DE1232758B - Heat-resistant iron-nickel alloy - Google Patents

Description

Warinfeste Eisen-Nickel-Legierung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf warinfeste, schniiedbare Legierungen, die bei hohen Temperaturen verwendet werden können, insbesondere auf preiswerte »Superlegierungen« auf Eisenbasis, die über eine verbesserte Warmfestigkeit bei erhöhten Temperaturen bis zu etwa 760'C verfügen.Warin-resistant iron-nickel alloy The present invention relates to warin-resistant, cuttable alloys which can be used at high temperatures, in particular to inexpensive "superalloys" based on iron, which have improved heat resistance at elevated temperatures of up to about 760.degree .

Normalerweise enthalten die Superlegierungen als Basis entweder Eisen, Nickel oder Kobalt allein oder legiert. Die Superlegierungen auf Nickelbasis werden im allgemeinen als besonders brauchbar bei Tempergturen zwischen 649 und 871 bis 927'C angesehen, und die Superlegierungen auf Eisenbasis finden ihre größte Anwendung an der unteren Grenze dieses Temperaturbereiches und sogar darunter, beispielsweise zwischen 593 und 649'C. Charakteristische Legierungen auf Nickelbasis zur Verwendung bei erhöhten Temperaturen sind z. B. »M-252« mit Gehalten von etwa 5501,) Nickel, 190/, Chrom, 10"/, Kobalte 100/0 Molybdän und etwa 20/0 Eisen, 10/0 Aluminium und 2,50/, Titan, sowie »Waspaloy« mit Gehalten von etwa 560/0 Nickel, 191)/, Chrom, 141)/, Kobalt» 4,3 l)/, Molybdän, 3 0/, Titan, 1,3 0/, Aluminium und 10/, Eisen. Übliche Superlegierungen auf Eisenbasis sind Legierungen wie z. B. »V-57« mit Gehalten von etwa 25,5 0/, Nickel, 14,75 0/, Chrom, 1,25 0/, Molybdän, 3 0/, Titan, 0,25 0/" Aluminium, Rest Eisen, die Legierung »A-286« mit Gehalten von etwa 260/, Nickel, 1501,) Chrom, 21)/, Titan, 0,250/,) Aluminium, Rest Eisen, sowie die Nickel-Chrom-Eisen-Legierung »901« mit Gehalten von etwa 400/, Nickel, 130/, Chrom, 60/, Molybdän, 2,50/0 Titan, 0,250/0 Aluminium, Rest Eisen.Normally, the superalloys contain either iron, nickel or cobalt alone or in alloy as a base. The nickel-based superalloys are generally considered to be particularly useful at temperatures between 649 and 871 to 927'C, and the iron-based superalloys find their greatest application at the lower limit of this temperature range and even below, for example between 593 and 649'C. Characteristic nickel-based alloys for use at elevated temperatures are e.g. B. "M-252" with contents of about 5501,) nickel, 190 /, chromium, 10 "/, cobalts 100/0 molybdenum and about 20/0 iron, 10/0 aluminum and 2.50 /, titanium, as well »Waspaloy« with contents of about 560/0 nickel, 191) /, chromium, 141) /, cobalt »4.3 l) /, molybdenum, 3 0 /, titanium, 1.3 0 /, aluminum and 10 /, Iron. Common iron-based superalloys are alloys such as "V-57" with contents of around 25.5% , nickel, 14.75%, chromium, 1.25% , molybdenum, 3%, Titanium, 0.25 0 / "aluminum, remainder iron, the alloy» A-286 «with contents of about 260 /, nickel, 1501,) chromium, 21) /, titanium, 0.250 /,) aluminum, remainder iron, as well the nickel-chromium-iron alloy »901« with contents of around 400 /, nickel, 130 /, chromium, 60 /, molybdenum, 2.50 / 0 titanium, 0.250 / 0 aluminum, the remainder being iron.

Ein entscheidender Nachteil der Superlegierungen auf Nickel- und Kobaltbasis liegt in den hohen Herstellungskosten sowie ihrer hohen Dichte und schwierigen Verarbeitbarkeit.A decisive disadvantage of the nickel and cobalt-based superalloys lies in the high manufacturing costs as well as their high density and difficult processability.

