menej limitované maximálnou hodnotou v rozmedzí približne 1000 až 1050 °C. Nad túto maximálnu teplotu vykazuje materiál nedostatok odolnosti súčasne tak z mechanického hľadiska v dôsledku vzniku trhlín tak ako aj z korozívneho hľadiska, pretože trhliny umožňujú prienik korozívneho prostredia dovnútra materiálu.The operating temperatures at which this alloy can be used successfully are more or less limited by a maximum value in the range of about 1000 to 1050 ° C. Above this maximum temperature, the material exhibits a lack of resistance at the same time, both mechanically due to the formation of cracks as well as corrosively, because the cracks allow the corrosive environment to penetrate into the material.
31221/T31221 / T
Problém tejto rýchlej degradácie pri relatívne vysokej teplote zabraňuje použitiu tohto typu zliatiny pri výrobe minerálnej vlny z veľmi viskóznych skiel (napríklad roztavený čadič), ktoré nie je možné zvlákňovať pri teplotách nižších ako 1100 °C.The problem of this rapid degradation at a relatively high temperature prevents the use of this type of alloy in the production of mineral wool from very viscous glasses (e.g., molten basalt) which cannot be fiberized at temperatures below 1100 ° C.
S cieľom reagovať na túto potrebu vyvinutia materiálu, ktorý má dobrú mechanickú odolnosť a odolnosť voči oxidácii a korózii vplyvom skla pri veľmi vysokých teplotách, bolo navrhnuté použiť vysoko legovanej zliatiny na báze kobaltu, prvku, ktorého vlastná pevnosť je vyššia ako pevnosť niklu.In order to respond to this need to develop a material having good mechanical resistance and resistance to oxidation and corrosion by glass at very high temperatures, it has been proposed to use a high alloy cobalt based alloy, an element whose intrinsic strength is higher than that of nickel.
Tieto zliatiny rovnako obsahujú chróm na zaistenie odolnosti voči oxidácii a všeobecne obsahujú uhlík a wolfrám na dosiahnutie spevňujúceho vplyvu zrážaním karbidov. Tieto zliatiny obsahujú rovnako nikel v pevnom roztoku, ktorý stabilizuje kryštalickú mriežku kobaltu na plošne stredovú kockovú mriežku pri všetkých teplotách.These alloys also contain chromium to provide resistance to oxidation and generally contain carbon and tungsten to provide a reinforcing effect by carbide precipitation. These alloys also contain nickel in solid solution, which stabilizes the crystalline cobalt lattice to the center-center cube at all temperatures.
Samotná prítomnosť týchto prvkov viac-menej nestačí na dosiahnutie požadovaných vlastností, takže boli uskutočnené mnohé ďalšie pokusy za účelom zlepšenia vlastností zliatin na báze kobaltu.The presence of these elements alone is more or less insufficient to achieve the desired properties, so many other attempts have been made to improve the properties of the cobalt-based alloys.
Tieto pokusy všeobecne spočívajú v prídavku reakčných prvkov do kompozície zliatiny.These attempts generally involve adding reaction elements to the alloy composition.
Výsledkom týchto snáh je riešenie podľa francúzskeho patentu FR-A-2 699 932, v ktorom sa opisuje zliatina na báze kobaltu obsahujúca rénium, ktorá môže navyše obsahovať najmä niób, ytrium alebo ďalšie vzácne prvky, bór a/alebo hafnium. Patent Spojených štátov amerických č. US-A-4 765 817 opisuje zliatinu na báze kobaltu, chrómu, niklu, wolfrámu, obsahujúcu rovnako bór a hafnium. Vo francúzskom patente č. FR-A-2 576 914 sa používa rovnako hafnium. V európskom patente č. EP-A-0 317 579 sa opisuje zliatina obsahujúca bór a neobsahujúca hafnium, ale obsahujúca ytrium. Patent Spojených štátov amerických č. US-A-3 933 484 sa týka rovnako zliatiny obsahujúcej bór. Patenty Spojených štátov amerických č. US-A-3 984 240 a US-A-3 980 473 opisujú použitie ytria a dysprózia.These efforts result in a solution according to French patent FR-A-2 699 932, which discloses a cobalt-based alloy containing rhenium, which may additionally contain, in particular, niobium, yttrium or other rare elements, boron and / or hafnium. U.S. Pat. US-A-4 765 817 discloses an alloy based on cobalt, chromium, nickel, tungsten, also containing boron and hafnium. In French patent no. FR-A-2 576 914 also uses hafnium. In European patent no. EP-A-0 317 579 discloses a boron-containing alloy not containing hafnium but containing yttrium. U.S. Pat. US-A-3 933 484 also relates to a boron-containing alloy. U.S. Pat. US-A-3 984 240 and US-A-3 980 473 disclose the use of yttria and dysprosia.
31221ΓΓ31221ΓΓ
Tieto prvky sú veľmi drahé a ich zlá inkorporačnái účinnosť všeobecne núti k ich predávkovaniu pri výrobe zliatin, čo ešte zvyšuje podiel surovín na cene materiálu. Z tohto pohľadu bolo zaznamenané, že mnoho týchto dokumentov odporúča používať vysoké obsahy chrómu (približne 35 až 36 %) rovnako drahého.These elements are very expensive and their poor incorporation efficiency generally forces them to overdose in the production of alloys, which further increases the share of raw materials in the cost of the material. In this respect, it has been noted that many of these documents recommend the use of high chromium contents (approximately 35 to 36%) equally expensive.
Prítomnosť týchto prvkov s veľmi vysokou reaktivitou vedie k výrobe zliatiny komplikovanou technológiou tavenia a zlievania pri vákuu, za pomoci zariadenia, ktoré vyžaduje značné investície.The presence of these elements with very high reactivity leads to the production of an alloy by complicated technology of melting and casting under vacuum, with the aid of equipment which requires considerable investment.
Okrem toho predstavujú tieto zliatiny ešte značné riziko krehkosti pri vysokej teplote v korozívnom prostredí, ako je prostredie taveného skla.In addition, these alloys pose a considerable risk of high temperature brittleness in a corrosive environment such as a molten glass environment.
V tomto odbore teda ostáva potreba vyvinutia novej zliatiny s dobrými mechanickými vlastnosťami pri vysokej teplote, najmä v oxidačnom a/alebo korozívnom prostredí ako je prostredie taveného skla, ktorej výroba by navyše bola jednoduchá a relatívne lacná.Thus, there remains a need in the art to develop a novel alloy with good mechanical properties at high temperature, particularly in an oxidizing and / or corrosive environment such as a molten glass environment, which, moreover, would be simple to manufacture and relatively inexpensive.
31221/T31221 / T
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Tento ciel, rovnako ako ďalšie, ktoré vyplynú z ďalej uvedeného opisu, bol dosiahnutý týmto vynálezom vďaka zliatine obsahujúcej v podstate nasledujúce prvky, ktorých podiel je uvedený v hmotnostných percentách vztiahnutých na hmotnosť zliatiny:This object, as well as others which will follow from the description below, has been achieved by the present invention thanks to an alloy comprising essentially the following elements, the percentage of which by weight is based on the weight of the alloy:
pričom zvyšok je tvorený kobaltom a nevyhnutnými nečistotami, pričom molárny pomer tantalu a uhlíka je približne 0,4 až 1.wherein the remainder consists of cobalt and the necessary impurities, wherein the molar ratio of tantalum to carbon is about 0.4 to 1.
Tento vynález dovoľuje, vďaka veľmi presnej voľbe pomerov prvkov tvoriacich jednotlivé zložky zliatiny, najmä uhlíka a tantalu, optimalizovať spôsob spevnenia zliatiny. Týmto spôsobom sa dá všeobecne konštatovať, že napriek tomu, že má zliatina podľa vynálezu obsah uhlíka relatívne nízky v porovnaní s doteraz známymi zliatinami, bolo možné dosiahnuť spevnenie materiálov zrážaním karbidov za súčasnej optimalizácie rozmiestnenia karbidov vo vnútri materiálu.The present invention makes it possible to optimize the method of reinforcing the alloy due to the very precise ratio of the elements constituting the individual components of the alloy, in particular carbon and tantalum. In this way, it can generally be concluded that, although the alloy of the invention has a relatively low carbon content compared to the prior art alloys, it has been possible to achieve solidification of materials by precipitation of carbides while optimizing the distribution of carbides within the material.
