DE102013214464A1

DE102013214464A1 - Verfahren zum Herstellen einer chromhaltigen Legierung und chromhaltige Legierung

Info

Publication number: DE102013214464A1
Application number: DE201310214464
Authority: DE
Inventors: Johannes Eyl; Peter Blüml; Ulrich Großmann; Erwin Bayer; Martin Eckstein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-01-29
Also published as: DE102013214464A9

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer chromhaltigen Legierung, bei welchem bei der Herstellung elementares Chrom mit einem mittleren Reinheitsgrad von mindestens 99,5% verwendet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine chromhaltige Legierung, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils für eine thermische Gasturbine, wobei diese durch ein Herstellungsverfahren erhältlich oder erhalten ist, bei welchem elementares Chrom mit einem mittleren Reinheitsgrad von mindestens 99,5% verwendet wird. Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Untersuchen einer Legierung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer chromhaltigen Legierung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine chromhaltige Legierung, ein Bauteil aus einer solchen chromhaltigen Legierung sowie ein Verfahren zum Untersuchen einer Legierung.
Die chemische Zusammensetzung von Legierungen wird in Werknormen für die jeweilige Legierung spezifiziert. In der Werknorm bzw. Spezifikation sind neben den Massenanteilen der Legierungselemente auch die maximal zulässigen Massenanteile von Verunreinigungen wie z. B. Silizium, Phosphor, Schwefel etc. festgelegt. Insbesondere die Festigkeitseigenschaften von chromhaltigen Legierungen, die beispielsweise als Turbinenwerkstoffe verwendet werden können, streuen jedoch trotz dieser Spezifikationen stark, vor allem was ihre dynamische Festigkeit betrifft. Nach dem heutigen Stand der Technik wird davon ausgegangen, dass Risse an harten Phasen, z. B. an Karbiden, oder an Schwachstellen, z. B. an Poren, innerhalb eines aus der betreffenden Legierung bestehenden Bauteils entstehen. Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Streubänder von chromhaltigen Legierungen durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung oder auch durch Modifizierung der Nachbehandlungsschritte, beispielsweise der Wärmebehandlungs- und Schmiedeparameter einzuengen. Eine deutliche Verbesserung gelang bisher jedoch nicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer chromhaltigen Legierung mit verbesserten Festigkeitseigenschaften anzugeben. Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, eine chromhaltige Legierung mit verbesserten Festigkeitseigenschaften sowie ein Bauteil aus einer solchen verbesserten Legierung anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mittels welchem die Ursachen für eine verringerte Festigkeitseigenschaft einer Legierung untersucht werden können.
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine chromhaltige Legierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4, durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 zum Untersuchen einer Legierung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer chromhaltigen Legierung, wobei verbesserte Festigkeitseigenschaften der Legierung erfindungsgemäß dadurch erzielt werden, dass bei der Herstellung der Legierung elementares Chrom mit einem mittleren Reinheitsgrad von mindestens 99,5% verwendet wird. Die Erfindung basiert dabei auf der Erkenntnis, dass es sich bei Chrom um dasjenige Legierungselement handelt, welches, selbst wenn es nur in niedrigen Massenanteilen in der Legierung vorliegt, wesentlich zur Ausbildung von rissauslösenden Phasen innerhalb der Legierung beiträgt. Zum Herstellen chromhaltiger Legierung werden die einzelnen Legierungselemente üblicherweise vermischt und zur Legierung erschmolzen, wobei grundsätzlich auch eine oder mehrere Vorlegierungen Verwendung finden können. Der Chromanteil dieser Legierungen wird im Stand der Technik durch Zugabe von technischem Chrom, das heißt durch Zugabe von Chrom mit einem Reinheitsgrad von 99,0% (Reinheit 2N) erzeugt. Technisches Chrom mit der Reinheit 2N wird üblicherweise aluminothermisch gewonnenen, während Chrom mit höheren Reinheiten in der Regel elektrolytisch hergestellt wird. Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Erhöhung des mittleren Reinheitsgrads des verwendeten Chroms auf mindestens 99,5% (Reinheitsgrad mind. 2N5) hat bereits bei einem geringen Chromanteil in der Legierung eine deutliche Reduzierung von Seigerungen, Einschlüssen, Poren und sonstigen Fehlstellen zur Folge, wodurch die Anzahl rissbegünstigender Bereich innerhalb eines aus einer solchen Legierung gefertigten Bauteils signifikant reduziert wird. Ein mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Legierung weist daher wesentlich schmalere Streubänder bezüglich ihrer Festigkeitseigenschaften auf und ermöglicht daher die volle Ausschöpfung ihres Potenzials. Unter einem Reinheitsgrad von mindestens 99,5% sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Reinheitsgrade von 99,50%, 99,51%, 99,52%, 99,53%, 99,54%, 99,55%, 99,56%, 99,57%, 99,58%, 99,59%, 99,60%, 99,61%, 99,62%, 99,63%, 99,64%, 99,65%, 99,66%, 99,67%, 99,68%, 99,69%, 99,70%, 99,71%, 99,72%, 99,73%, 99,74%, 99,75%, 99,76%, 99,77%, 99,78%, 99,79%, 99,80%, 99,81%, 99,82%, 99,83%, 99,84%, 99,85%, 99,86%, 99,87%, 99,88%, 99,89%, 99,90%, 99,91%, 99,92%, 99,93%, 99,94%, 99,95%, 99,96%, 99,97%, 99,98%, 99,99%, 99,991%, 99,992%, 99,993%, 99,994%, 99,995%, 99,996%, 99,997%, 99,998% oder höher bzw. Reinheiten von 2N5, 3N, 3N5, 4N, 5N, 6N, 7N, 8N oder höher zu verstehen. Weitere im Handel gebräuchliche Bezeichnungen für Chrom mit einer Mindestreinheit von 99,5% sind „zur Synthese”, „rein”, „reinst”, „zur Analyse” und „hochrein”, wobei diese Bezeichnungen teilweise herstellerabhängig verwendet werden, so dass der tatsächliche Reinheitsgrad variieren kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Chrom in Form von Pulver und/oder in Form von Flakes und/oder in Form von Barren und/oder in Form von Masseln und/oder als Granulat zur Herstellung der chromhaltigen Legierung eingesetzt. Hierdurch ist eine besonders flexible Herstellung der Legierung in Bezug auf ihren Chromanteil ermöglicht. Insbesondere die Verwendung von Chromflakes und Chromgranulat bietet den besonderen Vorteil, dass ein zu niedriger Reinheitsgrad häufig bereits mit bloßem Auge anhand von kleinen dunklen Einschlüssen erkannt werden kann. Somit kann besonders zuverlässig ausgeschlossen werden, dass nachteilige Verunreinigungen über den Chromanteil in die Legierung gelangen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die chromhaltige Legierung unter Verwendung einer Vorlegierung hergestellt. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Vorlegierung chromfrei ausgebildet ist, so dass der Chromanteil der Legierung ohne Zuhilfenahme einer Vorlegierung in die Legierung eingebracht wird. Alternativ kann über die Vorlegierung ein Anteil des Chromanteils oder der gesamte Chromanteil in die Legierung eingebracht werden. Da insbesondere im letzten Fall der Chromanteil in der Vorlegierung zwangsläufig höher ist als in der endgültigen Legierung, ist die Verwendung von Chrom mit einer Reinheit von mindestens 99,5% besonders vorteilhaft, da somit die unerwünschte Entstehung von Seigerungen, Fehlstellen, Einsschlüssen und dergleichen in besonders hohem Maße verhindert wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine chromhaltige Legierung, die sich insbesondere zur Herstellung eines Bauteils für eine thermische Gasturbine eignet. Verbesserte Festigkeitseigenschaften der Legierung werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Legierung durch ein Herstellungsverfahren erhältlich oder erhalten ist, bei welchem elementares Chrom mit einem mittleren Reinheitsgrad von mindestens 99,5% verwendet wird. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die chromhaltige Legierung als Nickelbasislegierung ausgebildet ist und weist folgende Zusammensetzung in Massenprozenten auf:
1,00 bis 24,00 Gew.% Cr
0 bis 19,50 Gew.% Fe
0 bis 7,00 Gew.% Al
0 bis 26,00 Gew.% Mo
0 bis 21,00 Gew.% Co
0 bis 5,20 Gew.% Ti
0 bis 14,20 Gew.% W
0 bis 8,90 Gew.% Ta
0 bis 5,60 Gew.% Nb
0 bis 0,025 Gew.% B
0 bis 3,10 Gew.% Re
0 bis 1,60 Gew.% Mn
0 bis 0,50 Gew.% Cu
0 bis 3,3 Gew.% C
0 bis 1,00 Gew.% V
0 bis 1,60 Gew.% Hf
0 bis 1,20 Gew.% Si
0 bis 0,50 Gew.% andere Elemente in Summe, davon jedes andere Element höchstens 0,20 Gew.%
Rest Ni, aber mindestens 30 Gew.%.
Unter einem Chrom-Anteil zwischen 1,00 und 24,00 Gew.% sind dabei im Rahmen der Erfindung insbesondere Massenanteile von 1,00 Gew.%, 1,50 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,50 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,50 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,50 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,50 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,50 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,50 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,50 Gew.%, 9,00 Gew.%, 9,50 Gew.%, 10,00 Gew.%, 10,50 Gew.%, 11,00 Gew.%, 11,50 Gew.%, 12,00 Gew.%, 12,50 Gew.%, 13,00 Gew.%, 13,50 Gew.%, 14,00 Gew.%, 14,50 Gew.%, 15,00 Gew.%, 15,50 Gew.%, 16,00 Gew.%, 16,50 Gew.%, 17,00 Gew.%, 17,50 Gew.%, 18,00 Gew.%, 18,50 Gew.%, 19,00 Gew.%, 19,50 Gew.%, 20 Gew.%, 20,50 Gew.%, 21,00 Gew.%, 21,50 Gew.%, 22,00 Gew.%, 22,50 Gew.%, 23,00 Gew.%, 23,50 Gew.% und 24,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 10,00 Gew.%, 10,10 Gew.%, 10,20 Gew.%, 10,30 Gew.%, 10,40 Gew.%, 10,50 Gew.%, 10,60 Gew.%, 10,70 Gew.%, 10,80 Gew.%, 10,90 Gew.%, 11,00 Gew.% usw. zu verstehen. Für diese sowie für alle anderen Bereichsangaben sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch kleinere Zwischenwerte wie vorliegend beispielsweise 11,00 Gew.%, 11,01 Gew.%, 11,02 Gew.%, 11,03 Gew.%, 11,04 Gew.%, 11,05 Gew.%, 11,06 Gew.%, 11,07 Gew.%, 11,08 Gew.%, 11,09 Gew.%, 11,10 Gew.%, 11,000 Gew.%, 11,001 Gew.%, 11,002 Gew.%, 11,003 Gew.%, 11,004 Gew.%, 11,005 Gew.%, 11,006 Gew.%, 11,007 Gew.%, 11,008 Gew.%, 11,009 Gew.%, 11,010 Gew.% usw. als durch die jeweilige Bereichsangabe mitoffenbart anzusehen. Unter einem Eisen-Anteil zwischen 0 und 19,50 Gew.% sind dementsprechend beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,50 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,50 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,50 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,50 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,50 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,50 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,50 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,50 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,50 Gew.%, 9,00 Gew.%, 9,50 Gew.%, 10,00 Gew.%, 10,50 Gew.%, 11,00 Gew.%, 11,50 Gew.%, 12,00 Gew.%, 12,50 Gew.%, 13,00 Gew.%, 13,50 Gew.%, 14,00 Gew.%, 14,50 Gew.%, 15,00 Gew.%, 15,50 Gew.%, 16,00 Gew.%, 16,50 Gew.%, 17,00 Gew.%, 17,50 Gew.%, 18,00 Gew.%, 18,50 Gew.%, 19,00 Gew.% und 19,50 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 2,0 Gew.%, 2,1 Gew.%, 2,2 Gew.%, 2,3 Gew.%, 2,4 Gew.%, 2,5 Gew.%, 2,6 Gew.%, 2,7 Gew.%, 2,8 Gew.%, 2,9 Gew.%, 3,0 Gew.% usw. zu verstehen. Ein Massenanteil von 0 Gew.% bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich, dass das betreffende Element nicht bzw. in Mengen unterhalb der Nachweisgrenze in der Legierung vorhanden ist. Unter einem Aluminium-Anteil zwischen 0 und 7,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0,0 Gew.%, 0,5 Gew.%, 1,0 Gew.%, 1,5 Gew.%, 2,0 Gew.%, 2,5 Gew.%, 3,0 Gew.%, 3,5 Gew.%, 4,0 Gew.%, 4,5 Gew.%, 5,0 Gew.%, 5,5 Gew.%, 6,0 Gew.%, 6,5 Gew.%, 7,0 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 5,0 Gew.