Obgleich Superlegierungen auf Eisenbasis im allgemeinen billiger als die Legierungen auf Nickel- und Kobaltbasis sind, können sie nicht bei höheren Temperaturen, z. B. bei Temperaturen oberhalb etwa 649'C wegen des bei diesen Temperaturen eintretenden schnellen Nachlassens der Warmfestigkeit eingesetzt werden. Diejenigen Legierungen auf Eisenbasis, die wesentliche Mengen von Elementen, wie z. B. Wolfram, Chrom, Molybdän usw., enthalten, neigen zur Bildung einer Mehrphasenstruktur oder einer weitgehenden Trennung der Komponenten mit der sich daraus ergebenden Neigung zum Verspröden und zum Rissigwerden oder Zubruchgehen entweder während der Bearbeitung oder während einer hohen Beanspruchung eines daraus hergestellten Teiles. Zusätzlich sind die Superlegierungen auf Eisenbasis herkönimlicher Art bei den gewöhnlich vorkommenden Verwendungszwecken bei erhöhten Temperaturen im allgemeinen korrosionsanfälliger als die Superlegierungen auf Nickelbasis. Trotz dieser Nachteile besitzen jedoch die Legierungen auf Eisengrundlage den eindeutigen Vorteil der niedrigeren Herstellungskosten und der geringeren Dichte gegenüber den Superlegierungen auf Nickel- und Kobaltbasis.Although iron-based superalloys are generally cheaper than the alloys are based on nickel and cobalt, they cannot operate at higher temperatures, z. B. at temperatures above about 649'C because of the occurring at these temperatures rapid decrease in heat resistance can be used. Those alloys iron-based, which contains substantial amounts of elements such as B. tungsten, chrome, Molybdenum, etc., tend to form a multi-phase structure or a extensive separation of the components with the resulting tendency to Brittle and crack or break either during processing or during high stress on a part made from it. Additionally are the iron-based superalloys of the traditional type among the commonly occurring ones Uses at elevated temperatures are generally more susceptible to corrosion than the nickel-based superalloys. Despite these disadvantages, however, have the iron-based alloys have the distinct advantage of lower manufacturing costs and the lower density compared to the nickel and cobalt based superalloys.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Superlegierung mit verbesserter Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen bis zu etwa 759'C folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozenten): max. 0,1 .............. Kohlenstoff 34 bis unter 40 ........ Nickel 12 bis 15 ............. Chrom 4,0 bis 6,5 ............ Molybdän plus Wolfram, wobei der Molybdänge- halt mindestens 20/0 be- trägt 0,40 bis 1,5 ........... Niob plus Tantal 2,0 bis 3,0 ............ Titan 1,0 bis 3,0 ............ Aluminium bis zu 0,02 ............ Bor bis zu 7,0 .............. Kobalt Rest ....... . ......... Eisen und erschmelzungs- bedingte Verunreinigun- gen Der Maximalanteil an Kohlenstoff beträgt vorzugsweise 0,08 0/", der bevorzugte Gehalt an Nickel 35 bis 390/, oder 36 bis 380/" an Chrom 12 bis 140/,. Der Molybdängehalt beträgt, falls kein Wolfram verwendet wird, 4,5 bis 6 0/0, vorzugsweise 4,5 bis 5,5 0/,. Niob plus Tantal wird vorzugsweise in einer Menge von 0,4 bis 1,25 0/0 zugesetzt, Titan vorzugsweise zwischen 2,3 und 3 0/, oder 2,3 und 2,7 0/,. Der bevorzugte Aluminiumgehalt: beträgt 1,2 bis 2,5 0/0 oder 1,2 bis 2 0/,) oder 1,2 bis lß 0/0. Falls Bor vorhanden ist, beträgt der bevorzugte Gehalt 0,003 bis 0,02 0/, oder 0,003 bis 0,015111, Kobalt ist kein bevorzugter Bestandteil.The present invention now relates to a superalloy with improved strength and corrosion resistance at elevated temperatures up to about 759 ° C of the following composition (in percent by weight): max. 0.1 .............. carbon 34 to under 40 ........ nickel 12 to 15 ............. chrome 4.0 to 6.5 ............ molybdenum plus tungsten, where the molybdenum length hold at least 20/0 wearing 0.40 to 1.5 ........... niobium plus tantalum 2.0 to 3.0 ............ titanium 1.0 to 3.0 ............ aluminum up to 0.02 ............ boron up to 7.0 .............. cobalt Rest ........ ......... iron and smelting conditional contamination gene The maximum carbon content is preferably 0.08 ″, the preferred nickel content 35 to 390 ″ or 36 to 380 ″ of chromium 12 to 140 ″. If no tungsten is used, the molybdenum content is 4.5 to 6 %, preferably 4.5 to 5.5 %. Niobium plus tantalum is preferably added in an amount of 0.4 to 1.25 Ω , titanium preferably between 2.3 and 3 Ω / □ or 2.3 and 2.7 Ω / □. The preferred aluminum content: is 1.2 to 2.5 % or 1.2 to 20% or 1.2 to 10% . If boron is present, the preferred level is 0.003 to 0.02 %, or 0.003 to 0.015111, cobalt is not a preferred component.

Die Erfindung umfaßt auch die Verwendung dieser Eisen-Nickel-Superlegierungen für Gasturbinenräder und Turbinenschaufeln.The invention also encompasses the use of these iron-nickel superalloys for gas turbine wheels and turbine blades.

Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung und die Zeichnungen näher erläutert.The invention is illustrated by the following description and drawings explained in more detail.

F i g. 1 bis 3 zeigen graphische Darstellungen, die sich auf den Einfluß des Aluminiums auf die Härte der Versuchslegierungen mit und ohne Titan beziehen; F i g. 4 und 5 zeigen graphische Darstellungen, die sich auf den Einfluß von Titan auf die Zugfestigkeit der Versuchslegierungen bei erhöhten Temperaturen beziehen; F i g. 6 und 7 sind graphische Darstellungen, die den Einfluß von Aluminium auf die Lebensdauer der neuen Legierungen bei der Bruchbelastung wieder-,geben; F i g. 8 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß von Aluminium auf die Zugfestigkeitseigenschaften der neuen Legierungen erläutert; Zusammensetzung von Versuchslegierungen Legierungs- C Ni Cr MG Nb Versuchs- legierung Nr.() 1 0,058 36,00 17,90 5,02 0,86 2 0,058 36,00 17,90 5,02 0,86 3 0,058 36,00 17,90 5,02 0,86 4 0,058 36,00 17,90 5,02 0,86 5 0,044 35,90 17,92 4,80 0,78 6 0,044 35,90 17,92 4,80 0,78 7 0,044 35,90 17,92 4,80 0,78 8 0,044 35,90 17,92 4,80 0,78 9 0,038 36,00 17,84 4,80 0,87 10 0,038 36,00 17,84 4,80 0,87 11 0,038 36,00 17,84 4,80 0,87 12 0,038 36,00 17,84 4,80 0,87 21 0,053 35,55 17,96 4,93 0,93 25 0,059 36,65 10,16 4,99 0,80 27 0,059 36,65 13,12 4,99 0,80 32 0,059 36,65 13,12 4,99 0,80 33 0,012 35,85 12,86 4,99 - 34 0,012 35,85 12,86 4,99 0,39 35 0,012 35,85 12,86 4,99 0,78 36 0,044 36,00 13,00 4,99 - 37 0,044 36,00 13,00 4,99 0,79 38 0,044 36,00 13,00 4,99 1,73 40 0,086 36,05 13,14 4,99 - 41 0,086 36,05 13,14 4,99 42 0,086 36,05 13,14 4,99 - 46 0,048 28,20 12,88 4,83 0,97 C) Noten am Schluß -der Tabelle F i g. 9 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß von Niob plus Tantal auf die Lebensdauer der neuen Legierungen bei Bruchbelastung zeigt; F i g. 10 und 11 sind graphische Darstellungen, die sich auf den Einfluß von Niob auf die Zugfestigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur beziehen; F i g. 12 ist ein Diagranun, das den Einfluß von Niob plus Tantal, außerdem von Aluminium auf die Oxydationsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Stähle bei erhöhten Temperaturen sowie auf bestimmte, herkömmliche warmieste Legierungen auf Eisenbasis wiedergibt; F i g. 13 zeigt graphische Darstellungen, die den Einfluß von Nickel auf die Lebensdauer von Versuchslegierungen bei Bruchbelastung wiedergeben; F i g. 14 zeigt graphische Darstellungen, die den Einfluß von Molybdän auf die Zugfestigkeitseigenschaften von Versuchslegierungen darlegen; F i g. 15 ist eine graphische Darstellung, die den Einfluß von Molybdän auf die Bruchbelastungseigenschaften von Versuchslegierungen wiedergibt; F i g. 16 ist eine graphische Darstellung, die sich auf den Einfluß der Temperatur auf die Zugfestigkeitseigenschaften von erfindungsgemäßen Legierungen bezieht; F i g. 17 ist eine graphische Darstellung, die vergleichsweise die Bruchbelastungsfestigkeiten der -neuen Legierungen gegenüber bestimmten herkömmlichen Superlegierungen auf Eisen- und Nickelgrundlage bei erhöhten Temperaturen zeigt; F i g. 18 ist eine graphische Darstellung, die vergleichsweise die Streckgrenzen der neuen Stähle gegenüber bestimmten herkömmlichen Superlegierungen auf Eisen- und Nickelbasis bei verschiedenen erhöhten Temperaturen wiedergibt.F i g. 1 to 3 show graphs relating to the influence of aluminum on the hardness of the test alloys with and without titanium; F i g. 4 and 5 show graphs relating to the influence of titanium on the tensile strength of the test alloys at elevated temperatures; F i g. Figures 6 and 7 are graphs showing the effect of aluminum on the life of the new alloys at break load; F i g. Figure 8 is a graph illustrating the influence of aluminum on the tensile properties of the new alloys; Composition of test alloys Alloy C Ni Cr MG Nb Experimental alloy no. () 1 0.058 36.00 17.90 5.02 0.86 2 0.058 36.00 17.90 5.02 0.86 3 0.058 36.00 17.90 5.02 0.86 4 0.058 36.00 17.90 5.02 0.86 5 0.044 35.90 17.92 4.80 0.78 6 0.044 35.90 17.92 4.80 0.78 7 0.044 35.90 17.92 4.80 0.78 8 0.044 35.90 17.92 4.80 0.78 9 0.038 36.00 17.84 4.80 0.87 10 0.038 36.00 17.84 4.80 0.87 11 0.038 36.00 17.84 4.80 0.87 12 0.038 36.00 17.84 4.80 0.87 21 0.053 35.55 17.96 4.93 0.93 25 0.059 36.65 10.16 4.99 0.80 27 0.059 36.65 13.12 4.99 0.80 32 0.059 36.65 13.12 4.99 0.80 33 0.012 35.85 12.86 4.99 - 34 0.012 35.85 12.86 4.99 0.39 35 0.012 35.85 12.86 4.99 0.78 36 0.044 36.00 13.00 4.99 - 37 0.044 36.00 13.00 4.99 0.79 38 0.044 36.00 13.00 4.99 1.73 40 0.086 36.05 13.14 4.99 - 41 0.086 36.05 13.14 4.99 42 0.086 36.05 13.14 4.99 - 46 0.048 28.20 12.88 4.83 0.97 C) Notes at the end of the table F i g. Fig. 9 is a graph showing the effect of niobium plus tantalum on the life of the new alloys at break load; F i g. 10 and 11 are graphs relating to the influence of niobium on the tensile properties of the alloys of the invention at room temperature and elevated temperature; F i g. 12 is a diagram showing the influence of niobium plus tantalum, and also of aluminum, on the oxidation resistance of the steels according to the invention at elevated temperatures and on certain conventional iron-based alloys; F i g. Fig. 13 shows graphs showing the influence of nickel on the life of test alloys under load at break; F i g. Figure 14 is graphs showing the influence of molybdenum on tensile properties of test alloys; F i g. Fig. 15 is a graph showing the influence of molybdenum on the fracture load properties of test alloys; F i g. Fig. 16 is a graph relating to the effect of temperature on tensile properties of alloys of the invention; F i g. Figure 17 is a graph comparing the ultimate tensile strengths of the novel alloys versus certain conventional iron-nickel-based superalloys at elevated temperatures; F i g. Figure 18 is a graph comparing the yield strengths of the new steels versus certain conventional iron and nickel based superalloys at various elevated temperatures.