V ďalšom opise, ktorý bude nasledovať, sú uvedené ďalšie detaily týkajúce sa dôležitosti prítomnosti jednotlivých prvkov tvoriacich zložky zliatiny a ich vzájomných pomerov.In the following description, further details are given regarding the importance of the presence of the individual alloy constituents and their relative proportions.
31221/T31221 / T
Kobalt, ktorý tvorí základ zliatiny podľa vynálezu, spôsobuje, vďaka svojmu žiaruvzdornému charakteru (teplota topenia sa rovná 1495 °C) vnútornú mechanickú odolnosť matrice pri vysokej teplote.Cobalt, which forms the basis of the alloy according to the invention, due to its refractory nature (melting point equals 1495 ° C), causes the internal mechanical resistance of the matrix at high temperature.
Nikel prítomný v zliatine vo forme pevného roztoku ako stabilizačný prvok kryštalickej štruktúry kobaltu, je použitý zvyčajne v rozmedzí približne od 6 do 12 % hmotnostných, s výhodou 8 až 10 hmotnostných % zliatiny.The nickel present in the alloy as a solid solution as a stabilizing element of the cobalt crystalline structure is usually used in the range of about 6 to 12% by weight, preferably 8 to 10% by weight of the alloy.
Chróm prispieva k vnútornej mechanickej pevnosti matrice, v ktorej je prítomný čiastočne v pevnom roztoku. Prispieva rovnako ku spevneniu zliatiny vo forme karbidov typu M23C6 kde M=(Cr, W), prítomných na styčných plochách zŕn, kde zabraňujú vzájomnému sklzu zŕn, a vo vnútri zŕn vo forme jemnej disperzie, kde spôsobujú odolnosť voči intragranulárnemu toku. Vo všetkých týchto formách prispieva chróm k odolnosti voči korózii ako prekurzor oxidu chrómu, ktorý tvorí ochrannú vrstvu na povrchu vystavenom oxidačnému prostrediu. Na vytvorenie a udržanie tejto ochrannej vrstvy je nutné minimálne množstvo chrómu. Príliš vysoký obsah chrómu viac menej škodí mechanickej pevnosti a húževnatosti voči pôsobeniu vysokých teplôt, pretože vedie k príliš vysokej tuhosti a príliš nízkej schopnosti na predĺženie pri namáhaní, ktorá je nezlučiteľná s namáhaním pri vysokej teplote.Chromium contributes to the intrinsic mechanical strength of the matrix in which it is partially present in the solid solution. It also contributes to the reinforcement of the alloy in the form of carbides of the type M 2 3C 6 where M = (Cr, W) present on the grain contact surfaces where they prevent the grain from slipping together and inside the grain in the form of fine dispersion where they cause intragranular flow resistance. In all these forms, chromium contributes to corrosion resistance as a chromium oxide precursor, which forms a protective layer on the surface exposed to the oxidizing environment. A minimum amount of chromium is required to form and maintain this protective layer. Too high a chromium content is more or less detrimental to the mechanical strength and toughness to high temperatures because it leads to too high stiffness and too low an elongation capability that is incompatible with high temperature stress.
Obsah chrómu v zliatine podľa vynálezu je všeobecne 26 až 34 hmotnostných %, vo výhodnom uskutočnení približne 28 až 32 hmotnostných %, najmä potom približne 29 až 30 hmotnostných %.The chromium content of the alloy according to the invention is generally 26 to 34% by weight, preferably about 28 to 32% by weight, in particular about 29 to 30% by weight.
Wolfrám sa zráža spolu s chrómom a podieľa sa na tvorbe intergranulámych a intragranulámych karbidov (Cr, W) 2306, ale nachádza sa rovnako v pevnom roztoku v matrici, v ktorej tento ťažký atóm lokálne deformuje kryštalickú mriežku a bráni, takmer blokuje, šírenie dislokácií ak je materiál podrobený mechanickému namáhaniu. Minimálne množstvo tohto wolfrámu je želané, v kombinácii s obsahom chrómu, na zvýhodnenie tvorby karbidov typu M23C6, pred nevýhodnými karbidmi chrómu Cr7C3, ktoré sú pri vysokej teplote menej stabilné. Aj keď má tento prvok výhodné vplyvy na mechanickú pevnosť, predstavuje viac menej nevýhodu, pretože sa pri vysokejTungsten precipitates with chromium and is involved in the formation of intergranular and intragranular carbides (Cr, W) 23 0 6 , but is also present in a solid solution in a matrix in which this heavy atom locally deforms the crystalline lattice and prevents, almost blocks, spreading dislocations when the material is subjected to mechanical stress. A minimum amount of this tungsten is desired, in combination with the chromium content, to favor the formation of M 2 3C 6 carbides over the disadvantageous Cr 7 C 3 chromium carbides, which are less stable at high temperature. Although this element has beneficial effects on mechanical strength, it is more or less a disadvantage since it is at high
31221/T teplote oxiduje za vzniku vysoko prchavých zlúčenín napríklad WO3. Príliš vysoké množstvo wolfrámu v zliatine sa prejavuje všeobecne neuspokojivým chovaním pri korózii.31221 / T oxidizes to form highly volatile compounds such as WO 3 . Too much tungsten in the alloy results in generally unsatisfactory corrosion behavior.
Dobrý kompromis je podľa vynálezu dosiahnutý pri obsahu wolfrámu približne 4 až 8 hmotnostných %, vo výhodnom uskutočnení pri obsahu v rozmedzí približne od 5 do 7 hmotnostných %, najmä potom v rozmedzí približne od 5,5 do 6,5 hmotnostných %.A good compromise is achieved according to the invention at a tungsten content of about 4 to 8% by weight, preferably at a content in the range of about 5 to 7% by weight, in particular in the range of about 5.5 to 6.5% by weight.
Tantal, rovnako prítomný v matrici kobaltu v pevnom roztoku doplnkovo prispieva k vnútornej pevnosti matrice, podobne ako wolfrám. Navyše je schopný tvoriť s uhlíkom karbidy TaC prítomné na styčných plochách zŕn, ktoré prispievajú vďaka svojej vyššej stabilite pri vysokej teplote k intergranulárnemu spevneniu komplementárne s karbidmi (Cr, W)23C6, najmä pri veľmi vysokej teplote (napríklad pri teplotách približne 1100 °C). Prítomnosť tantalu v zliatine podľa vynálezu má rovnako dobrý vplyv na odolnosť voči korózii.Tantalum, also present in the cobalt matrix in the solid solution additionally contributes to the internal strength of the matrix, similar to tungsten. In addition, it is capable of forming with the carbon TaC carbides present on the grain contact surfaces which contribute, due to their higher stability at high temperature, to intergranular reinforcement complementary to carbides (Cr, W) 2 3C 6 , especially at very high temperatures (e.g. C). The presence of tantalum in the alloy according to the invention also has a good effect on the corrosion resistance.
Minimálny obsah tantalu, ktorý dovoľuje dosiahnuť požadovanú pevnosť je približne 2 % hmotnostné, horný limit môže byť približne 4 % hmotnostné. Množstvo tantalu je vo výhodnom uskutočnení podľa vynálezu približne v rozmedzí od 2,5 až 3,5 hmotnostných %, najmä potom 2,8 až 3,3 % hmotnostných.The minimum tantalum content to achieve the desired strength is about 2% by weight, the upper limit may be about 4% by weight. The amount of tantalum is preferably in the range of 2.5 to 3.5% by weight, in particular 2.8 to 3.3% by weight.