%, 5,1 Gew.%, 5,2 Gew.%, 5,3 Gew.%, 5,4 Gew.%, 5,5 Gew.%, 5,6 Gew.%, 5,7 Gew.%, 5,8 Gew.%, 5,9 Gew.%, 6,0 Gew.% usw. zu verstehen. Unter einem Molybdän-Anteil zwischen 0 und 26,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,50 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,50 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,50 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,50 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,50 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,50 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,50 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,50 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,50 Gew.%, 9,00 Gew.%, 9,50 Gew.%, 10,00 Gew.%, 10,50 Gew.%, 11,00 Gew.%, 11,50 Gew.%, 12,00 Gew.%, 12,50 Gew.%, 13,00 Gew.%, 13,50 Gew.%, 14,00 Gew.%, 14,50 Gew.%, 15,00 Gew.%, 15,50 Gew.%, 16,00 Gew.%, 16,50 Gew.%, 17,00 Gew.%, 17,50 Gew.%, 18,00 Gew.%, 18,50 Gew.%, 19,00 Gew.%, 19,50 Gew.%, 20 Gew.%, 20,50 Gew.%, 21,00 Gew.%, 21,50 Gew.%, 22,00 Gew.%, 22,50 Gew.%, 23,00 Gew.%, 23,50 Gew.%, 24,00 Gew.%, 24,50 Gew.%, 25,00 Gew.%, 25,50 Gew.% und 26,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 12,00 Gew.%, 12,10 Gew.%, 12,20 Gew.%, 12,30 Gew.%, 12,40 Gew.%, 12,50 Gew.%, 12,60 Gew.%, 12,70 Gew.%, 12,80 Gew.%, 12,90 Gew.%, 13,00 Gew.% usw. zu verstehen. Unter einem Kobalt-Anteil zwischen 0 und 21,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,50 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,50 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,50 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,50 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,50 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,50 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,50 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,50 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,50 Gew.%, 9,00 Gew.%, 9,50 Gew.%, 10,00 Gew.%, 10,50 Gew.%, 11,00 Gew.%, 11,50 Gew.%, 12,00 Gew.%, 12,50 Gew.%, 13,00 Gew.%, 13,50 Gew.%, 14,00 Gew.%, 14,50 Gew.%, 15,00 Gew.%, 15,50 Gew.%, 16,00 Gew.%, 16,50 Gew.%, 17,00 Gew.%, 17,50 Gew.%, 18,00 Gew.%, 18,50 Gew.%, 19,00 Gew.%, 19,50 Gew.%, 20 Gew.%, 20,50 Gew.% und 21,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 10,00 Gew.%, 10,10 Gew.%, 10,20 Gew.%, 10,30 Gew.%, 10,40 Gew.%, 10,50 Gew.%, 10,60 Gew.%, 10,70 Gew.%, 10,80 Gew.%, 10,90 Gew.%, 11,00 Gew.% usw. zu verstehen. Unter einem Titan-Anteil zwischen 0 und 5,20 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,10 Gew.%, 3,20 Gew.%, 3,30 Gew.%, 3,40 Gew.%, 3,50 Gew.%, 3,60 Gew.%, 3,70 Gew.%, 3,80 Gew.%, 3,90 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,10 Gew.%, 4,20 Gew.%, 4,30 Gew.%, 4,40 Gew.%, 4,50 Gew.%, 4,60 Gew.%, 4,70 Gew.%, 4,80 Gew.%, 4,90 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,10 Gew.% und 5,20 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 3,50 Gew.%, 3,51 Gew.%, 3,52 Gew.%, 3,53 Gew.%, 3,54 Gew.%, 3,55 Gew.%, 3,56 Gew.%, 3,57 Gew.%, 3,58 Gew.%, 3,59 Gew.%, 3,60 Gew.% usw. zu verstehen. Unter einem Wolfram-Anteil zwischen 0 und 14,20 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,50 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,50 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,50 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,50 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,50 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,50 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,50 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,50 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,50 Gew.%, 9,00 Gew.%, 9,50 Gew.%, 10,00 Gew.%, 10,50 Gew.%, 11,00 Gew.%, 11,50 Gew.%, 12,00 Gew.%, 12,50 Gew.%, 13,00 Gew.%, 13,50 Gew.%, 14,00 Gew.% und 14,20 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 10,00 Gew.%, 10,10 Gew.%, 10,20 Gew.%, 10,30 Gew.%, 10,40 Gew.%, 10,50 Gew.%, 10,60 Gew.%, 10,70 Gew.%, 10,80 Gew.%, 10,90 Gew.%, 11,00 Gew.% usw. zu verstehen. Unter einem Tantal-Anteil zwischen 0 und 8,90 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,50 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,50 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,50 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,50 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,50 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,50 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,50 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,50 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,50 Gew.% und 8,90 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 8,00 Gew.%, 8,01 Gew.%, 8,02 Gew.%, 8,03 Gew.%, 8,04 Gew.%, 8,05 Gew.%, 8,06 Gew.%, 8,07 Gew.%, 8,08 Gew.%, 8,09 Gew.%, 8,10 Gew.% usw. zu verstehen. Unter einem Niob-Anteil von 0 und 5,60 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,10 Gew.%, 3,20 Gew.%, 3,30 Gew.%, 3,40 Gew.%, 3,50 Gew.%, 3,60 Gew.%, 3,70 Gew.%, 3,80 Gew.%, 3,90 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,10 Gew.%, 4,20 Gew.%, 4,30 Gew.%, 4,40 Gew.%, 4,50 Gew.%, 4,60 Gew.%, 4,70 Gew.%, 4,80 Gew.%, 4,90 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,10 Gew.%, 5,20 Gew.%, 5,30 Gew.%, 5,40 Gew.%, 5,50 Gew.%, 5,60 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Bor-Anteil zwischen 0 und 0,025 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,001 Gew.%, 0,002 Gew.%, 0,003 Gew.%, 0,004 Gew.%, 0,005 Gew.%, 0,006 Gew.%, 0,007 Gew.%, 0,008 Gew.%, 0,009 Gew.%, 0,010 Gew.%, 0,011 Gew.%, 0,012 Gew.%, 0,013 Gew.%, 0,014 Gew.%, 0,015 Gew.%, 0,016 Gew.%, 0,017 Gew.%, 0,018 Gew.%, 0,019 Gew.%, 0,020 Gew.%, 0,021 Gew.%, 0,022 Gew.%, 0,023 Gew.%, 0,024 Gew.%, 0.025 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Rhenium-Anteil zwischen 0 und 3,10 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.% und 3,10 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Mangan-Anteil zwischen 0 und 1,60 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,65 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,75 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,85 Gew.%, 0,90 Gew.%, 0,95 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,05 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,15 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,25 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,35 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,45 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,55 Gew.% oder 1,60 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Kupfer-Anteil zwischen 0 und 0,50 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,01 Gew.%, 0,02 Gew.%, 0,03 Gew.%, 0,04 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,06 Gew.%, 0,07 Gew.%, 0,08 Gew.%, 0,09 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,11 Gew.%, 0,12 Gew.%, 0,13 Gew.%, 0,14 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,16 Gew.%, 0,17 Gew.%, 0,18 Gew.%, 0,19 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,21 Gew.%, 0,22 Gew.%, 0,23 Gew.%, 0,24 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,26 Gew.%, 0,27 Gew.%, 0,28 Gew.%, 0,29 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,31 Gew.%, 0,32 Gew.%, 0,33 Gew.%, 0,34 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,36 Gew.%, 0,37 Gew.%, 0,38 Gew.%, 0,39 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,41 Gew.%, 0,42 Gew.%, 0,43 Gew.%, 0,44 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,46 Gew.%, 0,47 Gew.%, 0,48 Gew.%, 0,49 Gew.% und 0,50 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Kohlenstoff-Anteil zwischen 0 und 3,30 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,10 Gew.%, 3,20 Gew.% und 3,30 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Vanadium-Anteil zwischen 0 und 1,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,65 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,75 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,85 Gew.%, 0,90 Gew.%, 0,95 Gew.% und 1,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Hafnium-Anteil zwischen 0 und 1,60 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,65 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,75 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,85 Gew.%, 0,90 Gew.%, 0,95 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,05 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,15 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,25 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,35 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,45 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,55 Gew.% oder 1,60 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Silizium-Anteil zwischen 0 und 1,20 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,65 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,75 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,85 Gew.%, 0,90 Gew.%, 0,95 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,05 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,15 Gew.% und 1,20 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Der Massenanteil anderer Elemente, beispielsweise von Zinn oder Zirkonium, beträgt in Summe zwischen 0 und 0,50 Gew.% und beträgt somit beispielsweise 0 Gew.%, 0,01 Gew.%, 0,02 Gew.%, 0,03 Gew.%, 0,04 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,06 Gew.%, 0,07 Gew.%, 0,08 Gew.%, 0,09 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,11 Gew.%, 0,12 Gew.%, 0,13 Gew.%, 0,14 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,16 Gew.%, 0,17 Gew.%, 0,18 Gew.%, 0,19 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,21 Gew.%, 0,22 Gew.%, 0,23 Gew.%, 0,24 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,26 Gew.%, 0,27 Gew.%, 0,28 Gew.%, 0,29 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,31 Gew.%, 0,32 Gew.%, 0,33 Gew.%, 0,34 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,36 Gew.%, 0,37 Gew.%, 0,38 Gew.%, 0,39 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,41 Gew.%, 0,42 Gew.%, 0,43 Gew.%, 0,44 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,46 Gew.%, 0,47 Gew.%, 0,48 Gew.%, 0,49 Gew.% oder 0,50 Gew.%, wobei jedes einzelne andere Element einen Massenanteil von höchstens 0,20 Gew.% aufweist. Der zu 100% fehlende Massenanteil wird durch Nickel gebildet, wobei dieses stets einen Mindestmassenanteil von 30 Gew.% besitzt. Es versteht sich, dass sich die Massenanteile aller Legierungselemente der Legierung immer und ausschließlich zu 100% ergänzen. Die vorstehend beschriebene Nickelbasislegierung erlaubt eine besonders flexible Anpassung an unterschiedliche Anforderungsprofile und eignet sich insbesondere als warmfester bzw. hochwarmfester Werkstoff für Turbinen- und Triebwerksbauteile.
Alternativ ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die chromhaltige Legierung als Stahllegierung ausgebildet ist und folgende Zusammensetzung in Massenprozenten aufweist:
1,0 bis 18,00 Gew.% Cr
0 bis 4,50 Gew.% Cu
0 bis 26,00 Gew.% Ni
0 bis 7,70 Gew.% Co
0 bis 4,50 Gew.% Mo
0 bis 3,50 Gew.% W
0 bis 1,0 Gew.% V
0 bis 2,00 Gew.% Mn
0 bis 0,65 Gew.% Nb
0,03 bis 1,0 Gew.% C
0 bis 1,2 Gew.% Si
0 bis 2,20 Gew.% Ti
0 bis 2,20 Gew.% andere Elemente in Summe, davon jedes andere Element höchstens 0,90 Gew.%
Rest Fe, aber mindestens 50 Gew.%.