Die Zusammensetzungen einer Reihe von Versuchslegierungen, die im Laufe des Entstehens der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, werden in der nachfolgenden Tabelle angegeben. und bestimmten herkömmlichen Legierungen (in Gewichtsprozent) bezeichnung Ta Ti AI B Co Fe andere 0,08 - 2,42 0,009 - Rest 0,08 - 3,40 0,009 - 0,08 - 4,20 0,009 - 0,08 - 5,04 0,009 - 0,29 0,53 1,92 0,012 - Rest 0,29 2,92 0,012 - 0,29 3,84 0,012 - 0,29 4,56 0,012 - 0,12 2,02 0,42 0,008 - Rest 0,12 1,49 0,008 - 0,12 2,69 0,008 - 0,12 3,82 0,008 - 0,07 2,60 1,67 0,008 - 0,17 2,40 1,49 0,007 - Rest - 0,17 0,007 - 0,17 2,92 1,41 0,007 - - 2,66 1,47 0,010 - Rest - 0,04 0,010 - 0,18 0,010 - - 2,52 1,41 0,009 - Rest - 0,054 0,009 - 0,126 0,009 - 0,99 2,51 1,39 0,009 - Rest - 2,02 0,009 - 3,19 0,009 - 0,14 2,21 1,53 0,007 0,03 Rest - Zusammensetzung von Versuchslegierungei LegierunW, c Ni C, Mo Nb Versuchs- legierung Nr. 47 0,048 28,10 12,78 4,83 0,97 48 0,074 28,10 13,02 2,98 0,97 49 0,074 28,10 13,02 2,98 0,97 50 0,062 32,25 12,80 2,98 0,97 51 0,052 34,15 13,02 4,97 - 52 0,069 36,00 13,16 4,86 0,97 55 0,042 36,85 13,04 4,86 0,92 56 57 58 CGW1 0,054 35,85 13,00 4,93 0,86 HTHA 0,053 35,10 12,98 4,96 0,95 HTLA 0,046 35,50 12,86 4,99 0,92 LTHA 0,061 37,05 12,98 4,99 0,95 LTLA 0,054 37,30 12,84 4,93 0,91 61-128 0,083 31,95 13,28 4,96 1,01 61-129 0,058 34,10 13,04 4,91 0,96 61-130 0,061 37,85 13,02 4,91 0,96 61-131 0,060 39,40 12,76 4,91 0,96 61-132 0,095 35,65 13,32 2,98 1,01 61-133 0,093(2) 35,67(2) 13,30(2) 3,94 1,01(2) 61-134 0,092(2) 35,69(2) 13,29(2) 4,90 1,0j(2) 61-135 0,091 35,70 13,28 5,34 1,01 61-137 0,082 35,70 13,24 4,96 1,04 61-138 0,076 35,70 13,18 4,83 1,07 61-139 0,088 35,65 13,20 4,93 0,99 62-3 0,072 35,50 13,20 5,64 1,01 Bekannte Legierungen WF-11 0,15 10,0 20,0 2,6 - (AMS-5759) M-252 0,15 Rest 19,00 10,00 - Waspaloy 0,08 max. Rest 19,00 4,50 - V-57 0,08 max. 25,00 15,00 1,00 - A-286 0,08 max. 25,00 15,00 1,00 - Crucible 901 0,10 max. 42,00 13,00 5,00 - M-308 0,08 max. 32,00 14,00 4,00 - T-304 0,08 max. 8/12 18/20 - - (1) Außer den in dieser Tabelle angegebenen Elementen enthielten die Versuchslegierungen noch etwa 0,05 010 oder weniger de: Elemente Mn und Si. S und P waren in Konzentrationen von etwa 0,005 0/" vorhanden. und bestimmten herkömmlichen Legierungen (in Gewichtsprozent) bezeichnung Ta Ti Al B Co Fe andere 0,14 2,23 1,53 0,005 6,84 Rest 0,14 2,21 1,47 0,008 - Rest 0,14 2,21 1,47 0,008 - Rest 3,04 W 0,14 2,23 1,49 0,007 - Rest 3,09 W - 2,23 1,49 0,007 - Rest - 2,26 1,55 0,011 - Rest 0,08 2,56 2,42 0,009 - Rest 3,05 3,26 4,22 - 0,09 2,51 1,47 0,008 - Rest - - 2,69 1,66 0,010 - Rest - - 2,69 1,26 0,011 - Rest - - 2,27 1,66 0,010 - Rest - - 2,27 1,22 0,009 - Rest - - 2,66 1,82 0,008 - Rest - - 2,39 1,83 0,009 - Rest - - 2,43 1,83 0,009 - Rest - - 2,39 1,83 0,009 - Rest - - 2,48 1,92 0,009 - Rest - - 2,5l(2) 1,94(2) 0,00g(2) - Rest - - 2,54(2) 1,95(2) o,oog(2) - Rest - - 2,56 1,96 0,009 - Rest - - 2,49 2,17 0,009 - Rest - - 2,49 1,75 0,009 - Rest - - 2,53 2,42 0,008 - Rest - - 2,52 1,95 0,010 - Rest - - 1,0 - - Rest 1,5 Mn 15,0 W 0,42 Si - 2,50 1,00 0,008 10,00 - 3,00 1,30 0,008 13,00 0,05 zr - 3,00 0,25 0,008 - Rest - 2,00 0,35 max. 0,008 - Rest 0,30 V - 3,00 0,35 max. 0,015 - Rest - 2,00 0,45 max. 0,01 max. - Rest 6,00 W 0,15 Zr - - - - Rest 2,0 Mn 0,045 max. P, 0,03 max. S, 1,0 max. Si (2) Interpoliert zwischen den Werten für die Legierungen Nr. 61-132 und 61-135. Jede der Legierungen Nr. 61-132 bis 61-135 stellte einen Teil aus einer einzigen Charge dar, und die Mengenunterschiede von allen Elementen, mit Ausnahme von Mo, sind nur auf eine Verdünnung zurückzuführen. Die Elemente Nickel, Chrom, Molybdän, Niob, Titan und Aluminium sind besonders kritisch bei diesen neuen Legierungen, wenn man die vorstehend erwähnten Vorteile-erzielen will. Bruchbelastungsversuche bei 760'C und 24,6kg/mm2 ergaben, daß die größte Bruchbelastungsdauer unter nur geringfügigem Nachlassen der Dehnbarkeit bei Legierungen mit 18 % Chrom erhalten werden, die Titan in einer Menge von etwa 2 0/, und Aluminium in einer Menge zwischen 1 und 3 0/, enthalten. Derartige Legierungen enthielten jedoch relativ große Anteile der Sigmaphase, während bei einer Grundzusammensetzung mit etwa 2,40/0 Titan und etwa 1,5 0/, Aluminium überraschenderweise gefunden wurde, daß eine Verringerung des Chromgehaltes auf etwa 10 bis 13 0/, zu einer großen Verbesserung der Bruchbelastungsdauer führte, wobei bei dem mittleren Chromgehalt von etwa 13 0/, die besten Bruchbelastungseigenschaften erhalten wurden, und daß bei dem letztgenannten Chromgehalt wenig oder keine Sigmaphase auftrat. Obgleich 10 0/jge Chromstähle Zugfestigkeitseigenschaften aufwiesen, die im wesentlichen denen eines Stahles mit einem Chromgehalt von 13 0/, gleichwertig waren, zeigte sich, daß die Bruchbelastungseigenschaften der ersteren denen der letzteren im wesentlichen unterlegen waren. Das Auftreten der Sigmaphase ist, wie gefunden wurde, von dem Chrom- und Aluminiumgehalt in den neuen Legierungen wesentlich abhängig. Es wurde festgestellt, daß bei Legierungen mit einem Gehalt von etwa 1,5 0/0 Aluminium kleine Mengen der Sigmaphase aufzutreten beginnen, wenn die Chromkonzentration etwa 14 % beträgt. Daher ist bei den neuen Stählen ein Chromgehalt zwischen etwa 12 und etwa 15 0/" vorzugsweise zwischen etwa 12 und etwa 14 11/0 erforderlich.The