Ďalším hlavným konštitučným prvkom zliatiny je uhlík, ktorý je nevyhnutný na tvorbu zrazenín kovových karbidov. Podľa predmetného vynálezu bol dokázaný vplyv obsahu uhlíka na vlastnosti zliatiny.Another major constitutive element of the alloy is carbon, which is essential for the formation of metal carbide precipitates. The effect of the carbon content on the alloy properties has been demonstrated.
? Podľa predmetného vynálezu bolo celkom prekvapivo zistené, napriek tomu, že skoršie práce odporúčali použiť uhlík v relatívne vysokých obsahoch, vyšších ako 0,5 hmotnostného %, že pri nižšom obsahu uhlíka boli dosiahnuté výborné mechanické vlastnosti pri vysokej teplote a veľmi dobré vlastnosti voči oxidácii a korózii, aj napriek nižšiemu pomeru karbidov, ktorý z toho vyplýva. ? Surprisingly, it has been found, although earlier work recommended that carbon be used in relatively high contents higher than 0.5% by weight, that at a lower carbon content excellent mechanical properties at high temperature and very good oxidation and corrosion, despite the lower carbide ratio resulting therefrom.
Podľa tohto vynálezu je obsah uhlíka v rozmedzí 0,2 až 0,5 hmotnostných % dostatočný na dosiahnutie dostatočne hustého zrážania karbidov na účinné mechanické intergranulárne a intragranulárne spevnenie.According to the present invention, a carbon content in the range of 0.2 to 0.5% by weight is sufficient to achieve a sufficiently dense carbide precipitation for effective mechanical intergranular and intragranular strengthening.
31221/T31221 / T
Najmä sa zdá, že intergranulárne karbidy, ktoré sú nespojito (diskontinuálne) rozmiestnené na styčných plochách zŕn zliatiny, s výhodou prispievajú k lepším mechanickým vlastnostiam tým, že zabraňujú vzájomnému posunu zŕn, alebo tečeniu, a to bez súčasnej podpory šírenia trhlín, ako k tomu môže v prípade karbidov dochádzať.In particular, intergranular carbides that are discontinuously (discontinuously) distributed on the grain contact surfaces of the alloy appear to advantageously contribute to improved mechanical properties by preventing grain displacement or creep, without simultaneously promoting crack propagation, as to do so may occur in the case of carbides.
Obsah uhlíka je s výhodou približne 0,3 až 0,45 hmotnostných %, vo výhodnom uskutočnení približne 0,35 až 0,42 hmotnostných %.The carbon content is preferably about 0.3 to 0.45% by weight, preferably about 0.35 to 0.42% by weight.
Relatívne malý obsah karbidov podľa tohto vynálezu je kompenzovaný z jednej strany vhodným rozmiestnením (diskontinuálnym) intergranulárnych karbidov a na druhej strane prispôsobenou „kvalitou“ karbidov to znamená prítomnosti určitého množstva karbidov tantalu na styčných plochách zŕn.The relatively low carbide content of the present invention is compensated by, on the one hand, the appropriate distribution of (intermittent) intergranular carbides and, on the other hand, by tailoring the "quality" of carbides to the presence of a certain amount of tantalum carbides on the grain contacting surfaces.
Podľa predmetného vynálezu bolo zistené, že povaha kovových karbidov, ktoré tvoria intergranulárnu fázu závisí na atómovom pomere Ta/C a že molárny pomer tantalu a uhlíka najmenej približne 0,4 umožňuje zrážanie dostatočného podielu TaC na styčných plochách zŕn vo vzťahu ku karbidom M23C6·It has been found that the nature of the metal carbides constituting the intergranular phase depends on the atomic Ta / C ratio and that the molar ratio of tantalum to carbon of at least about 0.4 allows the precipitation of a sufficient proportion of TaC on the grain contacting surfaces relative to M23C6 carbides.
Prítomnosť intergranulárnych karbidov typu.M23C6, bohatých na chróm ostáva želaná, pretože dovoľuje určitú difúziu chrómu pozdĺž styčných plôch zŕn a podľa predmetného vynálezu sa preto navrhuje molárny pomer Ta / C približne v rozmedzí 0,4 až 1 (zodpovedajúci hmotnostnérnu pomeru približne 6,0 až 15,1). Molárny pomer Ta / C je s výhodou v rozmedzí 0,45 až 0,9, najmä potom v rozmedzí od 0,48 do 0,8, najčastejšie približne 0,5 až 0,7 (hmotnostný pomer s výhodou v rozmedzí 6,8 až 13,6, najmä potom 7,2 až 12,1, najvýhodnejšie približne 7,5 až 10,6).The presence of chromium-rich intergranular carbides type M 2 3C 6 remains desirable because it permits some diffusion of chromium along the grain contact surfaces, and therefore the present invention proposes a Ta / C molar ratio of approximately 0.4 to 1 (corresponding to a weight ratio of approximately 6.0 to 15.1). The Ta / C molar ratio is preferably in the range of 0.45 to 0.9, in particular in the range of 0.48 to 0.8, most preferably about 0.5 to 0.7 (weight ratio preferably in the range of 6.8 % to 13.6, especially 7.2 to 12.1, most preferably about 7.5 to 10.6).
Týmto spôsobom je pevnosť zliatiny podľa vynálezu optimalizovaná prítomnosťou dvoch typov karbidov s komplementárnymi vlastnosťami, ako vzhľadom na mechanické vlastnosti, tak aj vzhľadom na odolnosť voči korózii: (Cr, W)23C6, ktorý funguje ako zdroj chrómu a spôsobuje mechanické spevnenie až do vysokých teplôt, a TaC ktorý spôsobuje mechanickéIn this way, the strength of the alloy of the invention is optimized by the presence of two types of carbides with complementary properties, both in terms of mechanical properties and in terms of corrosion resistance: (Cr, W) 23C 6 , which acts as a chromium source and causes mechanical reinforcement up to high temperature, and TaC which causes mechanical
31221/T spevnenie až pri veľmi vysokej teplote a odoláva prieniku oxidačného alebo korozívneho prostredia v oxidačných a/alebo korozívnych podmienkach.31221 / T reinforcement at very high temperatures and withstands the penetration of oxidizing or corrosive environments under oxidative and / or corrosive conditions.
Vyššie menované prvky stačia na zaistenie výborných vlastností zliatiny podľa vynálezu, pričom by bolo nutné používať dodatočné drahé alebo veľmi reaktívne prvky, ktoré by vyžadovali vysokú bezpečnosť pri výrobe, ako je napríklad bór, ytrium, alebo ostatné kovy vzácnych zemín, hafnium, rénium a podobné ďalšie prvky. Tieto prvky môžu byť prípadne pridané do zliatiny podľa vynálezu, ale v tomto prípade sa nejedná o výhodný spôsob uskutočnenia, pretože by sa stratili výhody týkajúce sa ceny a jednoduchosti výroby.The above elements are sufficient to ensure the excellent properties of the alloy according to the invention, while requiring the use of additional expensive or very reactive elements requiring high manufacturing safety, such as boron, yttrium or other rare earth metals, hafnium, rhenium and the like other elements. These elements may optionally be added to the alloy according to the invention, but in this case it is not a preferred embodiment since the advantages in terms of cost and ease of manufacture would be lost.
Zliatina môže viac menej obsahovať zvyčajné konštitučné prvky alebo nevyhnutné nečistoty. Všeobecne obsahuje:The alloy may more or less contain the usual constitutional elements or necessary impurities. It generally includes:
- kremík ako redukovadlo taveného kovu pri výrobe a liatí zliatiny, v množstve menej ako 1 hmotnostné %,- silicon as a molten metal reducing agent in the production and casting of an alloy, in an amount of less than 1% by weight,
- mangán rovnako ako redukovadlo, v množstve menej ako 0,5 hmotnostných %,- manganese as well as reducing agent, in an amount of less than 0,5% by weight,
- zirkónium ako zachycovač neželaných prvkov, napríklad síry alebo olova, v množstve menej ako 0,1 hmotnostného %,- zirconium as a scavenger of undesirable elements, such as sulfur or lead, in an amount of less than 0,1% by weight,
- železo v množstve až 3 hmotnostné % bez ovplyvnenia vlastností materiálu,- iron up to 3% by weight without affecting the material properties,
- kumulované množstvá ďalších prvkov zavedených ako nečistoty s nutnými konštitučnými prvkami zliatiny („nevyhnutné nečistoty“) predstavuje s výhodou menej ako 1 hmotnostné % v kompozícii tejto zliatiny.- the cumulated amounts of other elements introduced as impurities with the necessary constitutive elements of the alloy ("unavoidable impurities") are preferably less than 1% by weight in the composition of the alloy.
