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Chromlegierung
Die Erfindung bezieht sich auf Legierungen auf Chrombasis mit Zusätzen von Aluminium und Rhenium zur Verbesserung ihrer Eigenschaften.
Chrom ist ein hitzebeständiges Metall mit guten Eigenschaften, die es als Grundmetall für hochtemperaturfeste Legierungen geeignet erscheinen lassen. Legierungen hoher Festigkeit und Oxydationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen finden beispielsweise für Gegenstände Verwendung, die in bei erhöhten Temperaturen wie 1260 - 13710C arbeitenden Vorrichtungen zur Krafterzeugung oder Strahltriebwerken eingesetzt werden.
Es ist bereits früher angegeben worden, dass durch Yttriumzusätze zu Chrom die Oxydationsbeständigkeit von Chromlegierungen an Luft verbessert werden kann.
Ein Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung einer Legierung auf Chrombasis von verbesserter Oxydationsbeständigkeit, die auch bei hohen Temperaturen gute Festigkeitseigenschaften aufweist.
Gemäss der Erfindung enthält nun eine Legierung auf Chrombasis, in Gew.-% ausgedrück 0, 2-0. 70/0 Yttrium, 2-5% Aluminium sowie Rhenium in einem Mengenbereich von 6 bis 16go, Rest Chrom.
Die Legierungen gemäss der Erfindung haben hohe Festigkeit und Oxydationsbeständigkeit fUr Anwendungsgebiete bis zu etwa 1371 C. Die erhöhte Oxydationsbeständigkeit wurde durch Modifizierung einer Chrom-Yttrium-Legierung mit Aluminiumzusätzen erhalten. Durch weitere Modifizierung einer solchen Legierung mit Zusätzen gewisser hitzebeständiger Metalle liess sich eine verbesserte Festigkeit erzielen.
Die nachstehende Tabelle 1 gibt die Zusammensetzung in Gew.- von Legierungen an, die zur Bewertung der Erfindung erschmolzen und untersucht wurden.
Tabelle 1 : Gew.-lo, Rest Chrom
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<tb>
<tb> Legienmg <SEP> Y <SEP> Al <SEP> Re <SEP> Gusshärte
<tb> Nr. <SEP> (Ra)
<tb> 51 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 61
<tb> 52 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 11, <SEP> 0 <SEP> 61
<tb> 53 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP> 59
<tb> 54 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 60
<tb> 56 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 54
<tb> 72 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 11 <SEP> 60
<tb> 73 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 56
<tb> 74 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 11, <SEP> 3 <SEP> 60
<tb> 75 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 14, <SEP> 9 <SEP> 62
<tb> 76 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> 61
<tb> 77 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 15, <SEP> 6 <SEP> 62
<tb> 78 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 2,
<SEP> 9 <SEP> 13, <SEP> 7 <SEP> 61
<tb>
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<tb>
<tb> Legierung <SEP> Zeit <SEP> AGew. <SEP> (mg/cm <SEP> ) <SEP> Dîff. <SEP>
<tb>
Nr. <SEP> h <SEP> Gewichtsunterschied
<tb> Brutto <SEP> Netto
<tb> 51 <SEP> 95 <SEP> 11, <SEP> 6-1, <SEP> 0 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 52 <SEP> 95 <SEP> 5, <SEP> 6-4, <SEP> 7 <SEP> 10, <SEP> 3
<tb> 53 <SEP> 95 <SEP> 9, <SEP> 4-6, <SEP> 2 <SEP> 15, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 54 <SEP> 115 <SEP> 11, <SEP> 6-1, <SEP> 0 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP>
<tb> 72 <SEP> 25 <SEP> 29, <SEP> 5 <SEP> -38, <SEP> 8 <SEP> 68, <SEP> 3
<tb> 73 <SEP> 90 <SEP> 7, <SEP> 8-14, <SEP> 7 <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 74 <SEP> 120 <SEP> 10, <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 10,1
<tb> 75 <SEP> 110 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 1,0 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 76 <SEP> 90 <SEP> 5, <SEP> 6-3, <SEP> 1 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP>
<tb> 77 <SEP> 70 <SEP> 6, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP>
<tb>
Die bei den Oxydationsprüfungen verwendeten Probestücke waren aus Ingots von 25, 4 mm Durchmesser geschnittene, 6,
35 mm dicke Scheiben. Die Probestücke wurden in Tonerdeschiffchen gelegt und in Öfen mit ruhender Luft eingesetzt. Die Bruttogewichtsunterschiede wurden in Zeitabständen von 25 h gemessen, die Nettogewichtsunterschiede wurden nach Beendigung der Untersuchungen bestimmt.