compositions of a number of experimental alloys made in the course of the making of the present invention are given in the table below. and certain conventional alloys (in percent by weight) description Ta Ti AI B Co Fe others 0.08 - 2.42 0.009 - remainder 0.08 - 3.40 0.009 - 0.08 - 4.20 0.009 - 0.08 - 5.04 0.009 - 0.29 0.53 1.92 0.012 - remainder 0.29 2.92 0.012 - 0.29 3.84 0.012 - 0.29 4.56 0.012 - 0.12 2.02 0.42 0.008 - remainder 0.12 1.49 0.008 - 0.12 2.69 0.008 - 0.12 3.82 0.008 - 0.07 2.60 1.67 0.008 - 0.17 2.40 1.49 0.007 - remainder - 0.17 0.007 - 0.17 2.92 1.41 0.007 - - 2.66 1.47 0.010 - remainder - 0.04 0.010 - 0.18 0.010 - - 2.52 1.41 0.009 - remainder - 0.054 0.009 - 0.126 0.009 - 0.99 2.51 1.39 0.009 - remainder - 2.02 0.009 - 3.19 0.009 - 0.14 2.21 1.53 0.007 0.03 remainder - Composition of test alloy egg Alloy, c Ni C, Mo Nb Experimental alloy no. 47 0.048 28.10 12.78 4.83 0.97 48 0.074 28.10 13.02 2.98 0.97 49 0.074 28.10 13.02 2.98 0.97 50 0.062 32.25 12.80 2.98 0.97 51 0.052 34.15 13.02 4.97 - 52 0.069 36.00 13.16 4.86 0.97 55 0.042 36.85 13.04 4.86 0.92 56 57 58 CGW1 0.054 35.85 13.00 4.93 0.86 HTHA 0.053 35.10 12.98 4.96 0.95 HTLA 0.046 35.50 12.86 4.99 0.92 LTHA 0.061 37.05 12.98 4.99 0.95 LTLA 0.054 37.30 12.84 4.93 0.91 61-128 0.083 31.95 13.28 4.96 1.01 61-129 0.058 34.10 13.04 4.91 0.96 61-130 0.061 37.85 13.02 4.91 0.96 61-131 0.060 39.40 12.76 4.91 0.96 61-132 0.095 35.65 13.32 2.98 1.01 61-133 0.093 (2) 35.67 (2) 13.30 (2) 3.94 1.01 (2) 61-134 0.092 (2) 35.69 (2) 13.29 (2) 4.90 1.0j (2) 61-135 0.091 35.70 13.28 5.34 1.01 61-137 0.082 35.70 13.24 4.96 1.04 61-138 0.076 35.70 13.18 4.83 1.07 61-139 0.088 35.65 13.20 4.93 0.99 62-3 0.072 35.50 13.20 5.64 1.01 Acquaintance Alloys WF-11 0.15 10.0 20.0 2.6 - (AMS-5759) M-252 0.15 remainder 19.00 10.00 - Waspaloy 0.08 max. Remainder 19.00 4.50 - V-57 0.08 max. 25.00 15.00 1.00 - A-286 0.08 max. 25.00 15.00 1.00 - Crucible 901 0.10 max. 42.00 13.00 5.00 - M-308 0.08 max. 32.00 14.00 4.00 - T-304 0.08 max. 8/12 18/20 - - (1) In addition to the elements given in this table, the test alloys contained about 0.05 010 or less de: Elements Mn and Si. S and P were present at concentrations of about 0.005 ″ . and certain conventional alloys (in percent by weight) description Ta Ti Al B Co Fe others 0.14 2.23 1.53 0.005 6.84 remainder 0.14 2.21 1.47 0.008 - remainder 0.14 2.21 1.47 0.008 - balance 3.04 W 0.14 2.23 1.49 0.007 - balance 3.09 W - 2.23 1.49 0.007 - remainder - 2.26 1.55 0.011 - remainder 0.08 2.56 2.42 0.009 - remainder 3.05 3.26 4.22 - 0.09 2.51 1.47 0.008 - remainder - - 2.69 1.66 0.010 - remainder - - 2.69 1.26 0.011 - remainder - - 2.27 1.66 0.010 - remainder - - 2.27 1.22 0.009 - remainder - - 2.66 1.82 0.008 - remainder - - 2.39 1.83 0.009 - remainder - - 2.43 1.83 0.009 - remainder - - 2.39 1.83 0.009 - remainder - - 2.48 1.92 0.009 - remainder - - 2.5l (2) 1.94 (2) 0.00g (2) - remainder - - 2.54 (2) 1.95 (2) o, oog (2) - remainder - - 2.56 1.96 0.009 - remainder - - 2.49 2.17 0.009 - remainder - - 2.49 1.75 0.009 - remainder - - 2.53 2.42 0.008 - remainder - - 2.52 1.95 0.010 - remainder - - 1.0 - - remainder 1.5 Mn 15.0 W 0.42 Si - 2.50 1.00 0.008 10.00 - 3.00 1.30 0.008 13.00 0.05 zr - 3.00 0.25 0.008 - remainder - 2.00 0.35 max. 0.008 - remainder 0.30 V. - 3.00 0.35 max. 0.015 - remainder - 2.00 0.45 max. 0.01 max. - the rest 6.00 W 0.15 zr - - - - remainder 2.0 Mn 0.045 max. P, 0.03 max. S, 1.0 max Si (2) Interpolated between the values for Alloy Nos. 61-132 and 61-135. Any of Alloys Nos. 61-132 through 61-135 represented a part from a single batch, and the quantity differences of all elements, with the exception of Mo, are only due to a dilution. The elements nickel, chromium, molybdenum, niobium, titanium and aluminum are particularly critical in these new alloys if one wants to achieve the advantages mentioned above. Breaking load tests at 760 ° C. and 24.6 kg / mm2 showed that the greatest breaking load duration with only a slight decrease in ductility is obtained in alloys with 18% chromium, which contain titanium in an amount of about 2 % and aluminum in an amount between 1% and 3 0 /, included. Such alloys, however, contained relatively large proportions of the sigma phase, while with a basic composition of about 2.40 / 0 titanium and about 1.5 0 /, aluminum it was surprisingly found that a reduction in the chromium content to about 10 to 13 0 / large improvement in fracture load duration led, wherein the best fracture stress properties were measured at the average chromium content of about 13 0 / received, and that in the last-mentioned chromium content little or no sigma phase occurred. Although 10 0 / JGE chromium steels having tensile properties which are substantially those of a steel having a chromium content of 13 0 /, were equivalent, it was found that the breaking load characteristics of the former where the latter were substantially inferior. As has been found, the occurrence of the sigma phase is essentially dependent on the chromium and aluminum content in the new alloys. It has been found that alloys containing about 1.5 % aluminum begin to show small amounts of the sigma phase when the chromium concentration is about 14%. Therefore, in the new steels, a chromium content of between about 12 and about 15 %, preferably between about 12 and about 14 11/0, is required.