Wie bereits im Zusammenhang mit der vorstehend genannten Nickelbasislegierung dargelegt, sind alle Zwischenwerte der jeweiligen Bereichsangaben als mitoffenbart anzusehen. Dementsprechend sind unter einem Chrom-Anteil zwischen 1,0 und 18,00 Gew.% beispielsweise Massenanteile von 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,10 Gew.%, 3,20 Gew.%, 3,30 Gew.%, 3,40 Gew.%, 3,50 Gew.%, 3,60 Gew.%, 3,70 Gew.%, 3,80 Gew.%, 3,90 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,10 Gew.%, 4,20 Gew.%, 4,30 Gew.%, 4,40 Gew.%, 4,50 Gew.%, 4,60 Gew.%, 4,70 Gew.%, 4,80 Gew.%, 4,90 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,10 Gew.%, 5,20 Gew.%, 5,30 Gew.%, 5,40 Gew.%, 5,50 Gew.%, 5,60 Gew.%, 5,70 Gew.%, 5,80 Gew.%, 5,90 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,10 Gew.%, 6,20 Gew.%, 6,30 Gew.%, 6,40 Gew.%, 6,50 Gew.%, 6,60 Gew.%, 6,70 Gew.%, 6,80 Gew.%, 6,90 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,10 Gew.%, 7,20 Gew.%, 7,30 Gew.%, 7,40 Gew.%, 7,50 Gew.%, 7,60 Gew.%, 7,70 Gew.%, 7,80 Gew.%, 7,90 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,10 Gew.%, 8,20 Gew.%, 8,30 Gew.%, 8,40 Gew.%, 8,50 Gew.%, 8,60 Gew.%, 8,70 Gew.%, 8,80 Gew.%, 8,90 Gew.%, 9,00 Gew.%, 9,10 Gew.%, 9,20 Gew.%, 9,30 Gew.%, 9,40 Gew.%, 9,50 Gew.%, 9,60 Gew.%, 9,70 Gew.%, 9,80 Gew.%, 9,90 Gew.%, 10,00 Gew.%, 10,10 Gew.%, 10,20 Gew.%, 10,30 Gew.%, 10,40 Gew.%, 10,50 Gew.%, 10,60 Gew.%, 10,70 Gew.%, 10,80 Gew.%, 10,90 Gew.%, 11,00 Gew.%, 11,10 Gew.%, 11,20 Gew.%, 11,30 Gew.%, 11,40 Gew.%, 11,50 Gew.%, 11,60 Gew.%, 11,70 Gew.%, 11,80 Gew.%, 11,90 Gew.%, 12,00 Gew.%, 12,10 Gew.%, 12,20 Gew.%, 12,30 Gew.%, 12,40 Gew.%, 12,50 Gew.%, 12,60 Gew.%, 12,70 Gew.%, 12,80 Gew.%, 12,90 Gew.%, 13,00 Gew.%, 13,10 Gew.%, 13,20 Gew.%, 13,30 Gew.%, 13,40 Gew.%, 13,50 Gew.%, 13,60 Gew.%, 13,70 Gew.%, 13,80 Gew.%, 13,90 Gew.%, 14,00 Gew.%, 14,10 Gew.%, 14,20 Gew.%, 14,30 Gew.%, 14,40 Gew.%, 14,50 Gew.%, 14,60 Gew.%, 14,70 Gew.%, 14,80 Gew.%, 14,90 Gew.%, 15,00 Gew.%, 15,10 Gew.%, 15,20 Gew.%, 15,30 Gew.%, 15,40 Gew.%, 15,50 Gew.%, 15,60 Gew.%, 15,70 Gew.%, 15,80 Gew.%, 15,90 Gew.%, 16,00 Gew.%, 16,10 Gew.%, 16,20 Gew.%, 16,30 Gew.%, 16,40 Gew.%, 16,50 Gew.%, 16,60 Gew.%, 16,70 Gew.%, 16,80 Gew.%, 16,90 Gew.%, 17,00 Gew.%, 17,10 Gew.%, 17,20 Gew.%, 17,30 Gew.%, 17,40 Gew.%, 17,50 Gew.%, 17,60 Gew.%, 17,70 Gew.%, 17,80 Gew.%, 17,90 Gew.% und 18,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Kupfer-Anteil zwischen 0 und 4,50 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,10 Gew.%, 3,20 Gew.%, 3,30 Gew.%, 3,40 Gew.%, 3,50 Gew.%, 3,60 Gew.%, 3,70 Gew.%, 3,80 Gew.%, 3,90 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,10 Gew.%, 4,20 Gew.%, 4,30 Gew.%, 4,40 Gew.% oder 4,50 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Nickel-Anteil zwischen 0 und 26,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0,0 Gew.%, 0,5 Gew.%, 1,0 Gew.%, 1,5 Gew.%, 2,0 Gew.%, 2,5 Gew.%, 3,0 Gew.%, 3,5 Gew.%, 4,0 Gew.%, 4,5 Gew.%, 5,0 Gew.%, 5,5 Gew.%, 6,0 Gew.%, 6,5 Gew.%, 7,0 Gew.%, 7,5 Gew.%, 8,0 Gew.%, 8,5 Gew.%, 9,0 Gew.%, 9,5 Gew.%, 10,0 Gew.%, 10,5 Gew.%, 11,0 Gew.%, 11,5 Gew.%, 12,0 Gew.%, 12,5 Gew.%, 13,0 Gew.%, 13,5 Gew.%, 14,0 Gew.%, 14,5 Gew.%, 15,0 Gew.%, 15,5 Gew.%, 16,0 Gew.%, 16,5 Gew.%, 17,0 Gew.%, 17,5 Gew.%, 18,0 Gew.%, 18,5 Gew.%, 19,0 Gew.%, 19,5 Gew.%, 20,0 Gew.%, 20,5 Gew.%, 21,0 Gew.%, 21,5 Gew.%, 22,0 Gew.%, 22,5 Gew.%, 23,0 Gew.%, 23,5 Gew.%, 24,0 Gew.%, 24,5 Gew.%, 25,0 Gew.%, 25,5 Gew.% oder 26,0 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Kobalt-Anteil zwischen 0 und 7,70 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,80 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,80 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,80 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,20 Gew.%, 3,40 Gew.%, 3,60 Gew.%, 3,80 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,20 Gew.%, 4,40 Gew.%, 4,60 Gew.%, 4,80 Gew.%, 5,00 Gew.%, 5,20 Gew.%, 5,40 Gew.%, 5,60 Gew.%, 5,80 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,20 Gew.%, 6,40 Gew.%, 6,60 Gew.%, 6,80 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,20 Gew.%, 7,40 Gew.%, 7,60 Gew.% oder 7,70 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Molybdän-Anteil zwischen 0 und 4,50 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,10 Gew.%, 3,20 Gew.%, 3,30 Gew.%, 3,40 Gew.%, 3,50 Gew.%, 3,60 Gew.%, 3,70 Gew.%, 3,80 Gew.%, 3,90 Gew.%, 4,00 Gew.%, 4,10 Gew.%, 4,20 Gew.%, 4,30 Gew.%, 4,40 Gew.% oder 4,50 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Wolfram-Anteil zwischen 0 und 3,50 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,10 Gew.%, 3,20 Gew.%, 3,30 Gew.%, 3,40 Gew.% oder 3,50 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Vanadium-Anteil zwischen 0 und 1,0 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,65 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,75 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,85 Gew.%, 0,90 Gew.%, 0,95 Gew.% oder 1,0 Gew.% zu verstehen. Unter einem Mangan-Anteil zwischen 0 und 2,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.% oder 2,0 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Niob-Anteil zwischen 0 und 0,65 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,60 Gew.% oder 0,65 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Kohlenstoff-Anteil zwischen 0,03 und 1,0 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0,03 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,07 Gew.%, 0,09 Gew.%, 0,11 Gew.%, 0,13 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,17 Gew.%, 0,19 Gew.%, 0,21 Gew.%, 0,23 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,27 Gew.%, 0,29 Gew.%, 0,31 Gew.%, 0,33 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,37 Gew.%, 0,39 Gew.%, 0,41 Gew.%, 0,43 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,47 Gew.%, 0,49 Gew.%, 0,51 Gew.%, 0,53 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,57 Gew.%, 0,59 Gew.%, 0,61 Gew.%, 0,63 Gew.% und 0,65 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Silizium-Anteil zwischen 0 und 1,2 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,65 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,75 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,85 Gew.%, 0,90 Gew.%, 0,95 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,05 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,15 Gew.% oder 1,2 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Titan-Anteil zwischen 0 und 2,20 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.% oder 2,20 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Der Massenanteil anderer Elemente, beispielsweise von Zinn oder Zirkonium, beträgt in Summe zwischen 0 und 2,20 Gew.% und beträgt somit beispielsweise 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.% oder 2,20 Gew.%, wobei jedes einzelne andere Element einen Massenanteil von höchstens 0,90 Gew.% aufweist. Der zu 100% fehlende Massenanteil wird durch Eisen gebildet, wobei dieses stets einen Mindestmassenanteil von 50 Gew.% besitzt. Es versteht sich, dass sich die Massenanteile aller Legierungselemente der Legierung immer und ausschließlich zu 100% ergänzen. Die vorstehend beschriebene Stahllegierung erlaubt eine besonders flexible Anpassung an unterschiedliche Anforderungsprofile und eignet sich generell insbesondere zur Herstellung gegossener, umgegossener, geschmiedeter und/oder gewalzter Turbinen- und Triebwerksbauteile.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die chromhaltige Legierung als Kobaltbasislegierung ausgebildet und weist folgende Zusammensetzung in Massenprozenten auf:
0 bis 0,25 Gew.% Al
0,1 bis 0,7 Gew.% C
18,00 bis 25,00 Gew.% Cr
0 bis 0,2 Gew.% Cu
0 bis 4,00 Gew.% Fe
0 bis 1,7 Gew.% Mn
5,00 bis 12,00 Gew.% Ni
0 bis 0,50 Gew.% Si
0 bis 3,7 Gew.% Ta
5,00 bis 16,00 Gew.% W
0 bis 0,5 Gew.% Ti
0 bis 0,5 Gew.% Zr
0 bis 2,00 Gew.% andere Elemente in Summe, davon jedes andere Element höchstens 0,50 Gew.%
Rest Co, aber mindestens 50 Gew.%.
Wie bereits im Zusammenhang mit der vorstehend genannten Nickelbasislegierung und der Stahllegierung dargelegt, sind alle Zwischenwerte der jeweiligen Bereichsangaben als mitoffenbart anzusehen. Dementsprechend sind unter einem Aluminium-Anteil zwischen 0 und 0,25 Gew.% beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,01 Gew.%, 0,02 Gew.%, 0,03 Gew.%, 0,04 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,06 Gew.%, 0,07 Gew.%, 0,08 Gew.%, 0,09 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,11 Gew.%, 0,12 Gew.%, 0,13 Gew.%, 0,14 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,16 Gew.%, 0,17 Gew.%, 0,18 Gew.%, 0,19 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,21 Gew.%, 0,22 Gew.%, 0,23 Gew.%, 0,24 Gew.% oder 0,25 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Kohlenstoff-Anteil zwischen 0,1 und 0,7 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,55 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,65 Gew.% oder 0,7 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Chrom-Anteil zwischen 18,00 und 25,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 18,00 Gew.%, 18,20 Gew.%, 18,40 Gew.%, 18,60 Gew.%, 18,80 Gew.%, 19,00 Gew.%, 19,20 Gew.%, 19,40 Gew.%, 19,60 Gew.%, 19,80 Gew.%, 20 Gew.%, 20,20 Gew.%, 20,40 Gew.%, 20,60 Gew.%, 20,80 Gew.%, 21,00 Gew.%, 21,20 Gew.%, 21,40 Gew.%, 21,60 Gew.%, 21,80 Gew.%, 22,00 Gew.%, 22,20 Gew.%, 22,40 Gew.%, 22,60 Gew.%, 22,80 Gew.%, 23,00 Gew.%, 23,20 Gew.%, 23,40 Gew.%, 23,60 Gew.%, 23,80 Gew.%, 24,00 Gew.%, 24,20 Gew.%, 24,40 Gew.%, 24,60 Gew.%, 24,80 Gew.% oder 25,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Kupfer-Anteil zwischen 0 und 0,2 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,01 Gew.%, 0,02 Gew.%, 0,03 Gew.%, 0,04 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,06 Gew.%, 0,07 Gew.%, 0,08 Gew.%, 0,09 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,11 Gew.%, 0,12 Gew.%, 0,13 Gew.%, 0,14 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,16 Gew.%, 0,17 Gew.%, 0,18 Gew.%, 0,19 Gew.% oder 0,20 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Eisen-Anteil zwischen 0 und 4,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.%, 2,00 Gew.%, 2,10 Gew.%, 2,20 Gew.%, 2,30 Gew.%, 2,40 Gew.%, 2,50 Gew.%, 2,60 Gew.%, 2,70 Gew.%, 2,80 Gew.%, 2,90 Gew.%, 3,00 Gew.%, 3,10 Gew.%, 3,20 Gew.%, 3,30 Gew.%, 3,40 Gew.%, 3,50 Gew.%, 3,60 Gew.%, 3,70 Gew.%, 3,80 Gew.%, 3,90 Gew.% oder 4,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Mangan-Anteil zwischen 0 und 1,7 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.% oder 1,70 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Nickel-Anteil zwischen 5,00 und 12,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 5,00 Gew.%, 5,20 Gew.%, 5,40 Gew.%, 5,60 Gew.%, 5,80 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,20 Gew.%, 6,40 Gew.%, 6,60 Gew.%, 6,80 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,20 Gew.%, 7,40 Gew.%, 7,60 Gew.%, 7,80 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,20 Gew.%, 8,40 Gew.%, 8,60 Gew.%, 8,80 Gew.%, 9,00 Gew.%, 9,20 Gew.%, 9,40 Gew.%, 9,60 Gew.%, 9,80 Gew.%, 10,00 Gew.%, 10,20 Gew.%, 10,40 Gew.%, 10,60 Gew.%, 10,80 Gew.%, 11,00 Gew.%, 11,20 Gew.%, 11,40 Gew.%, 11,60 Gew.%, 11,80 Gew.% oder 12,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Silizium-Anteil zwischen 0 und 0,50 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.% oder 0,50 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Tantal-Anteil zwischen 0 und 3,7 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0,0 Gew.%, 0,1 Gew.%, 0,2 Gew.%, 0,3 Gew.%, 0,4 Gew.%, 0,5 Gew.%, 0,6 Gew.%, 0,7 Gew.%, 0,8 Gew.%, 0,9 Gew.%, 1,0 Gew.%, 1,1 Gew.%, 1,2 Gew.%, 1,3 Gew.%, 1,4 Gew.%, 1,5 Gew.%, 1,6 Gew.%, 1,7 Gew.%, 1,8 Gew.%, 1,9 Gew.%, 2,0 Gew.%, 2,1 Gew.%, 2,2 Gew.%, 2,3 Gew.%, 2,4 Gew.%, 2,5 Gew.%, 2,6 Gew.%, 2,7 Gew.%, 2,8 Gew.%, 2,9 Gew.%, 3,0 Gew.%, 3,1 Gew.%, 3,2 Gew.%, 3,3 Gew.%, 3,4 Gew.%, 3,5 Gew.%, 3,6 Gew.% oder 3,7 Gew.% sowie entsprechende Zwischnwerte zu verstehen. Unter einem Wolfram-Anteil zwischen 5,00 und 16,00 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 5,00 Gew.%, 5,50 Gew.%, 6,00 Gew.%, 6,50 Gew.%, 7,00 Gew.%, 7,50 Gew.%, 8,00 Gew.