Obzvlášť výhodný príklad zliatiny podľa vynálezu má zloženie s nasledujúcim zastúpením prvkov:A particularly preferred example of an alloy according to the invention has a composition with the following representation of elements:
31221/T31221 / T
s výhodou bez obsahu B, Hf, Y, Dy, Re a ostatných prvkov vzácnych zemín.preferably free of B, Hf, Y, Dy, Re and other rare earth elements.
Iná výhodná zliatina podľa vynálezu má zloženie s nasledujúcim zastúpením prvkov:Another preferred alloy according to the invention has a composition with the following representation of elements:
31221/T s výhodou bez obsahu B, Hf, Y, Dy, Re a ostatných prvkov vzácnych zemín.31221 / T preferably free of B, Hf, Y, Dy, Re and other rare earth elements.
Ak zliatina podľa vynálezu neobsahuje vysoko reaktívne prvky, ako je B, Hf a prvky vzácnych zemín, ako je Y, Dy, Re, môže byť tvarovaná veľmi jednoducho klasickým tavením a odlievaním za použitia zvyčajných prostriedkov, najmä potom indukčným tavením v atmosfére prinajmenšom čiastočne inertnej a odlievaním do pieskovej formy.If the alloy according to the invention does not contain highly reactive elements such as B, Hf and rare earth elements such as Y, Dy, Re, it can be shaped very simply by conventional melting and casting using conventional means, in particular by induction melting in at least partially inert atmosphere. and casting into a sand mold.
Po odliatí môže byť želaná mikroštruktúra s výhodou dosiahnutá tepelným spracovaním v dvoch fázach:After casting, the desired microstructure can preferably be achieved by two-stage heat treatment:
- fáza prípravy roztoku zahrňujúca žíhanie pri teplote 1100 až 1250 °C, najmä potom pri teplote približne 1200 °C, po dobu 1 až 4 hodín, s výhodou približne 2 hodiny, a- a solution preparation phase comprising annealing at a temperature of 1100 to 1250 ° C, in particular at a temperature of about 1200 ° C, for a period of 1 to 4 hours, preferably about 2 hours, and
- fáza zrážania karbidov zahrňujúca žíhanie pri teplote 850 až 1050 °C, najmä potom približne 1000 °C, po dobu 5 až 20 hodín, s výhodou približne 10 hodín.a carbide precipitation phase comprising annealing at a temperature of 850 to 1050 ° C, in particular about 1000 ° C, for 5 to 20 hours, preferably about 10 hours.
Cieľom vynálezu je rovnako postup výroby predmetu z tejto zliatiny tavením tak, ako bol opísaný vo vyššie uvedenom texte s vyššie uvedenými fázami tepelného spracovania.It is also an object of the present invention to provide a process for producing an article from this alloy by melting as described above with the aforementioned heat treatment stages.
Tento postup môže zahrňovať najmenej jednu fázu chladenia, po zlievaní a/alebo po prvej fáze tepelného spracovania, rovnako ako po ukončení tepelného spracovania.The process may include at least one cooling phase, after the casting and / or after the first heat treatment phase, as well as after the heat treatment has been completed.
Chladenie v priebehu alebo na konci postupu môže predstavovať napríklad chladenie vzduchom, najmä potom na teplotu okolia.Cooling during or at the end of the process may be, for example, air cooling, especially to ambient temperature.
Zliatina podľa vynálezu môže byť použitá na výrobu akýchkoľvek súčastí mechanicky namáhaných pri vysokej teplote a/alebo určených na prácu v oxidačnom alebo korozívnom prostredí. Do rozsahu predmetného vynálezu teda rovnako patria predmety vyrobené z vyššie opísanej zliatiny najmä potom tavením.The alloy of the invention can be used to manufacture any components mechanically stressed at high temperature and / or intended to work in an oxidizing or corrosive environment. Thus, it is also within the scope of the invention to make articles made of the above-described alloy, in particular by melting.
31221/T31221 / T
Z týchto aplikácií je možné uviesť najmä výrobu predmetov použiteľných na tepelné spracovanie alebo transformáciu skla, napríklad rotačné zvlákňovacie hlavy na výrobu minerálnej vlny.Among these applications, mention may be made in particular of the manufacture of articles useful for the heat treatment or transformation of glass, for example rotary spinning heads for the production of mineral wool.
Pozoruhodná mechanická pevnosť zliatiny podľa vynálezu pri vysokej teplote v korozívnom prostredí dovoľuje veľmi výrazne zvýšiť životnosť zariadenia na tvarovanie roztaveného skla.The remarkable mechanical strength of the inventive alloy at high temperature in a corrosive environment makes it possible to significantly increase the service life of the molten glass forming apparatus.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Vynález je ilustrovaný nasledujúcimi príkladmi a jedným obrázkom, ktorý predstavuje mikrofotografickú snímku štruktúry zliatiny podľa vynálezu.The invention is illustrated by the following examples and one figure which represents a photomicrograph of a structure of an alloy according to the invention.
Príklad 1Example 1
Metódou indukčného tavenia v inertnej atmosfére (najmä v atmosfére argónu) bola pripravená roztavená vsádzka s nasledujúcim zložením, ktorá bola potom tvarovaná jednoduchým odlievaním do pieskovej formy.By the method of induction melting in an inert atmosphere (especially argon atmosphere), a molten batch with the following composition was prepared, which was then shaped by simple casting into a sand mold.
pričom zvyšok bol tvorený kobaltom.the remainder being cobalt.
31221/T31221 / T
Po odliatí nasledovalo tepelné spracovanie zahrnujúce fázu uvedenia do roztoku, ktorá prebiehala pri teplote 1200 °C po dobu 2 hodín, a fáza zrážania sekundárnych karbidov, ktorá prebiehala pri teplote 1000 “C po dobu 10 hodín, pričom každý z týchto úsekov bol zakončený ochladením vzduchom až na teplotu okolia.The casting was followed by a heat treatment comprising a solution phase of 1200 ° C for 2 hours and a secondary carbide precipitation phase of 1000 ° C for 10 hours, each of which was terminated by air cooling. up to ambient temperature.
Mikroštruktúra získanej zliatiny zobrazená optickou alebo elektronickou mikroskopiou, podľa klasických metalografických metód a prípadne róntgenovou mikroanalýzou, bola tvorená matricou kobaltu stabilizovanou v plošne centrovanej kockovej štruktúre prítomnosťou niklu obsahujúcou rôzne prvky v pevnom roztoku: Cr, Ta, W, rovnako ako rôzne karbidy prítomné vo vnútri zŕn a v mieste styku zŕn. Táto štruktúra je uvedená na obrázku: miesta styku zŕn, ktoré nie sú vidieť na mikrofotografii pri použitom zväčšení boli znázornené tenkou čiarou v mieste T Vo vnútri zŕn ohraničených miestami styku 1, je intragranulárna fáza tvorená jemnými sekundárnymi karbidmi 2 typu (Cr, .W)23C6 zrážanými rovnomerným spôsobom v matrici, ktoré sa objavujú vo forme malých bodov. V miestach styku zŕn sa nachádza hustá, ale nespojitá (diskontinuálna) intergranulárna fáza tvorená eutektickými karbidmi 3 (Cr, W)23C6, ktoré sú vidieť v tmavších miestach, a karbidmi tantalu TaC 4, ktoré sú vidieť vo forme malých svetlých ostrovčekov vzájomne dobre oddelených.The microstructure of the alloy obtained by optical or electronic microscopy, according to classical metallographic methods and optionally by X-ray microanalysis, consisted of a cobalt matrix stabilized in a flat centered cube structure by the presence of nickel containing various elements in solid solution: Cr, Ta, W as well as various carbides present. and at the point of grain contact. This structure is shown in the figure: Grain contact points not seen in the photomicrograph at magnification used are shown with a thin line at T In the grains bounded by contact points 1, the intragranular phase consists of fine secondary carbides of type 2 (Cr, .W) 23 C 6 are precipitated uniformly in the matrix, which appear in the form of small dots. At the grain contact points, there is a dense but discontinuous (discontinuous) intergranular phase consisting of eutectic carbides 3 (Cr, W) 23 C 6 , which are visible in darker places, and tantalum carbides TaC 4, which are visible in the form of small islets. well separated.