Die Legierungen gemäss der Erfindung verbinden Festigkeit, wie aus den Werten für die Gusshärte in Tabelle 1 und für die Zugfestigkeit in der nachfolgenden Tabelle 3 hervorgeht, mit verbesserter Oxyda-
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chen, in Gew.-o ausgedrückt, aus 0,2-0, 70/0 Yttrium, 2-5%'Aluminium sowie Rhenium bestehen, wobei der Rheniumgehalt im Bereich von etwa 6 bis 165to liegt.
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Tabelle 3 : Festigkeitseigenschaften bei 1371 C
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<tb>
<tb> Legierung <SEP> Zerreissfestigkeit <SEP> Streckgrenze <SEP> 0, <SEP> 21o <SEP> Dehnung
<tb> Nr. <SEP> t/cm <SEP> t/cmz <SEP>
<tb> 54 <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 73 <SEP> 0, <SEP> 51 <SEP> 0, <SEP> 48 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 74 <SEP> 0, <SEP> 62 <SEP> 0, <SEP> 55 <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 77 <SEP> 0,71 <SEP> 0,64, <SEP> 45,0
<tb>
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durchschnittlichen Festigk, eitswerte von Untersuchungen an, die bei 1371 Ocfür verschiedene Arten der erfindungsgemässen Legierung durchgeführt wurden.
Es ist zu beachten, dass der Bereich der Legierungen 74 - 78. die alle eine ähnliche Zusammensetzung haben und durch die Festigkeitsangaben der Legierungen 74 und 77 vertreten sind, den bevorzugten Zusammensetzungsbereich gemäss, der Erfindung darstellt.
Die vorgenannten Legierungen wurden nach einem üblichen Schmelzverfahren als Ingots von 0,91 bis 1, 36 kg Gewicht hergestellt. Es wurde gefunden, dass dieses Verfahren die Hauptvorteile sowohl der gebräuchlichen Lichtbogen- als auch der Induktionsschmelzverfahren besitzt, die Möglichkeit einer Verunreinigung vermindert und es ausserdem ermöglicht, die gesamte Charge vor dem Giessen während längerer Zeit geschmolzen zu halten. Der verwendete Ofen vom Standardtypus ist mit einem wassergekühlten kupfernen Schmelztiegel von 20, 3 cm Durchmesser und 20, 3 cm Tiefe ausgestattet. Zur Einrichtung gehören ausserdem die üblichen Vakuumpumpen und Gleichstromanschlüsse. Die Legierungen wurden aus einer 1,36 kg-Charge erschmolzen, wobei ein Schmelzzyklus von 16 min angewendet wurde und Gussstücke mit einem Durchmesser von 25, 4 mm erzielt wurden.
Die Beschickung wurde in die Schmelzschale gegeben und unter einem statischen Partialdruck von etwa 1 bis 5 mm Argon geschmolzen.
Die bei der Festigkeitsprüfung zur Bestimmung der Eigenschaften bei hohen Temperaturen verwendeten Probestücke wurden durch Bearbeitung von stranggepresstem Material erhalten. Die Probestücke be- sassen auch einen Abschnitt von 4, 06 mm Durchmesser und 25,4 mm Länge.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Chromlegierung mit einem Gehalt von 0,2 bis 0,7 Gew.-% Yttrium und 2-5 Gew.- Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem 6-16% Rhenium, Rest Chrom, enthält.