F i g. 1 bis 3 erläutern den verschiedenen Einfluß von Aluminium und Titan auf die Härte der Legierungen entsprechend den Zusammensetzungen 1 bis 12 der Tabelle bei verschiedenen Alterungszeiten.F i g. 1 to 3 explain the different effects of aluminum and titanium on the hardness of the alloys corresponding to compositions 1 to 12 of the table with different aging times.

Aluminium selbst führt zu der schädlichen Sigmaphase und neigt in sehr hohen Anteilen dazu, die Legierungen recht brüchig und sie schwer schmiedbar zu machen. Aus den F i g. 1 bis 3 ist ersichtlich, daß der Zusatz einer minimalen Titanmenge die Verwendung von kleineren Mengen Aluminium möglich macht, während die Härteeigenschaften der Legierungen nicht nur beibehalten, sondern sogar verbessert werden. Daher sind etwa 2 0/, Titan als Minimalmenge bei den neuen Stählen erforderlich.Aluminum itself leads to the harmful sigma phase and, in very high proportions, tends to make the alloys quite brittle and difficult to forge. From the F i g. 1 to 3 it can be seen that the addition of a minimal amount of titanium makes the use of smaller amounts of aluminum possible, while the hardness properties of the alloys are not only retained but even improved. Therefore about 20% titanium is required as a minimum amount in the new steels.