Pri molárnom pomere tantalu a uhlíka 0,51 v kompozícii tejto zliatiny je intergranulárna fáza tvorená približne 50 objemovými % karbidov chrómu a wolfrámu 3 a približne 50 % karbidov tantalu 4.At a tantalum to carbon molar ratio of 0.51 in the alloy composition, the intergranular phase is comprised of about 50 volume% chromium and tungsten carbides 3 and about 50% tantalum carbides 4.
Mechanická pevnosť zliatiny pri vysokej teplote bola hodnotená tromi nasledujúcimi testami:The mechanical strength of the alloy at high temperature was evaluated by the following three tests:
- meraním napätia v ťahu pri pretrhnutí (v MPa) pri teplote 900 °C za použitia valcovitej skúšobnej vzorky s celkovou dĺžkou 40 milimetrov, ktorý mal oba konce s dĺžkou 9 milimetrov uchytené v tensiometrickom prístroji, a strednú účinnú časť s dĺžkou 22 milimetrov a priemerom 4 milimetre, pri rýchlosti ťahu 2 milimetre / minútu,- by measuring the tensile stress at break (in MPa) at 900 ° C using a cylindrical test specimen with a total length of 40 millimeters having both 9 millimeter long ends held in a tensiometric instrument and a center effective portion of 22 millimeters in length and diameter 4 millimeters at a pull speed of 2 millimeters / minute,
- meraním relatívneho predĺženia pri pretrhnutí (v %) pri teplote 900 °C za vyššie uvedených podmienok,- measuring the relative elongation at break (in%) at 900 ° C under the above conditions,
- meraním pevnosti pri tečení (v hodinách) pri teplote 1050 °C a tlaku MPa za použitia valcovitej skúšobnej vzorky s celkovou dĺžkou 80 milimetrov, ktorý mal oba konce s dĺžkou 17,5 milimetrov uchytené, a strednú účinnú časť s dĺžkou 45 milimetrov a priemerom 6,4 milimetra.- measuring the creep rupture strength (in hours) at 1050 ° C and MPa pressure using a cylindrical test specimen with a total length of 80 millimeters having both ends fixed at 17.5 millimeters and a center effective section of 45 millimeters in length and diameter 6.4 millimeters.
Odolnosť voči oxidácii na vzduchu a voči korózii vplyvom skla bola hodnotená pomocou testu, ktorý spočíval v tom, že sa valcovitá skúšobná vzorka s dĺžkou 100 milimetrov a priemerom 10 milimetrov nechala otáčať po dobu 125 hodín s polovice ponorená do kúpeľa z taveného skla ďalej uvedeného typu pri teplote 1080 °C. Výsledok je daný hĺbkou erodovanej zóny (v milimetroch) určenou miestom trojitého bodu skúšobnej vzorky - tavené sklo - horúci vzduch. Zloženie skla bolo približne nasledujúce (v hmotnostných dieloch):Resistance to oxidation in air and to corrosion by glass was evaluated by testing a cylindrical test sample of 100 millimeters in length and 10 millimeters in diameter rotated for 125 hours with half immersed in a molten glass bath of the following type at 1080 ° C. The result is given by the depth of the eroded zone (in millimeters) determined by the point of the triple point of the test sample - molten glass - hot air. The composition of the glass was approximately as follows (in parts by weight):
Výsledky sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 1.The results are shown in Table 1 below.
Spôsobilosť tejto zliatiny na použitie vo funkcii zariadenia na tvarovanie taveného skla bola hodnotená prostredníctvom aplikácie na výrobu sklenenej vlny. Zvlákňovací prvok na zvláknenie skla s priemerom 400 milimetrov klasického tvaru bol vyrobený zlievaním a tepelným spracovaním, ako je uvedené vyššie, a potom použitý v priemyselných podmienkach na zvláknenie skla pri teplote 1080 °C.The fitness of this alloy for use as a fused glass forming apparatus has been evaluated through a glass wool application. A glass spinner having a diameter of 400 millimeters of classical shape was made by casting and heat treatment as described above and then used under industrial conditions for spinning glass at a temperature of 1080 ° C.
Tento zvlákňovací prvok bol používaný až do okamihu, keď bolo rozhodnuté o zastavení výroby na zreteľné poškodenie zvlákňovacieho prvku viditeľným spôsobom alebo preto z toho dôvodu, že sa kvalita vyrábaného vlákna stala nedostatočná.This spinning element was used until it was decided to discontinue production because of obvious damage to the spinning element in a visible manner or because the quality of the fiber produced has become inadequate.
Životnosť tohto zvlákňovacieho prvku (v hodinách) takto zmeraná bola 540 hodín.The lifetime of this spinning element (in hours) thus measured was 540 hours.
Za rovnakých podmienok bola životnosť zvlákňovacieho prvku na zvláknenie skla z vysoko legovanej zliatiny na báze niklu 150 hodín, v prípade zliatiny na báze niklu podľa francúzskeho patentu FR-A-2 536 385 s nasledujúcim zložením (v percentách hmotnostných), ktoré boli podrobené rovnakému tepelnému spracovaniu za účelom vyzrážania karbidov ako zliatina z príkladu 1:Under the same conditions, the lifetime of the spinning element of a high-alloy nickel-based glass was 150 hours, in the case of a nickel-based alloy according to French patent FR-A-2,536,385 with the following composition (in percent by weight) which were subjected to the same heat treatment to precipitate carbides as an alloy from Example 1:
Mikroštruktúra tejto zliatiny bola tvorená niklovou matricou obsahujúcou karbidy typu M23C6 = (W, Cr)23C6 rozmiestnených homogénnym spôsobom v matrici a tvoriacou intergranulárnu spojitú fázu.The microstructure of this alloy consisted of a nickel matrix containing M 23 C 6 = (W, Cr) 23 C 6 carbides distributed homogeneously in the matrix and forming an intergranular continuous phase.
Zliatina z príkladu 1 dovoľuje najmä vďaka svojej pevnosti pri tečení a svojej veľmi dobrej odolnosti voči korózii následné zvýšenie životnosti zvlákňovacieho prvku, násobené faktorom 3,6 v porovnaní s bežnou zliatinou.The alloy of Example 1, in particular due to its creep rupture strength and its very good corrosion resistance, allows a subsequent increase in the service life of the spinning element, multiplied by a factor of 3.6 compared to a conventional alloy.
31221/T31221 / T
Príklad 2Example 2
Podľa tohto príkladu bola pripravená iná zliatina podľa tohto vynálezu s nasledujúcim zložením, pričom bol použitý rovnaký postup ako v príklade 1 a rovnakým spôsobom boli hodnotené aj jej vlastnosti:According to this example, another alloy of the present invention was prepared with the following composition, using the same procedure as in Example 1 and evaluating its properties in the same way:
pričom zvyšok bol tvorený kobaltom.the remainder being cobalt.