%, 8,50 Gew.%, 9,00 Gew.%, 9,50 Gew.%, 10,00 Gew.%, 10,50 Gew.%, 11,00 Gew.%, 11,50 Gew.%, 12,00 Gew.%, 12,50 Gew.%, 13,00 Gew.%, 13,50 Gew.%, 14,00 Gew.%, 14,50 Gew.%, 15,00 Gew.%, 15,50 Gew.% oder 16,00 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Titan-Anteil zwischen 0 und 0,5 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.% oder 0,5 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Unter einem Zirkonium-Anteil zwischen 0 und 0,5 Gew.% sind beispielsweise Massenanteile von 0 Gew.%, 0,05 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,15 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,25 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,35 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,45 Gew.% oder 0,5 Gew.% sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Der Massenanteil anderer Elemente beträgt in Summe zwischen 0 und 2,00 Gew.% und beträgt somit beispielsweise 0 Gew.%, 0,10 Gew.%, 0,20 Gew.%, 0,30 Gew.%, 0,40 Gew.%, 0,50 Gew.%, 0,60 Gew.%, 0,70 Gew.%, 0,80 Gew.%, 0,90 Gew.%, 1,00 Gew.%, 1,10 Gew.%, 1,20 Gew.%, 1,30 Gew.%, 1,40 Gew.%, 1,50 Gew.%, 1,60 Gew.%, 1,70 Gew.%, 1,80 Gew.%, 1,90 Gew.% oder 2,00 Gew.%, wobei jedes einzelne andere Element jeweils einen Massenanteil von höchstens 0,50 Gew.% aufweist. Der zu 100% fehlende Massenanteil wird durch Kobalt gebildet, wobei dieses stets einen Mindestmassenanteil von 50 Gew.% besitzt. Es versteht sich, dass sich die Massenanteile aller Legierungselemente der Legierung immer und ausschließlich zu 100% ergänzen. Die vorstehend beschriebene Kobaltbasislegierung erlaubt eine besonders flexible Anpassung an unterschiedliche Anforderungsprofile und eignet sich generell insbesondere zur Herstellung warmfester bzw. hochwarmfester Turbinen- und Triebwerksbauteile.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die chromhaltige Legierung als Knetlegierung und/oder als Gusslegierung ausgebildet. Unter einer Knetlegierung wird im Rahmen der Erfindung eine Legierung verstanden, die nach der Urformung durch Walzen, Schmieden, Pressen, Ziehen und ähnliches weiter geformt werden kann oder soll. Unter einer Gusslegierung wird im Rahmen der Erfindung eine Legierung verstanden, die während des Urformens, beispielsweise während des Gießens und ähnliches, ihre Form erhält und in der Regel nur noch spanend fertig bearbeitet werden kann oder soll. Hierdurch kann die Legierung optimal an ihren jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauteil für eine thermische Gasturbine, insbesondere für ein Flugzeugtriebwerk. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Bauteil teilweise oder vollständig aus einer chromhaltigen Legierung besteht, die mittels eines Verfahrens gemäß dem ersten Erfindungsaspekt hergestellt und/oder gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ausgebildet ist. Die sich hieraus ergebenden Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten und des zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und des zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind. Wegen des höheren Festigkeitspotenzials der chromhaltigen Legierung kann das Bauteil zudem dünner gestaltet werden, wodurch auch das Triebwerksgewicht deutlich reduziert wird. Eine weitere Gewichtsreduzierung ergibt sich dadurch, dass leichtere Triebwerke die Zellen-Flügel-Konstruktion von Flugzeugen positiv beeinflussen (geringe Beanspruchung), sodass diese entsprechend gewichtssparend gestaltet werden kann.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen einer Legierung. Das Verfahren umfasst dabei zumindest die Schritte Bereitstellen eines aus der Legierung gefertigten Probekörpers, Erzeugen einer ersten Probefläche am Probekörper, Strahlen der ersten Probefläche, Erzeugen einer zweiten Probefläche am Probekörper, wobei die zweite Probefläche im Bereich der ersten Probefläche und in einem Winkel zur ersten Probefläche erzeugt wird, und Untersuchen zumindest eines Bereichs der zweiten Probefläche, wobei zumindest ein Parameter aus der Gruppe Anteil an Einschlüssen, Gefügeaufbau und Elementarzusammensetzung im Bereich der zweiten Probefläche ermittelt wird. Wie bereits erwähnt wird die chemische Zusammensetzung einer Legierung in entsprechenden Werknormen spezifiziert. In dieser Spezifikation sind üblicherweise neben den Massenanteilen der zwingend vorhandenen Legierungselemente auch die maximal zulässigen Massenanteile von Verunreinigungen, wie z. B. Phosphor, Schwefel etc. festgelegt. Der Reinheitsgrad der bei der Herstellung verwendeten Legierungselemente ist jedoch nicht spezifiziert, so dass der Hersteller der jeweiligen Legierung bezüglich der Reinheit der eingesetzten Legierungselemente nur im Hinblick auf die endgültige Zusammensetzung der Legierung limitiert ist. Der Hersteller muss mit anderen Worten lediglich sicherstellen, dass die von ihm erschmolzene Legierung die Spezifikation der chemischen Zusammensetzung erfüllt. Systematische Untersuchungen von Verunreinigungen der eingesetzten Legierungselemente mit dem Ziel, das oder die Legierungselemente mit dem größten Anteil von negativen Einflüssen auf die fertige Legierung zu ermitteln, waren daher bislang nicht bekannt. Dass in erster Linie unsichtbare Gefügestrukturen Risse auslösen und hierdurch auch die Festigkeitsstreubänder stark beeinflussen, war ebenfalls nicht bekannt. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass aber erst mit diesen Kenntnissen die Ursachen für verringerte Festigkeitseigenschaften einer Legierung sinnvoll untersucht werden können. Sobald dasjenige Legierungselement oder diejenigen Legierungselemente ermittelt ist bzw. sind, das bzw. die einen negativen Einfluss auf die Werkstoffqualität der fertigen Legierung besitzen, kann die Werkstoffqualität der betreffenden Legierungen gezielt verbessert und die Streubreite bestimmter Werkstoffeigenschaften verringert werden, indem das oder die betreffenden Legierungselemente bei der Herstellung der Legierung in einer ausreichend hohen Reinheit verwendet wird bzw. werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es erstmals, bisher unbekannte, rissauslösende Gefügestrukturen metallografisch sichtbar und chemisch analysierbar zu machen. Ein Rückschluss auf das diese rissauslösenden Gefügestrukturen verursachende zulegierte Element einschließlich dessen Einschlüsse, ermöglicht die gezielte Optimierung der jeweiligen Legierungsschmelze, indem dieses Legierungselement mit einem entsprechend höheren Reinheitsgrad verwendet wird.
Bisher ist es üblich, einen Schliff senkrecht zu einer gestrahlten, beispielsweise kugelgestrahlten Oberfläche eines Porbekörpers aus einer zu untersuchenden Legierung zu legen, um die durch Kugelstrahlen verursachte Oberflächenverformung metallografisch zu untersuchen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht geeignet, linienartige Gefügestrukturen im Bodenbereich der durch das Strahlmittel verursachten Vertiefung zu untersuchen, da der Schliff nur einen Schnitt durch die Strahlmitteleindrücke darstellt. Wie die Anmelderin erkannt hat, ist jedoch eine Untersuchung des nahezu flächenförmigen Grunds durch das Strahlmittel verursachten Vertiefungen wichtig, um auf rissauslösende Gefügestrukturen rückschließen zu können. Daher wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zweite Probefläche im Bereich der ersten Probefläche am Probekörper erzeugt, wobei die zweite Probefläche in einem Winkel > 0° zur ersten Probefläche angeordnet wird. Hierdurch wird eine schräge Schnittfläche durch die gestrahlte erste Probefläche erzeugt, wobei die Schnittfläche auch durch die tiefsten Stellen der durch das Auftreffen des Strahlmittels erzeugten Strahlmittelgrundbereiche verläuft. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich nicht auf die Untersuchung chromhaltiger Legierungen beschränkt ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die erste Probefläche und/oder die zweite Probefläche durch ein Trennverfahren, insbesondere durch Schleifen erzeugt und/oder nach Ihrer Erzeugung poliert. Hierdurch kann eine besonders präzise Untersuchung des Probekörpers erfolgen.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Bereich der zweiten Probefläche mittels Lichtmikroskopie und/oder Rasterelektronenstrahlmikroskopie und/oder energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht wird. Dies erlaubt eine besonders schnelle und präzise Ermittlung des oder der zu untersuchenden Parameter.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Probekörper vor dem Erzeugen der zweiten Probefläche in einer Positionierungseinrichtung angeordnet, mittels welcher der Winkel der zweiten Probefläche gegenüber der ersten Probefläche eingestellt wird. Mit Hilfe einer solchen Positionierungseinrichtung kann die Lage und Anordnung der zweiten Probefläche relativ zur ersten Probefläche besonders präzise und reproduzierbar eingestellt werden.
Besonders schnelle und präzise Hinweise auf das oder die Legierungselemente, die bei der Herstellung der Legierung mit einer zu niedrigen Reinheit verwendet wurden, können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch gewonnen werden, dass wenigstens ein Einschluss im Gefüge der Legierung ermittelt und eine quantitative Elementaranalyse des Einschlusses durchgeführt wird.
Eine besonders präzise Identifizierung wenigstens eines Legierungselements, das mit zu geringem Reinheitsgrad verwendet wurde, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch ermöglicht, dass eine quantitative Elementaranalyse eines bei der Herstellung der Legierung verwendeten Elements und/oder einer bei der Herstellung der Legierung verwendeten Vorlegierung durchgeführt und durch Vergleich mit der Elementaranalyse des Einschlusses wenigstens ein bei der Herstellung der Legierung verwendetes Element identifiziert wird, welches aufgrund eines zu geringen Reinheitsgrads ursächlich für den Einschluss ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Ausführungsbeispielen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt:
1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Untersuchen eines aus einer chromhaltigen Legierung bestehenden Probekörpers;
2 eine lichtmikroskopische Aufnahme einer dunklen Gefügestruktur im Zentrum eines Kugeleindrucks im Probekörper;
3 eine lichtmikroskopische Aufnahme von technisch reinem Chrom mit einem Reinheitsgrad von 99,0%;
4 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer chromhaltigen Legierung, bei deren Herstellung technisch reines Chrom verwendet wurde; und