Titan übt jedoch einen deutlichen Einfluß auf die Zugfestigkeit der untersuchten Legierungen bei erhöhter Temperatur aus. Diese Wirkung des Titans ist in den F i g. 4 und 5 graphisch festgehalten..aus denen ersichtlich ist, daß sowohl die Zugfestigkeit als auch die Streckgrenze, bestimmt bei einer Versuchstemperatur von 760'C, schnell ansteigen, wenn Titan in einer Menge von mehr als etwa 2 bis 2,3 0/, in Legierungen verwendet wird, die 1,41 bis 1,66 l)/, Aluminium, etwa 35 bis 370/, Nickel, etwa 130/, Chrom, etwa 501, Molybdän, 0,91 bis 0,950/, Niob und etwa 0,010/0 Bor enthalten. Falls jedoch Titan in übermäßig großen Mengen verwendet wird, wirkt es gleichfalls in der Richtung einer kräftigen Herabsetzung der Warmverformbarkeit und der damit verbundenen Kostenerhöhung bei diesen Stählen. Aus diesem Grund wird die obere Grenze des Titangehaltes mit etwa 3 % festgesetzt. Um für eine ausgeglichene Zusammensetzung bei diesen neuen Stählen den vollen Nutzen des Titans dieserhalb zu erzielen, wird de. Titangehalt vorzugsweise auf etwa 2,3 bis 2,7 0/, beschränkt.However, titanium has a significant influence on the tensile strength of the alloys examined at elevated temperatures. This effect of titanium is shown in FIGS. 4 and 5 recorded graphically ... from which it can be seen that both the tensile strength and the yield point, determined at a test temperature of 760'C, increase rapidly when titanium is in an amount of more than about 2 to 2.3 0 /, is used in alloys containing 1.41 to 1.66 l) /, aluminum, about 35 to 370 /, nickel, about 130 /, chromium, about 501, molybdenum, 0.91 to 0.950 /, niobium and about 0.010 / 0 contains boron. However, if titanium is used in excessively large amounts, it also acts to greatly reduce the hot workability and increase the cost of these steels. For this reason, the upper limit of the titanium content is set at around 3% . In order to achieve the full benefit of titanium for a balanced composition in these new steels, de. Titanium content is preferably limited to about 2.3 to 2.7 %.

Aluminium ist in diesen Stählen gleichfalls außer ordentlich kritisch im Hinblick auf deren Bruch. belastung und Zugfestigkeit sowohl bei Raum, temperatur als auch bei erhöhten Temperaturen.Aluminum is also extremely critical in these steels with a view to their breakage. load and tensile strength both at room temperature as well as at elevated temperatures.

So geht aus F i g. 6 hervor, daß ein Aluminium. gehalt zwischen etwa 1 und etwa 3,5 0/, zu einen außerordentlichen und unerwarteten Anstieg dei Bruchbelastungsdauer bei 760'C und einer Belastuni von 38,7 kh/nim2 führt und daß ferner eine maximalt kurzfristige Bruchbelastungsdauer durch einen Aluminiumgehalt zwischen etwa 1,5 und etwa 3 0/,! insbesondere zwischen etwa 1,75 und 2,5 OA, erreichl wird.So goes from Fig. 6 shows that an aluminum. content between about 1 and about 3.5 0 /, leads to an extraordinary and unexpected increase in the breaking load duration at 760.degree. C. and a load of 38.7 kh / nm 2 and that furthermore a maximum short-term breaking load duration due to an aluminum content between about 1.5 and about 3 0 / ,! in particular between about 1.75 and 2.5 OA, is achieved.

Aus F i g. 7 ist ersichtlich, daß die langfristig( Belastungsdauer bei erhöhten Temperaturen, z. B. 760'C, mit höheren Aluminiumgehalten von beispielsweise mehr als etwa 1,7 bis 20/, merklich absinkt.From Fig. 7 it can be seen that the long-term (exposure time at elevated temperatures, for example 760 ° C., with higher aluminum contents of, for example, more than about 1.7 to 20%) drops noticeably.

Obgleich ein Aluminiumgehalt zwischen etwa 1,5 und 3 0/0 zu einer kurzfristigen Verbesserung führt, ist daher vom Standpunkt einer verbesserten Bruchbelastungsdauer ein geringerer Aluminiumgehalt, z. B. unter etwa 1,750/, zur Erzielung der optimalen langfristigen Lebensdauer bei der Bruchbelastung erforderlich, eine Überlegung von wesentlicher Bedeutung hinsichtlich der beabsichtigten Anwendungsgebiete für die neuen Legierungen.Therefore, although an aluminum content between about 1.5 and 3% results in a short term improvement, from the standpoint of improved breaking load duration, a lower aluminum content, e.g. B. less than about 1.750 /, required to achieve the optimal long-term service life at the breaking load, a consideration of essential importance with regard to the intended areas of application for the new alloys.

Aluminium ist ferner bei den neuen Legierungen mit Bezug auf die Verbesserung der Zugfestigkeitseigenschaften von Bedeutung. Aus F i g. 8 (graphische Darstellung B) ist ersichtlich, daß der innerhalb eines Bereiches von etwa 1,25 bis etwa 2,5 0/0 steigende Aluminiumgehalt zu einer ausgeprägten Zunahme der Zugfestigkeit führt. Außerdem zeigt die graphische Darstellung A der F i g. 8, daß bei 760'C die höchsten Werte für die Streckgrenze bei den neuen Legierungen dann gemessen werden, wenn Aluminium auf einen Gehalt von etwa 1,5 bis 2,5 0/, beschränkt bleibt, wobei der entsprechende Maximalwert bei einem Aluminiumgehalt von etwa 1,75 bis 2,25"/, erzielt wird.Aluminum is also important in the new alloys in terms of improving tensile strength properties. From Fig. 8 (graph B) it can be seen that the increasing aluminum content within a range from about 1.25 to about 2.5 % leads to a pronounced increase in tensile strength. In addition, graph A of FIG. 8 that at 760'C the highest values for the yield strength in the new alloys are measured when aluminum is limited to a content of about 1.5 to 2.5 %, the corresponding maximum value at an aluminum content of about 1.75 to 2.25 "/, is achieved.