Mikroštruktúra tejto zliatiny sa líšila od mikroštruktúry zliatiny v príklade 1 intergranulárnymi fázami, rovnako diskontinuálnymi, ale menej hustými z dôvodu nižšieho obsahu uhlíka, a tvorenými predovšetkým karbidmi tantalu TaC (molárny pomer Ta / C = 0,91).The microstructure of this alloy differed from the microstructure of the alloy in Example 1 by the intergranular phases as well as discontinuous but less dense due to the lower carbon content and mainly consisting of tantalum carbides TaC (Ta / C molar ratio = 0.91).
• >•>
Výsledky experimentov týkajúcich sa mechanického chovania a korózie sú uvedené v tabuľke 1.The results of the mechanical behavior and corrosion experiments are shown in Table 1.
Táto zliatina vyniká najmä svojimi mechanickými vlastnosťami, najmä vysokou ťažnosťou za tepla, čo sa priaznivo prejavuje v zlepšení relatívneho predĺženia pri pretrhnutí pri 900 °C, a veľmi dobrou pevnosťou pri tečení, ktorá je desaťnásobná v porovnaní s bežnou zliatinou na báze niklu.This alloy is particularly distinguished by its mechanical properties, in particular by its high hot ductility, which is reflected in an improvement in the relative elongation at break at 900 [deg.] C. and a very good creep strength of ten times that of a conventional nickel-based alloy.
31221/T31221 / T
Schopnosť tejto zliatiny odolávať termickým šokom z nej robí výhodný materiál na výrobu zvlákňovacích prvkov na zvláknenie skla na výrobu sklenenej vlny., ako dokladá experiment zvlákňovania skla v priemyselných podmienkach: napriek tendencii voči korózii zliatiny z príkladu 2 bola životnosť zvlákňovacieho disku približne 720 hodín. Krehnutie spôsobené pôsobením skla bolo kompenzované dobrými mechanickými vlastnosťami zliatiny. Pri rovnakých podmienkach (rozdielnych od podmienok v príklade 1) bola životnosť zvlákňovacieho prvku z klasickej vysoko legovanej zliatiny na báze niklu v príklade 1 iba 250 hodín.The ability of this alloy to withstand thermal shocks makes it a preferred material for producing glass spinning elements for glass wool production, as evidenced by the glass spinning experiment under industrial conditions: despite the tendency to corrosion of the alloy of Example 2, the spinning disk life was approximately 720 hours. Glass embrittlement was compensated by the good mechanical properties of the alloy. Under the same conditions (different from those in Example 1), the service life of the spinning element of the classic high-alloy nickel-based alloy in Example 1 was only 250 hours.
TABUĽKA 1TABLE 1
Porovnávacie príklady 1 až 9Comparative Examples 1 to 9
Na porovnanie boli vyrobené ďalšie zliatiny pri použití obsahov konštitučných prvkov mimo charakteristické rozmedzia používané podľa vynálezu. Kompozície týchto zliatin sú uvedené v tabuľke 2: pre každú zliatinu sú obsahy, ktoré nespadajú do rozsahu predmetného vynálezu podčiarknuté.For comparison, other alloys were made using constitutive element contents outside the characteristic ranges used according to the invention. The compositions of these alloys are shown in Table 2: for each alloy, contents that are not within the scope of the present invention are underlined.
31221/T31221 / T
TABUĽKA 2TABLE 2
Zliatina z porovnávacieho príkladu 1 sa líšila od zliatiny podľa vynálezu iba svojou matricou, ktorá bola z niklu namiesto z kobaltu. Napriek tomu, že bol spôsob spevnenia rovnaký ako u zliatiny podľa vynálezu (obsah uhlíka a pomer Ta / C vyhovuje vynálezu), mala táto zliatina pevnosť pri tečení 30 krát nižšiu a nižšiu ťažnosť (s relatívnym predĺžením pri pretrhnutí 3 - krát nižším) ako zliatina podľa vynálezu.The alloy of Comparative Example 1 differed from the alloy of the invention only in its matrix which was nickel instead of cobalt. Although the method of reinforcement was the same as the alloy of the invention (carbon content and Ta / C ratio conforms to the invention), the alloy had a creep rupture strength 30 times lower and a lower ductility (with a relative elongation at break 3 times lower) than the alloy according to the invention.
Zliatina z porovnávacieho príkladu 2 mala pevnosť pri tečení iba 74 hodín pri podmienkach špecifikovaných vyššie a veľmi silnú tendenciu ku korózii, erodovaná zóna mala hĺbku pri experimente s otáčajúcou sa skúšobnou vzorkou 0,83 milimetra. Toto neželané chovanie sa vysvetľuje o trochu nižším obsahom uhlíka a veľmi nízkym obsahom tantalu, ktorý vedie k malej hustote karbidov M23C6 a TaC spôsobujúcej nedostatočné intergranulárne a intragranulárne spevnenie a k veľmi malej dostupnosti chrómu v miestach styku zŕn, čím sa obmedzuje rýchlosť difúzie atómov chrómu k čelu korózie.The alloy of Comparative Example 2 had a creep strength of only 74 hours under the conditions specified above and a very strong corrosion tendency, the eroded zone had a depth of 0.83 millimeter in the rotating test sample. This undesirable behavior is explained by a slightly lower carbon content and a very low tantalum content, which leads to low density of M 2 3C 6 and TaC carbides causing insufficient intergranular and intragranular hardening and very low chromium availability at the grain contact points, thereby limiting atomic diffusion rates. of chromium to the forehead of corrosion.
Zliatina s porovnávacieho príkladu 3 má rovnako veľmi silnú tendenciu ku korózii, hĺbka erodovanej zóny v experimente bola 0,80 milimetra, aj napriekThe alloy of Comparative Example 3 also has a very strong corrosion tendency, the depth of the eroded zone in the experiment was 0.80 millimeters, despite the
31221/T vysokému obsahu uhlíka. Opis mikroštruktúry zliatiny ukázal existenciu intergranulárnej veľmi hustej a spojitej siete karbidov, tvorenej z 80 % karbidmi chrómu a z 20 % karbidmi tantalu. Rovnako ako vysoko legovaná zliatina na báze niklu uvedená v príklade 1, je aj táto zliatina nevýhodná svojim veľmi vysokým obsahom uhlíka, pričom je menej výhodná ako zliatina podľa vynálezu spevnená intergranulámou nespojitou (diskontinuálnou) fázou karbidov. Navyše, pri úplnej absencii wolfrámu sú karbidy chrómu menej odolné voči vysokej teplote ako eutektické karbidy (Cr, W)23C6 , z čoho vyplýva vyššia mechanická krehkosť pri vysokej teplote.31221 / T high carbon content. The description of the alloy microstructure showed the existence of an intergranular very dense and continuous network of carbides consisting of 80% chromium carbides and 20% tantalum carbides. Like the high-alloy nickel-based alloy shown in Example 1, this alloy is disadvantageous because of its very high carbon content and is less preferred than the alloy of the invention reinforced by the intergranular discontinuous (discontinuous) phase of carbides. Moreover, completely free of chromium carbides of tungsten is less resistant to high temperature than the eutectic carbides (Cr, V) 2 3 C 6, resulting in higher mechanical brittleness at high temperature.