5 eine lichtmikroskopische Aufnahme von elektrolytisch hergestellten Chrom-Flakes mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,8%.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Untersuchen eines aus einer chromhaltigen Legierung bestehenden Probekörpers 10. Am Probekörper 10, der beispielsweise aus einem Bauteil eines Flugzeugtriebwerks entnommen sein kann, wird durch Schleifen eine erste Probefläche 12 erzeugt, die anschließend poliert wird. Anschließend wird die erste Probefläche 12 gemäß Pfeil I kugelgestrahlt, wodurch entsprechende Vertiefungen 14 auf der Oberfläche 15 des Probekörpers 10 entstehen, deren Geometrie im Wesentlichen der Geometrie des verwendeten Strahlguts entspricht. Der Probekörper 10 mit der kugelgestrahlten Oberfläche 15 wird anschließend nach unten in eine Einbettform einer Positionierungseinrichtung (nicht gezeigt) gelegt und mit Hilfe einer Einbettpresse in Kunststoff eingebettet. Durch Schleifen wird dann eine zweite Probefläche 16 am Probekörper 10 erzeugt und gegebenenfalls poliert. Das Schleifen und Polieren erfolgt direkt in die kugelgestrahlte Oberfläche 15, jedoch winklig zur ersten Probefläche 12 bzw. zur kugelgestrahlten Oberfläche 15. Der jeweils verwendete Winkel, der beispielsweise 0,1°, 0,6°, 1,1°, 1,6°, 2,1°, 2,6°, 3,1°, 3,6°, 4,1°, 4,6°, 5,1°, 5,6°, 6,1°, 6,6°, 7,1°, 7,6°, 8,1°, 8,6°, 9,1°, 9,6°, 10,1°, 10,6°, 11,1°, 11,6°, 12,1°, 12,6°, 13,1°, 13,6°, 14,1°, 14,6° oder mehr betragen kann, kann mit Hilfe der Positionierungseinrichtung reproduzierbar eingestellt werden. Die Einbettform und die Einbettpresse der Positionierungseinrichtung müssen hierzu so genau hergestellt werden, dass immer eine exakte horizontale Lage der nach unten in die Einbettform gelegten kugelgestrahlten Oberfläche 15 gewährleistet ist. Vor dem Einbetten kann unter eine Seite der kugelgestrahlten Oberfläche 15 eine schmale Folie gelegt werden, um eine definierte Schräglage des Probekörpers 10 einzustellen. Man erkennt in der unteren Abbildung, welche eine schematische Aufsicht auf die zweite Probefläche 16 des derart vorbehandelten Probekörpers 10 zeigt, dass hierdurch eine Schnittfläche durch die Vertiefungen 14 entsteht, welche schräg durch die Vertiefungen 14 verläuft. Es bilden sich daher in erster Näherung drei Bereiche Ia, Ib, Ic aus. Bereich Ia besteht aus der nur geringfügig angeschliffenen, kugelgestrahlten Oberfläche 15, wobei alle Kugeleindrücke bzw. Vertiefungen 14 noch deutlich erkennbar sind. Bereich Ib lässt deutlich weniger Kugeleindrücke bzw. Vertiefungen 14 als Bereich Ia erkennen. Bereich Ic zeigt keine Kugeleindrücke mehr. Im Bereich Ia können daher die oberen Bereiche der Vertiefungen 14, im Bereich Ib die Bodenbereiche der Vertiefungen 14 und im Bereich Ic diejenigen Bereiche des Probekörpers 10 untersucht werden, die vor dem Erzeugen der zweiten Probefläche 16 unmittelbar unterhalb der Vertiefungen 14 lagen. Während Bereich Ia wegen massiver Deformation durch Kugelstrahlen teilweise keine gezielte metallografische Untersuchung zulässt, kann man insbesondere in Bereich Ib sowohl bei lichtmikroskopischen wie auch bei REM-Untersuchungen bisher unbekannte Gefügestrukturen im Zentrum der Vertiefungen 14 erkennen.
2 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme einer längsgestreckten, dunklen, rissbildungsfördernden Gefügestruktur 18 im Zentrum eines Kugeleindrucks bzw. einer Vertiefung 14 im Bereich Ib des Probekörpers 10 bei 1000-facher Vergrößerung. Der Probekörper 10 besteht dabei aus einer herkömmlichen IN 718-Legierung. Typisch ist die ausgebauchte Form mit linienartigen Anhängseln. Wegen ihrer Ähnlichkeit mit Seepferdchen können diese Gefügestrukturen 18 als „seepferdchenähnliche Strukturen” („seahorselike structures”, abgekürzt „(sl)-structures”) bezeichnet werden. Mit Hilfe von rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen (REM-Aufnahme) erkennt man, dass die linienartige Gefügestruktur 18 tiefer als ihre Umgebung ist bzw. als Graben erscheint. Diese „(sl)-structures” sind folgendermaßen zu erklären:
Es handelt sich um mit Hilfe bisheriger Verfahren nicht sichtbare weiche Bereiche, die nicht ausgehärtet werden konnten, also praktisch keine γ''-Ausscheidungen enthalten. Es ist davon auszugehen, dass bestimmte Verunreinigungen, beispielsweise Si, während des Lösungsglühens höherkonzentriert (aber dennoch unsichtbar) als im Grundwerkstoff an den Linien der „(sl)-structure” und deren nächster Umgebung „liegengeblieben” sind und dadurch eine Bildung von γ''-Ausscheidungen weitestgehend verhindert haben. Diese weichen Bereiche werden durch Kugelstrahlen massiv verformt bzw. verfestigt und erscheinen im REM als Graben, während sie im Lichtmikroskop schwarz erscheinen, da sie tiefer liegen als ihre Umgebung.
Die starke Verfestigung der „(sl)-structures” durch Kugelstrahlen der Bauteile führt zu einer deutlich höheren Lebensdauer dynamisch beanspruchter Bauteile. Dies ist nach gegenwärtiger Auffassung der Anmelderin vermutlich damit zu erklären, dass durch die starke Verfestigung die Verformungs- und Diffusionsprozesse blockiert werden, die zur Ausbildung von rissinitiierenden linienartigen Bereichen erforderlich sind. Erst in Bereichen (Ic) unterhalb der kugelgestrahlten Oberfläche 15, in denen diese Verformungs- und Diffusionsprozesse wieder stattfinden, können daher Risse initiiert werden.
Bisher ist bekannt, dass viele Ermüdungsrisse von der Bauteiloberfläche ausgehen. Durch Kugelstrahlen in die Bauteiloberfläche eingebrachte Druckeigenspannungen sollen daher die Bildung und Ausbreitung von Rissen verhindern und damit die Lebensdauer dynamisch beanspruchter Bauteile deutlich erhöhen. Dass rissauslösende „(sl)-structures” ein wichtiger Einflussfaktor für die Ermüdungsfestigkeit von Bauteilen sind, muss nunmehr als neue Erkenntnis in die grundsätzlichen Betrachtungen zum Einfluss des Kugelstrahlens auf die Lebensdauer der betreffenden Bauteile miteinbezogen werden.
Während die Analyse mit Hilfe der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX-Analyse) des mit Pfeil II gekennzeichneten Bereichs innerhalb der Gefügestruktur 18 nahezu gleich hohe Cr- und Ni-Peaks ergab, lässt die EDX-Analyse des Grundwerkstoffs (IN 718) in der unmittelbaren Umgebung der „(sl)-structure” 18 einen deutlich niedrigeren Cr-Peak als Ni-Peak erkennen. Auffallend sind hier auch die deutlich höheren Si- und O-Peaks als im Grundwerkstoff.
Mit Hilfe einer nicht abgebildeten REM-Aufnahme konnte in einem Probenkörper 10 aus einer IN 718-LCF-Legierung weiterhin eine Rissbildung an einer linienartigen hellen Phase in einer „(sl)-structure” in der Nähe einer Bruchfläche detektiert werden. Diese Phase wird durch Verformungs- und Diffunsionsprozesse erzeugt, die während der Rissinitiierung und des Rissfortschritts bei dynamischer Beanspruchung ablaufen. EDX-Analysen ähnlicher Phasen ergeben vergleichbare Befunde, d. h. im Vergleich zum IN 718-Grundmaterial höhere Cr-, Si- und O-Peaks.
Die metallografische Untersuchung der „(sl)-structure” zeigte, dass Ni (Massenanteil: bis 55%; Reinheitsgrad: 99,0%) und Fe (Massenanteil: max. 19%; Reinheitsgrad 99,0%) bei Weitem nicht so viele oxidische Einschlüsse wie das eingesetzte technisch reine Chrom (Massenanteil: bis 21%; Reinheitsgrad: 99,0%) aufwiesen. 3 zeigt zur Verdeutlichung eine lichtmikroskopische Aufnahme von technisch reinem, aluminothermisch hergestelltem Chrom mit einem dementsprechenden Reinheitsgrad von 99,0%. Man erkennt, dass das technisch reine Chrom mit Einschlüssen komplett durchsetzt ist. Der Volumenanteil aller Einschlüsse beträgt bis zu ca. 4% oder mehr. Auffallend ist, dass diese Einschlüsse teilweise auch in Form von „(sl)-structures” auftreten. Bei manchen Fehlstellen handelt es sich um teilweise mit einem Einschluss (schwarzer Bereich) gefüllte Poren. Die EDX-Flächenanalyse der Stelle IIIa im schwarzen Bereich ergab neben einem hohen Cr- einen hohen O-Peak und geringe Anteile von C, Al, Si und Ca. Die EDX-Punktanalyse an Stelle IIIb am Rand der „(sl)-structure” zeigt einen sehr hohen Si-Peak. Die EDX-Punktanalyse an Stelle IIIc (kleiner runder Einschluss) ergab einen sehr hohen Al-Peak.
Der Befund, dass sich in „(sl)-structures” generell deutlich höhere Cr-, O- und Si-Peaks als im Grundwerkstoff nachweisen ließen, weist daraufhin, dass die rissauslösende linienartigen Gefügestrukturen 18 im Wesentlichen auf oxydische Einschlüsse zurückzuführen sind, die über das technisch reine Chrom in die IN 718-Legierungsschmelze gelangt sind.
4 zeigt zur weiteren Verdeutlichung eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer chromhaltigen Udimet-Legierung, bei deren Herstellung technisch reines Chrom verwendet wurde. Zur besseren Reproduzierbarkeit wurde die Rasterelektronenmikroskopaufnahme invertiert, so dass ursprünglich weiße Bereiche schwarz und ursprünglich schwarze Bereich weiß dargestellt sind. Auch hier sind wiederum zahlreiche rissauslösende, linienartige, helle (bzw. aufgrund der Invertierung dunkle) „(sl)-structures” bzw. wirbelähnliche Seigerungen, die aus „(sl)-structures” bestehen, erkennbar.
Auch ein nicht dargestellter metallografischer Schliff aus polykristallinem Stahlguss mit hohem Chromanteil (16,7%), lösungsgeglüht und ausgehärtet, zeigte zahlreiche „(sl)-structures”, die sowohl als Poren als auch als mit Einschlüssen gefüllte bzw. teilweise mit Einschlüssen gefüllte Poren auftraten.
Die quantitative Analyse von elektrolytisch hergestellten Chrom-Flakes (Reinheit: 99,8%) ergab, dass diese deutlich weniger oxidische Einschlüsse (Einschlussanteil: 0,15%) aufwiesen als aluminothermisch gewonnenes technisch reines Chrom (Reinheitsgrad: 99,0%; Einschlussanteil: 4,00%). Wie man aus 5 erkennt, welche eine lichtmikroskopische Aufnahme von elektrolytisch hergestellten Chrom-Flakes mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,8% zeigt, führt die vergleichsweise geringe Steigerung des Reinheitsgrads zu einer erheblichen Abnahme der Anzahl und der Größe von Einschlüssen, Fehlstellen und dergleichen. Nur etwa 50% des Gesamtvolumens weisen Einschlüsse auf (Einschlussanteil: 0,3%, bezogen auf 50% des Gesamtvolumens), während etwa 50% des Gesamtvolumens vollkommen einschlussfrei sind. Bezogen auf das Gesamtvolumen ergibt sich ein Einschlussanteil von lediglich 0,15%.
Da das Einbringen von Chrom-Einschlüssen in eine Legierungsschmelze im Wesentlichen die Rissbildung der späteren Legierung beeinflusst, wird bei chromhaltigen Legierungen im Rahmen der Erfindung technisch reines Chrom durch Chrom-Flakes oder andere geeignete Chrom-Formen mit einem Reinheitsgrad von ≥ 99,5% ausgetauscht, um die Legierungsqualität deutlich zu verbessern. Durch die drastische Verringerung der „(sl)-structures” wird insbesondere eine Steigerung der dynamischen Festigkeit und ein Einengung der Festigkeitsstreubänder derartig hergestellter Legierungen gewährleistet. Beispielsweise zeigen mit Chrom-Flakes hergestellte Bauteile im in 1 gezeigten Bereich Ib deutlich weniger Kugeleindrücke als entsprechende, mit technisch reinem Chrom hergestellten Bauteile, wobei die Anzahl und Größe der „(sl)-structures” im Zentrum der Kugeleindrücke deutlich geringer sind als in mit technisch reinem Chrom hergestellten Bauteilen.
Sofern andere Legierungselemente bzw. Vorlegierungen einen Reinheitsgrad von etwa 99,0% besitzen und nicht mehr Einschlüsse als die oben gezeigten Chrom-Flakes (Reinheitsgrad: ≥ 99,5%) und eine vergleichbare Einschlussverteilung wie die oben gezeigten Chrom-Flakes aufweisen, ist für eine gegebene Legierung unter Umständen auch die Verwendung von Elementen mit niedrigeren Reinheitsgraden als 99,0% ausreichend. Bei Überschreitung des Einschlussanteils und Abweichung von der Einschlussverteilung über einen vorgegebenen Schwellenwert muss der Reinheitsgrad des betreffenden Elements aber entsprechend erhöht werden. Die Tatsache, dass für manche Legierungselemente ein Reinheitsgrad von 99,0% oder weniger ausreichend ist, bedeutet gegenüber der Variante, alle Elemente bzw. Vorlegierungen einer Schmelze mit einem Reinheitsgrad von ≥ 99,5% einzusetzen, eine deutliche Kostenersparnis.
Die Qualität von Bauteilen, insbesondere von Triebwerksbauteilen mit höherem Festigkeitspotenzial kann zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren mit Hilfe von LCF-Prüfungen (low cycle fatigue-Prüfungen) überprüft werden. Ein Vergleich der LCF-Lebensdauer von Bauteilen, deren Legierungen mit technisch reinem Chrom (Reinheitsgrad: 99,0%) hergestellt wurden, mit Bauteilen, deren Legierungen mit Chrom-Flakes (Reinheitsgrad: ≥ 99,5%, bevorzugt ≥ 99,8%) oder anderen Chrom-Formen mit entsprechenden Reinheitsgraden hergestellt wurden, ergab, dass die mit Chrom-Flakes hergestellten Bauteile gegenüber den mit technisch reinem Chrom hergestellten Bauteilen eine mindestens 10-fache LCF-Lebensdauer erreichen, verbunden mit einer deutlichen Einengung der Festigkeitsstreubänder. Die Bauteile können daher bei gleicher Festigkeit dünner ausgebildet werden, wodurch entsprechende Bauraum-, Gewichts- und Kostensenkungen erzielt werden.

Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße chromhaltige Legierungen angegeben, bei deren Herstellung Chrom mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,5% eingesetzt wird, um die Werkstoffeigenschaften der betreffenden Legierungen zu verbessern. In den Tabellen 1 und 2 sind zunächst Spezifikationen für chromhaltige Nickelbasislegierungen angegeben, die als Knet- oder Gusslegierungen ausgebildet sein können. Tabelle 1: chromhaltige Nickelbasislegierungen

Bezeichnung	Chemische Zusammensetzung, Massenanteile in % (Anhaltswerte)
Bezeichnung	Al	C	Co	Cr	Cu	Fe	Hf	Mn
Astroloy LC	4,0	0,02	17,0	15,0	-	< 0,5	-	< 0,15
C263	0,45	0,06	19,75	20,0	< 0,2	< 0,7	-	< 0,6
Hastelloy X	< 0,5	0,1	1,5	21,75	< 0,5	18,5	-	< 1,0
Haynes 214	4,5	< 0,1	< 2,0	16,0	-	4,0	-	< 0,5
Haynes 230	0,35	0,1	< 5,0	22,0	< 0,5	< 3,0	-	0,65
Haynes 242	< 0,5	< 0,03	-	8,0	< 0,5	< 2,0	-	< 0,8
Incoloy 901	< 0,35	0,04	< 1,0	12,5	< 0,2	Rest	-	< 0,5
Incoloy 909	< 0,15	< 0,06	14,0	< 1,0	< 0,5	Rest	-	< 1,0
Inconel 625	< 0,4	< 0,1	< 1,0	21,5	-	< 5,0	-	< 0,5;
Inconel 718	0,5	< 0,08	< 1,0	19,0	< 0,3	Rest	-	< 0,35
Inconel 718	0,6	0,03	< 1,0	19,0	< 0,1	< 19,0	-	< 0,35
Inconel X750	0,7	< 0,08	< 1,0	15,5	< 0,5	7	-	< 0,35
Nimonic 115	5,0	0,16	15,0	15,0	< 0,2	< 0,8	-	< 0,2
Nimonic 80A	1,4	0,07	< 2,0	19,5	< 0,2	< 1,5	-	< 1,0
Nimonic 90	1,5	< 3,13	18,0	19,5	< 0,2	< 1,5	-	< 1,0
PK33	2,1	< 0,07	14,0	18,0	< 0,2	< 1,5	-	< 0,5
Rene 41	1,65	< 0,12	11,0	19,0	< 0,3	< 5,0	-	< 0,1
Udimet 720 LI	2,5	0,015	14,75	16,0	< 0,1	< 0,5	-	< 0,15
Waspaloy	1,4	0,05	13,5	19,5	< 0,1	< 2,0	-	< 0,1
B 1900	6,0	0,11	10,0	8,0	-	< 0,25	-	< 0,2
C263 Guss	0,45	0,06	20,0	20,0	< 0,2	< 0,7	-	< 0,6
CMSX-4	5,6	< 0,01	9,65	6,4	< 0,005	< 0,15	0,1	< 0,01
CMSX-6	4,8	< 0,006	5,0	10,0	< 0,01	< 0,15	0,09	< 0,01
Inconel 100	5,5	0,18	15,0	9,5	< 0,2	< 1,0	-	< 0,2
Inconel 713	6,0	< 0,2	< 1,0	14,0	< 0,5	< 1,0	-	< 0,35
Inconel 713LC	6,0	0,05	< 1,0	12,0	< 0,5	< 0,5	-	< 0,25
Inconel 718 Guss	0,6	0,06	< 1,0	19,0	< 0,1	Rest	-	< 0,35
Inconel 738 LC	3,45	0,11	8,5	16,0	-	< 0,5	-	< 0,2
Inconel 792	3,4	0,08	9,0	12,5	< 0,1	< 0,5	-	< 0,15
Inconel 939	1,9	0,15	19,0	22,4	-	< 0,5	-	< 0,2
LEK94	6,5	< 0,025	7,5	6,1	< 0,03	< 0,04	0,1	< 0,03
M-247LC DS	5,55	0,09	9,25	8,25	< 0,05	< 0,2	1,3	< 0,1
MAR-M247	5,5	0,15	10,0	8,4	< 0,1	< 0,25	1,4	< 0,2
MAR-M247LC	5,5	0,08	9,25	8,1	< 0,05	< 0,2	1,5	< 0,1
PD16	5,9	0,1	< 1,5	5,75	< 0,5	< 0,5	< 0,00003	< 0,5
SC2000	5,65	< 0,05	10	5	< 0,1	< 0,2	0,1	< 0,12
SRR99	5,5	0,015	5,0	8,5	< 0,1	< 0,1	< 0,05	< 0,1