Daher bezieht sich die Erfindung in ihrem weitesten Umfang auf einen Aluminiumgehalt von etwa 1 bis 3,5 "/,. Die oberen Grenzwerte dieses weiten Bereiches sind zur Erzielung einer verbesserten Korrosionsfestigkeit bei den neuen Stählen von Wert. Innerhalb dieses weiten Bereiches wird jedoch ein begrenzterer Aluminiumgehalt, und zwar entsprechend den unteren Grenzwerten, z. B. zwischen etwa 1,20/, und etwa 2,5 0/, zur Erzielung ausgewogener mechanischer Eigenschaften ins Auge zu fassen sein. Ein bevorzugter Alun-iiniumgehalt von etwa 1,2 bis etwa 1,75 oder 2,00/, wird zur Herstellung von Legierungen mit optimaler langfristiger Bruchbelastungsdauer zusammen mit ausgezeichneten Zugfestigkeitseigenschaften in Verbindung mit guter Verarbeitbarkeit, einer im wesentlichen gleichförmigen Mikrostruktur und angemessener Korrosionsfestigkeit vorgeschlagen.Thus, in its broadest scope, the invention relates to an aluminum content of about 1 to 3.5 "/,. The upper limits of this wide range are of value in obtaining improved corrosion resistance in the new steels. However, within this wide range a more limited one becomes Aluminum content, namely corresponding to the lower limit values, for example between about 1.20 / and about 2.5 0 /, should be considered in order to achieve balanced mechanical properties about 1.75 or 2.00 /, is suggested for making alloys with optimal long term fracture toughness along with excellent tensile properties combined with good workability, a substantially uniform microstructure, and adequate corrosion resistance.

Niob ist in begrenzten Mengen gleichfalls ein bevorzugtes Element der neuen Stähle zur Erzielung von maximalen Bruchbelastungseigenschaften, maximalen Zugiestigkeiten und zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Tantal kann weitgehend an Stelle von Niob verwendet werden, obgleich Niob wegen seiner niedrigeren Kosten und seiner geringeren Dichte bevorzugt wird. Aus F i g. 9 ist ersichtlich, daß bei 760'C die maximale Bruchbelastungsdauer der erfindungsgemäßen Legierungen mit einem Niobgehalt von etwa 0,4 bis etwa 1,501" erhalten wird und daß die Belastungsdauer bei Niobgehalten von mehr als etwa 10/, schnell absinkt und sehr niedrige Werte bei Niobgehalten von über etwa 1,501,) erreicht. Obgleich eine geringe Zunahme der Bruchbelastungsdauer erzielt wird, wenn 3 '/, Tantal zugesetzt werden, wird die Dehnbarkeit der Legierung jedoch stark herabgesetzt. F i g. 10 und 11 zeigen, daß maximale Werte für die Streckgrenze sowohl bei Raumtemperatur als auch bei 760'C mit einem Niobgehalt von etwa 0,40 bis 0,75 0/, erzielt werden und daß die Zugfestigkeitswerte durch Zugabe von Niob in Mengen bis etwa 1,25 oder 1,5001, zunehmen.In limited quantities, niobium is also a preferred element of the new steels in order to achieve maximum breaking load properties, maximum tensile strengths and to improve corrosion resistance. Tantalum can largely be used in place of niobium, although niobium is preferred because of its lower cost and lower density. From Fig. 9 it is seen that at 760'C the maximum breaking load time of the inventive alloys is obtained with a niobium content of about 0.4 to about 1.501 "and that the time of exposure to niobium contents of greater than about 10 /, rapidly decreases and very low values at niobium contents Although a small increase in the breaking load duration is achieved when 3 '/' tantalum is added, the ductility of the alloy is greatly reduced.Figures 10 and 11 show that maximum values for the yield strength both at room temperature and at 760 ° C. with a niobium content of about 0.40 to 0.75 %, and that the tensile strength values increase by adding niobium in amounts of up to about 1.25 or 1.5001.

Ferner ist Niob in etwa der gleichen kritischen Menge, wie sie zur Erzielung von besten mechanischen Eigenschaften erforderlich ist, auch zur Verbesserung der Korrosionsfestigkeit der neuen Stähle bei erhöhter Temperatur von Wirksamkeit, wie in F i g. 12 gezeigt.Furthermore, niobium is in approximately the same critical amount as it is necessary to achieve the best mechanical properties, also effective for improving the corrosion resistance of the new steels at elevated temperatures, as in FIG. 12 shown.

Niob kann daher in den neuen Stählen in einem weiten Bereich bis etwa 1,5 0/0 und in einem begrenzteren, bevorzugteren Bereich von etwa 0,40 bis 1,25 0/, enthalten sein.Niobium can therefore be contained in the new steels in a wide range up to about 1.5% and in a more limited, more preferred range of about 0.40 to 1.25% .

Auch Nickel ist ein entscheidendes Element in den erfindungsgemäßen Legierungen.Nickel is also a crucial element in the inventions Alloys.

Die graphische Darstellung A der F i g. 13 zeigt den Einfluß des Nickels auf die Lebensdauer bei kurzfristiger Belastung von 38,7 kg/mm2, und die graphische DarstellungB der gleichen Figur zeigt die Wirkung dieses Elements auf die Lebensdauer bei langfristiger Belastung von 28 kg/mm2. Aus diesen graphischen Darstellungen ist ersichtlich, daß zur Erzielung einer verbesserten Lebensdauer bei der Bruchbeanspruchung eine minimale Nickelmenge von etwa 340/0, vorzugsweise etwa 360/" erforderlich ist, und daß ferner, was sehr bedeutend ist, eine obere Grenze des zulässigen Nickelgehaltes bei etwa 39 bis 400/, und vorzugsweise etwa 380/() eingehalten werden muß, um die höchste Lebensdauer bei einer langfristigen Bruchbelastung zu erzielen. Die Grenzen für die Nickelgehalte hinsichtlich optimal ausgeglichener Bruchbelastungen und niedriger Kosten liegen daher zwischen etwa 36 und 38"/,.The graphic representation A of FIG. Fig. 13 shows the influence of nickel on the short-term life of 38.7 kg / mm2, and graph B of the same figure shows the effect of this element on the long-term life of 28 kg / mm2. From these graphs it can be seen that in order to achieve an improved life at break stress a minimum amount of nickel of about 340/0, preferably about 360 / "is required and that, more importantly, an upper limit of the allowable nickel content of about 39 to 400 /, and preferably about 380 / () must be adhered to in order to achieve the highest service life with a long-term breaking load. The limits for the nickel contents with regard to optimally balanced breaking loads and low costs are therefore between about 36 and 38 "/,.

Die Zugabe von etwa 7 ')/0 Kobalt hat nur eine sehr geringe Wirkung auf die Bruchbelastungseigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen. Obgleich Kobalt daher kein wesentliches Element der neuen Stähle ist, kann es in Mengen bis zu 7 l)/, zugesetzt werden, wird jedoch wegen seiner zusätzlichen Kosten nicht bevorzugt.The addition of about 7 ') / 0 cobalt has only a very small effect on the breaking load properties of the alloys according to the invention. Thus, while cobalt is not an essential element of the new steels, it can be added in amounts up to 7 liters, but is not preferred because of its additional cost.