Zliatina z porovnávacieho príkladu 4 mala pevnosť pri tečení približne 200 hodín a silnú tendenciu ku korózii (erodovaná zóna mal hĺbku 0,33 milimetra). Tento príklad dokladá dôležitosť karbidov tantalu pre mechanickú pevnosť a odolnosť voči korózii. Je to z toho dôvodu, že táto zliatina je charakterizovaná takmer úplnou absenciou tantalu, ktorá vedie k výhradnému zrážaniu karbidov chrómu. Zhoršenie mechanických vlastností pri vysokej teplote spôsobené nedostatkom karbidov tantalu s vyššou žiaruvzdornosťou a relatívne nízkym obsahom wolfrámu, nedovoľuje kompenzovať veľkú tendenciu zliatiny ku korózii a robí tento materiál nekompatibilný s použitím pri vysokej teplote v korozívnom prostredí (na rozdiel od zliatiny z príkladu 2, ktorá kompenzovala tendenciu ku korózii výbornými mechanickými vlastnosťami pri vysokej teplote).The alloy of Comparative Example 4 had a creep strength of approximately 200 hours and a strong tendency to corrosion (the eroded zone had a depth of 0.33 millimeters). This example demonstrates the importance of tantalum carbides for mechanical strength and corrosion resistance. This is because this alloy is characterized by the almost complete absence of tantalum, which leads to the exclusive precipitation of chromium carbides. The deterioration of the mechanical properties at high temperature due to the lack of tantalum carbides with higher heat resistance and relatively low tungsten content, does not compensate for the high tendency of the alloy to corrosion, and makes this material incompatible with high temperature use in a corrosive environment. tendency to corrosion by excellent mechanical properties at high temperature).
Zliatina z porovnávacieho príkladu 5 mala mikroštruktúru s hustým a homogénnym intergranulárnym zrážaním výhradne karbidov tantalu, ktorá bola daná veľmi vysokým obsahom tantalu a molárnym pomerom Ta / C vyšším akoThe alloy of Comparative Example 5 had a microstructure with dense and homogeneous intergranular precipitation exclusively of tantalum carbides, which was given by a very high tantalum content and a Ta / C molar ratio higher than
1. Celkové množstvo chrómu bolo teda v matrici pevného roztoku, ochranná vrstva oxidu chrómu sa za týchto podmienok nevytvorila, evidentne následkom veľmi pomalej difúzie chrómu matrice, a z toho vyplýva výrazná erózia pri uskutočňovaní testu na koróziu.Thus, the total amount of chromium was in the solid solution matrix, the chromium oxide protective layer did not form under these conditions, evidently due to the very slow diffusion of the chromium matrix, resulting in significant erosion when conducting the corrosion test.
Zliatina z porovnávacieho príkladu 6 má rovnako veľmi vysokú tendenciu ku korózii, pričom hĺbka erodovanej zóny bola 2,50 milimetra pri uskutočňovaníThe alloy of Comparative Example 6 also has a very high corrosion tendency, with the eroded zone depth being 2.50 millimeters when performing
31221/T testu s otáčajúcou sa skúšobnou vzorkou. V tomto prípade je za to zodpovedný veľmi nízky obsah chrómu, ktorý nestačí na zaistenie tvorby a udržanie ochrannej vrstvy Cr2O3. Navyše relatívne vysoký obsah tantalu nepromotuje tvorbu určitého dostatočného množstva intergranulárnych karbidov chrómu.31221 / T test with rotating test sample. In this case, a very low chromium content is responsible, which is not sufficient to ensure the formation and maintenance of the Cr 2 O 3 protective layer. In addition, the relatively high tantalum content does not promote the formation of a sufficient amount of intergranular chromium carbides.
Zliatina z porovnávacieho príkladu 7 má veľmi vysoký obsah chrómu, ktorý spôsobuje transformáciu jej solidifikačnej mikroštruktúry do iného metalurgického systému iných zliatin so sekundárnym zrážaním vo forme ihlovitých zrazenín a hustej intergranulárnej siete tvorenej karbidmi chrómu a zlúčeninami chrómu. Z tohto dôvodu má táto zliatina veľmi vysokú tuhosť, ktorá má vplyv na predĺženie pri pretrhnutí, ktoré je iba 1,5 %.The alloy of Comparative Example 7 has a very high chromium content which causes its solidification microstructure to be transformed into another metallurgical system of other alloys with secondary precipitation in the form of needle precipitates and a dense intergranular network of chromium carbides and chromium compounds. For this reason, this alloy has a very high stiffness, which has an elongation at break of only 1.5%.
Zliatina z porovnávacieho príkladu 8 má pri teplote 900 °C napätie v ťahu pri pretrhnutí 257 MPa a pevnosť pri tečení približne 300 hodín a určitú tendenciu ku korózii (hĺbka erózie 0,40 milimetra). Hustota karbidov je daná obsahom uhlíka, malý obsah wolfrámu v tejto zliatine sa prejavuje nižším stupňom tvrdnutia v pevnom roztoku, z ktorého vyplýva malá mechanická pevnosť v ťahu za tepla a nízka pevnosť pri tečení.The alloy of Comparative Example 8 has a tensile at break of 257 MPa at a temperature of 900 ° C and a creep strength of approximately 300 hours and a certain tendency to corrosion (erosion depth 0.40 millimeters). The carbide density is given by the carbon content, the low tungsten content of this alloy results in a lower degree of hardening in the solid solution, which results in low mechanical tensile strength and low creep strength.
Zliatina z porovnávacieho príkladu 9 má veľmi silnú tendenciu ku korózii s hĺbkou erózie 1,50 milimetra pri uskutočňovaní testu na koróziu. Príliš veľký obsah wolfrámu v kompozícii vedie k významnej modifikácii materiálu pri vysokej teplote oxidáciou wolfrámu vo forme prchavých zlúčenín typu WO3 , ktoré sú zodpovedné za zhoršenie korózneho chovania.The alloy of Comparative Example 9 has a very strong corrosion tendency with an erosion depth of 1.50 millimeters when conducting a corrosion test. Too high a tungsten content in the composition leads to significant modification of the material at high temperature by oxidation of tungsten in the form of volatile compounds of the WO 3 type, which are responsible for the deterioration of the corrosion behavior.
Z výsledkov uvedených v predchádzajúcich príkladoch je zrejmé, že dobrá mechanická pevnosť zliatin podľa vynálezu pri vysokej teplote v prítomnosti korozívneho prostredia, dosiahnutá presnou voľbou obsahov jednotlivých prvkov, najmä obsahu chrómu, wolfrámu a najmä potom uhlíka a tantalu, je výsledkom nasledujúcej kombinácie: spevnenie v miestach styku zŕn spôsobené karbidmi tantalu a prípadne intergranulárnymi karbidmi chrómu a wolfrámu, zabránenie šírenia trhlín diskontinuálnou disperziou určitého obmedzeného množstva intergranulárnych karbidov chrómu a wolfrámu,From the results given in the previous examples, it is apparent that the good mechanical strength of the alloys of the invention at high temperature in the presence of a corrosive environment, achieved by a precise selection of the individual element contents, especially chromium, tungsten and especially carbon and tantalum. grain contact points caused by tantalum carbides and possibly intergranular chromium and tungsten carbides, preventing crack propagation by discontinuous dispersion of some limited amount of intergranular chromium and tungsten carbides,
31221/Ύ zabránenie prieniku korozívneho prostredia vďaka prítomnosti karbidov tantalu, dostupnosť chrómu vo forme zrazeniny.31221 / Ύ prevent the penetration of corrosive environment due to the presence of tantalum carbides, the availability of chromium in the form of a precipitate.