Tabelle 2: chromhaltige Nickelbasislegierungen (Fortsetzung)

In den folgenden Tabellen 3 und 4 sind chromhaltige Stahllegierungen angegeben, zu deren Herstellung Chrom mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,5% verwendet wurde, um die Werkstoffeigenschaften der betreffenden Legierungen zu verbessern. Tabelle 3: chromhaltige Stahllegierungen

Bezeichnung	Chemische Zusammensetzung, Massenanteile in % (Anhaltswerte)
Bezeichnung	Al	C	Co	Cr	Cu	Fe	Hf	Mn
15-5PH	-	< 0,07	-	14,75	3,5	Rest	-	< 1,0
I5-5PH Guss	-	< 0,07	-	14,75	3,5	Rest	-	< 1,0
15NiCrMol6	-	0,16	-	1,2	-	Rest	-	0,4
17-4PH	-	< 0,07	-	16,25	4,0	Rest	-	< 1,0
17-4PH Guss	-	< 0,06	-	16,1	3,15	Rest	-	< 0,7
A286	< 0,35	< 0,08	-	14,75	-	Rest	-	< 2,0
A286 Guss	< 0,35	< 0,08	-	14,75	-	Rest	-	< 1,25
Greek Ascoloy	< 0,15	0,18	-	13,0	< 0,5	Rest	-	< 0,5
Greek Ascoloy Guss	-	0,18	-	13,0	< 0,5	Rest	-	< 1,0
H46	-	0,15	-	11,0	< 0,5	Rest	-	0,8
Jethete M152	-	0,11	-	11,75	-	Rest	-	0,7
M50	-	0,81	< 0,25	4,0	< 0,1	Rest	-	< 0,35
X105CrMol7	-	1,0	-	17,0	-	Rest	-	< 1,0
X8CrCoNiMol1	-	0,08	6,25	10,65	-	Rest	-	0,8