Vynález, ktorý bol opísaný pre zvláštny prípad tvarovania taveného skla nie je limitovaný touto špecifickou aplikáciou a týka sa všeobecne oblastí, pri ktorých sa vyžadujú materiály s dobrou odolnosťou pri vysokej teplote.The invention which has been described for the particular case of molding molten glass is not limited to this specific application and relates generally to areas in which materials with good high temperature resistance are required.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9712088A FR2769024A1 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | COBALT-BASED ALLOY, ARTICLE PRODUCED FROM THE ALLOY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
PCT/FR1998/002056 WO1999016919A1 (en) | 1997-09-29 | 1998-09-24 | Cobalt based alloy, article made from said alloy and method for making same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK71099A3 true SK71099A3 (en) | 1999-12-10 |
SK284724B6 SK284724B6 (en) | 2005-10-06 |
Family
ID=9511583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK710-99A SK284724B6 (en) | 1997-09-29 | 1998-09-24 | Cobalt based alloy, article made from said alloy and method for making same |
Country Status (21)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0968314B1 (en) |
JP (1) | JP4125382B2 (en) |
KR (1) | KR100562389B1 (en) |
CN (1) | CN1094522C (en) |
AR (1) | AR013530A1 (en) |
AT (1) | ATE221927T1 (en) |
AU (1) | AU749803B2 (en) |
BR (1) | BR9806253A (en) |
CA (1) | CA2272462C (en) |
CZ (1) | CZ294783B6 (en) |
DE (1) | DE69807049T2 (en) |
DK (1) | DK0968314T3 (en) |
ES (1) | ES2194350T3 (en) |
FR (1) | FR2769024A1 (en) |
HU (1) | HU221821B1 (en) |
NO (1) | NO992576D0 (en) |
PL (1) | PL190565B1 (en) |
SK (1) | SK284724B6 (en) |
TR (1) | TR199901193T1 (en) |
WO (1) | WO1999016919A1 (en) |
ZA (1) | ZA988785B (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2809387B1 (en) * | 2000-05-23 | 2002-12-20 | Saint Gobain Isover | PROCESS FOR MANUFACTURING MINERAL WOOL, COBALT-BASED ALLOYS FOR THE PROCESS AND OTHER USES |
DE20307134U1 (en) | 2003-05-08 | 2003-08-07 | Berlinische Landschaftsbau GmbH, 13187 Berlin | Noise protection wall to be planted |
FR2862662B1 (en) * | 2003-11-26 | 2007-01-12 | Saint Gobain Isover | REFRACTORY ALLOY AND PROCESS FOR PRODUCING MINERAL WOOL |
DE202011001203U1 (en) | 2010-12-24 | 2011-05-26 | Geosystem GBK GmbH, 10551 | Noise protection wall with noise-absorbing backfilling and aesthetically designed visible surfaces |
DE102014200121A1 (en) | 2014-01-08 | 2015-07-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Manganese-containing high-temperature soldering alloy based on cobalt, powder, component and soldering process |
CH709112A8 (en) | 2014-01-14 | 2015-09-15 | Sager Ag | Mineral fiber composition. |
CZ306784B6 (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-07 | UJP PRAHA a.s. | The casting Co-Cr-Mo alloy for orthopedic purposes |
EP3713887B1 (en) * | 2017-11-20 | 2021-12-22 | STM Technologies S.r.l. | Cobalt-based alloy with a high resistance at high temperatures, spinner for the production of mineral fibers comprising said alloy and process for the production of mineral fibers which uses such a spinner |
SG11202012578UA (en) * | 2019-03-07 | 2021-10-28 | Mitsubishi Power Ltd | Cobalt based alloy product and method for manufacturing same |
KR102422684B1 (en) * | 2019-03-07 | 2022-07-20 | 미츠비시 파워 가부시키가이샤 | Cobalt-Based Alloy Articles, Methods of Making the Products, and Cobalt-Based Alloy Articles |
CN109988956B (en) * | 2019-05-22 | 2020-12-29 | 山东理工大学 | High-hardness cobalt-based alloy and method for producing same |
CN118028660B (en) * | 2024-04-11 | 2024-06-18 | 四川航大新材料有限公司 | Antioxidant corrosion-resistant cobalt-based superalloy, and preparation method and application thereof |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1011984B (en) * | 1984-12-04 | 1991-03-13 | 通用电气公司 | Cobalt-base superalloy and cast and welded industrial gas turbine component thereof |
JPS6311638A (en) * | 1986-03-20 | 1988-01-19 | Hitachi Ltd | Cobalt-base alloy having high strength and high toughness and its production |
JPH0778272B2 (en) * | 1986-08-04 | 1995-08-23 | 三菱重工業株式会社 | Ductile recovery method for Co-based heat-resistant alloys |
US4820324A (en) * | 1987-05-18 | 1989-04-11 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Glass corrosion resistant cobalt-based alloy having high strength |
US5002731A (en) * | 1989-04-17 | 1991-03-26 | Haynes International, Inc. | Corrosion-and-wear-resistant cobalt-base alloy |
US7894402B2 (en) * | 2005-04-15 | 2011-02-22 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | High rate packet data spatial division multiple access (SDMA) |
-
1997
- 1997-09-29 FR FR9712088A patent/FR2769024A1/en active Pending
-
1998
- 1998-09-24 CA CA002272462A patent/CA2272462C/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-24 ES ES98945373T patent/ES2194350T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-24 BR BR9806253-0A patent/BR9806253A/en not_active IP Right Cessation
- 1998-09-24 CN CN98801446A patent/CN1094522C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-24 JP JP51980299A patent/JP4125382B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-09-24 WO PCT/FR1998/002056 patent/WO1999016919A1/en active IP Right Grant
- 1998-09-24 SK SK710-99A patent/SK284724B6/en not_active IP Right Cessation
- 1998-09-24 HU HU0001208A patent/HU221821B1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-09-24 EP EP98945373A patent/EP0968314B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-24 TR TR1999/01193T patent/TR199901193T1/en unknown
- 1998-09-24 DK DK98945373T patent/DK0968314T3/en active
- 1998-09-24 PL PL98333625A patent/PL190565B1/en unknown
- 1998-09-24 DE DE69807049T patent/DE69807049T2/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-24 AU AU92713/98A patent/AU749803B2/en not_active Ceased
- 1998-09-24 AT AT98945373T patent/ATE221927T1/en active
- 1998-09-24 CZ CZ19991902A patent/CZ294783B6/en not_active IP Right Cessation
- 1998-09-24 KR KR1019997004433A patent/KR100562389B1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-09-25 ZA ZA988785A patent/ZA988785B/en unknown
- 1998-09-29 AR ARP980104842A patent/AR013530A1/en active IP Right Grant
-
1999
- 1999-05-28 NO NO992576A patent/NO992576D0/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ATE221927T1 (en) | 2002-08-15 |
NO992576L (en) | 1999-05-28 |
DE69807049D1 (en) | 2002-09-12 |
KR100562389B1 (en) | 2006-03-17 |
BR9806253A (en) | 2000-01-25 |
PL190565B1 (en) | 2005-12-30 |
HUP0001208A2 (en) | 2000-08-28 |
KR20000069035A (en) | 2000-11-25 |
CA2272462A1 (en) | 1999-04-08 |
FR2769024A1 (en) | 1999-04-02 |
AU749803B2 (en) | 2002-07-04 |
CZ190299A3 (en) | 2000-06-14 |
HUP0001208A3 (en) | 2002-02-28 |
DK0968314T3 (en) | 2002-10-28 |
WO1999016919A1 (en) | 1999-04-08 |
CZ294783B6 (en) | 2005-03-16 |
ZA988785B (en) | 1999-04-06 |
JP4125382B2 (en) | 2008-07-30 |
TR199901193T1 (en) | 1999-11-22 |
EP0968314A1 (en) | 2000-01-05 |
EP0968314B1 (en) | 2002-08-07 |
SK284724B6 (en) | 2005-10-06 |
CA2272462C (en) | 2009-06-23 |
ES2194350T3 (en) | 2003-11-16 |
CN1241218A (en) | 2000-01-12 |
CN1094522C (en) | 2002-11-20 |
DE69807049T2 (en) | 2003-04-03 |
NO992576D0 (en) | 1999-05-28 |
JP2001508835A (en) | 2001-07-03 |
HU221821B1 (en) | 2003-01-28 |
AR013530A1 (en) | 2000-12-27 |
AU9271398A (en) | 1999-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8398791B2 (en) | Process for manufacturing mineral wool, cobalt-based alloys for the process and other uses | |
SK71099A3 (en) | Cobalt based alloy, article made from said alloy and method for making same | |
US11667993B2 (en) | Alloy for fiber-forming plate | |
FI3589590T3 (en) | Alloy for glass fiber spinner | |
US8262964B2 (en) | Refractory alloy, fibre-forming plate and method for producing mineral wool | |
KR101231759B1 (en) | Refractory alloy and mineral wool production method | |
US20030221756A1 (en) | Cobalt based alloy, article made from said alloy and method for making same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees |
Effective date: 20170924 |