Tabelle 4: chromhaltige Stahllegierungen (Fortsetzung)

In den folgenden Tabellen 5 und 6 sind schließlich chromhaltige Kobaltbasislegierungen angegeben, zu deren Herstellung Chrom mit einem Reinheitsgrad von mindestens 99,5% verwendet wurde, um die Werkstoffeigenschaften der betreffenden Legierungen zu verbessern. Tabelle 5: chromhaltige Kobaltbasislegierungen

Bezeichnung Chemische Zusammensetzung, Massenanteile in % (Anhaltswerte)

Al C Co Cr Cu Fe Hf Mn

HS25 - 0,1 Rest 20,0 - < 3,0 - 1,5

MAR-M509 < 0,25 0,6 Rest 23,6 < 0,1 < 1,5 - < 0,1

Tabelle 6: chromhaltige Kobaltbasislegierungen (Fortsetzung)
Die Werkstoffbezeichnungen der erfindungsgemäß hergestellten chromhaltigen Legierungen können zur besseren Unterscheidung gegenüber konventionell hergestellten Legierungen umbenannt oder ergänzt werden in z. B. IN 718 (hochrein), Udimet 720LI (hochrein) etc.
Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen – beispielsweise aufgrund von Messfehlern, Systemfehlern, Einwaagefehlern, DIN-Toleranzen und dergleichen – als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer chromhaltigen Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung elementares Chrom mit einem mittleren Reinheitsgrad von mindestens 99,5% verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Chrom in Form von Pulver und/oder in Form von Flakes und/oder in Form von Barren und/oder in Form von Masseln und/oder als Granulat zur Herstellung der chromhaltigen Legierung eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die chromhaltige Legierung unter Verwendung einer Vorlegierung hergestellt wird.
Chromhaltige Legierung, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils für eine thermische Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, dass diese durch ein Herstellungsverfahren erhältlich oder erhalten ist, bei welchem elementares Chrom mit einem mittleren Reinheitsgrad von mindestens 99,5% verwendet wird.
Chromhaltige Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Nickelbasislegierung ausgebildet ist und folgende Zusammensetzung in Massenprozenten aufweist: 1,00 bis 24,00 Gew.% Cr 0 bis 19,50 Gew.% Fe 0 bis 7,00 Gew.% Al 0 bis 26,00 Gew.% Mo 0 bis 21,00 Gew.% Co 0 bis 5,20 Gew.% Ti 0 bis 14,20 Gew.% W 0 bis 8,90 Gew.% Ta 0 bis 5,60 Gew.% Nb 0 bis 0,025 Gew.% B 0 bis 3,10 Gew.% Re 0 bis 1,60 Gew.% Mn 0 bis 0,50 Gew.% Cu 0 bis 3,3 Gew.% C 0 bis 1,00 Gew.% V 0 bis 1,60 Gew.% Hf 0 bis 1,20 Gew.% Si 0 bis 0,50 Gew.% andere Elemente in Summe, davon jedes andere Element höchstens 0,20 Gew.% Rest Ni, aber mindestens 30 Gew.%.
Chromhaltige Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Stahllegierung ausgebildet ist und folgende Zusammensetzung in Massenprozenten aufweist: 1,0 bis 18,00 Gew.% Cr 0 bis 4,50 Gew.% Cu 0 bis 26,00 Gew.% Ni 0 bis 7,70 Gew.% Co 0 bis 4,50 Gew.% Mo 0 bis 3,50 Gew.% W 0 bis 1,0 Gew.% V 0 bis 2,00 Gew.% Mn 0 bis 0,65 Gew.% Nb 0,03 bis 1,00 Gew.% C 0 bis 1,2 Gew.% Si 0 bis 2,20 Gew.% Ti 0 bis 2,20 Gew.% andere Elemente in Summe, davon jedes andere Element höchstens 0,90 Gew.% Rest Fe, aber mindestens 50 Gew.%.
Chromhaltige Legierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Kobaltbasislegierung ausgebildet ist und folgende Zusammensetzung in Massenprozenten aufweist: 0 bis 0,25 Gew.% Al 0,1 bis 0,7 Gew.% C 18,00 bis 25,00 Gew.% Cr 0 bis 0,2 Gew.% Cu 0 bis 4,00 Gew.% Fe 0 bis 1,7 Gew.% Mn 5,00 bis 12,00 Gew.% Ni 0 bis 0,50 Gew.% Si 0 bis 3,7 Gew.% Ta 5,00 bis 16,00 Gew.% W 0 bis 0,5 Gew.% Ti 0 bis 0,5 Gew.% Zr 0 bis 2,00 Gew.% andere Elemente in Summe, davon jedes andere Element höchstens 0,50 Gew.% Rest Co, aber mindestens 50 Gew.%.
Chromhaltige Legierung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Knetlegierung und/oder als Gusslegierung ausgebildet ist.
Bauteil für eine thermische Gasturbine, insbesondere für ein Flugzeugtriebwerk, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest teilweise aus einer chromhaltigen Legierung besteht, die mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt und/oder gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8 ausgebildet ist.
Verfahren zum Untersuchen einer Legierung, folgende Schritte umfassend: Bereitstellen eines aus der Legierung gefertigten Probekörpers (10); Erzeugen einer ersten Probefläche (12) am Probekörper (10); Strahlen der ersten Probefläche (12); Erzeugen einer zweiten Probefläche (16) am Probekörper (10), wobei die zweite Probefläche (16) im Bereich der ersten Probefläche (12) und in einem Winkel zur ersten Probefläche (12) erzeugt wird; und Untersuchen zumindest eines Bereichs der zweiten Probefläche (16), wobei zumindest ein Parameter aus der Gruppe Anteil an Einschlüssen, Gefügeaufbau und Elementarzusammensetzung im Bereich der zweiten Probefläche (16) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Probefläche (12) und/oder die zweite Probefläche (16) durch ein Trennverfahren, insbesondere durch Schleifen erzeugt und/oder nach Ihrer Erzeugung poliert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der zweiten Probefläche (16) mittels Lichtmikroskopie und/oder Rasterelektronenstrahlmikroskopie und/oder energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Probekörper (10) vor dem Erzeugen der zweiten Probefläche (16) in einer Positionierungseinrichtung angeordnet wird, mittels welcher der Winkel der zweiten Probefläche (16) gegenüber der ersten Probefläche (12) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Einschluss im Gefüge der Legierung ermittelt und eine quantitative Elementaranalyse des Einschlusses durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine quantitative Elementaranalyse eines bei der Herstellung der Legierung verwendeten Elements und/oder einer bei der Herstellung der Legierung verwendeten Vorlegierung durchgeführt und durch Vergleich mit der Elementaranalyse des Einschlusses wenigstens ein bei der Herstellung der Legierung verwendetes Element identifiziert wird, welches aufgrund eines zu geringen Reinheitsgrads ursächlich für den Einschluss ist.