Auch Molybdän ist in bestimmten begrenzten Mengen ein wesentliches Element bei den erfindungsgemäßen Legierungen. Die graphischen Darstellungen A und B der F i g. 14 erläutern den Einfluß verschiedener Molybdängehalte auf die Streckgrenze und die Zugfestigkeit der Versuchslegierungen bei 760'C und zeigen, daß ein Molybdängehalt von etwa 4,5 bis 5 0/, die Zugfestigkeiten bei erhöhter Temperatur rasch innerhalb des untersuchten restlichen Bereichs erhöht. Wie in ähnlicher Weise aus F i g. 15 ersichtlich ist, zeigt bei 760'C die Bruchbelastungsdauer bei etwa 4,5 bis 5,0 % Molybdän eine starke Zunahme. Molybdän ist daher bei den erfindungsgemäßen Stählen mit einem Minimalgehalt von etwa 4,5 % erforderlich. Die neuen Stähle sollen einen Höchstgehalt von etwa 6,5 0/" vorzugsweise von etwa 5,5 0/, Molybdän besitzen, da ein höherer Molybdängehalt zu wesentlich erhöhten Kosten für die Stähle und einer schwereren Verarbeitbarkeit führt. Außerdem zeigt ein Vergleich der F i g. 15 mit der graphischen Darstellung A von F i g. 13, daß durch die Verwendung größerer Molybdänmengen die höchste Bruchdauer erzielt und in wirtschaftlicherer Weise sogar übertroffen werden kann, wenn Nickel innerhalb der oberen Grenze des für dieses Element angegebenen Bereichs verwendet wird.Molybdenum is also an essential element in certain limited amounts in the alloys according to the invention. The graphs A and B of FIGS. 14 illustrate the influence of different molybdenum contents on the yield strength and the tensile strength of the test alloys at 760'C and show that a molybdenum content of about 4.5 to 5 0 /, increases the tensile strength at elevated temperature rapidly within the examined remaining area. As in a similar manner from FIG. As can be seen from FIG. 15, the breaking load duration at 760 ° C. shows a strong increase at approximately 4.5 to 5.0% molybdenum. Molybdenum is therefore required in the steels according to the invention with a minimum content of about 4.5 %. The new steels should have a maximum content of about 6.5 % molybdenum, preferably about 5.5 % molybdenum, since a higher molybdenum content leads to significantly increased costs for the steels and a more difficult processability. In addition, a comparison of the F i 15 with graph A of FIG. 13 that the use of larger amounts of molybdenum achieves the highest breaking times and can even be exceeded in a more economical manner if nickel is used within the upper limit of the range specified for this element.

Wolfram kann in den erfindungsgemäßen Stählen teilweise das Molybdän ersetzen, jedoch wird bevorzugt, daß wenigstens 2 oder 3 0/, Molybdän in der Legierungszusammensetzung enthalten sind, und unter Beachtung dieser Grenzen wird der Gesamtgehalt an Wolfram plus Molybdän bei etwa 4,5 bis 6,5 gehalten.Tungsten can partially replace the molybdenum in the steels according to the invention, but it is preferred that at least 2 or 3 % molybdenum be included in the alloy composition, and taking these limits into account, the total content of tungsten plus molybdenum is about 4.5 to 6, 5 held.

Die Härteeigenschaften der neuen Legierungen werden ferner durch die Hinzufügung bestimmter Bormengen weiter verbessert, und dieses Element kann deshalb in Mengen bis zu 0,015 oder 0,020/, zugegeben werden und wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,0030/, bis zu der vorstehenden maximalen Menge zugesetzt.The hardness properties of the new alloys are further improved by the addition of certain amounts of boron, and this element can therefore be added in amounts up to 0.015 or 0.020 /, and is preferably added in an amount of about 0.0030 /, up to the above maximum amount added.

F i g. 16 erläutert den Einfluß der Temperatur auf die Zugfestigkeit (graphische Darstellung A) und die 0,20/,-Streckgrenze (graphische Darstellung B) der Legierungen gemäß der Erfindung. Aus F i g. 16 ist ersichtlich, daß die neuen Legierungen außerordentlich brauchbare Zugfestigkeitswerte bei relativ hohen Temperaturen von 760'C aufweisen. Aus der graphischen Darstellung B der F i g. 16 ist ferner ersichtlich, daß die 0,20/"-Grenze der neuen Legierungen bei einer Temperatur in der Nähe von 649'C wesentlich erhöht wird. So liegt die 0,20/,rGrenze bei 649'C um etwa 0,1 kg/mm? höher als bei Raumtemperatur. Diese Erscheinung deutet auf das Auftreten einer Alterung während der Erhitzung des Probestückes auf die Versuchstemperatur hin. Jedoch verursacht diese Erhöhung der Streckgrenze bei den neuen Legierungen kein bedenkliches Brüchigwerden derselben nach längerer Einwirkung einer Temperatur von 649'C. Weitere Versuche, bei denen die Zugfestigkeitsproben während relativ langer Zeiträume einer Temperatur - von 649'C ausgesetzt wurden, ergaben, obwohl eine Erhöhung der Streckgrenze und der Zugfestigkeit sowie eine leichte Abnahme der prozentualen Dehnung und prozentualen Reduzierung der Versuchslegierungen festgestellt wurde, nachdem sie 300 Stunden bei 649'C und unter einer Belastung von 14 kg/MM2 gehalten waren, daß diese Erscheinung nicht von einer solchen Bedeutung sind, um den Wert der neuen Legierungen für die beabsichtigten Verwendungszwecke nachteilig zu beeinflussen.F i g. 16 illustrates the influence of temperature on the tensile strength (graph A) and the 0.20 /, - yield strength (graph B) of the alloys according to the invention. From Fig. 16 it can be seen that the new alloys have extremely useful tensile strength values at relatively high temperatures of 760 ° C. From the graphic representation B of FIG. 16 it can also be seen that the 0.20 / "limit of the new alloys is significantly increased at a temperature in the vicinity of 649 ° C. For example, the 0.20 / .r limit at 649 ° C. is about 0.1 kg / mm? higher than at room temperature. This phenomenon indicates the occurrence of aging during the heating of the test piece to the test temperature. However, this increase in the yield strength does not cause the new alloys to become fragile after prolonged exposure to a temperature of 649 ° C. Further tests in which the tensile strength samples were exposed to a temperature of - 649 ° C for relatively long periods of time showed, although an increase in the yield point and the tensile strength and a slight decrease in the percentage elongation and percentage reduction in the test alloys were observed after 300 hours were kept at 649'C and under a load of 14 kg / MM2 that this phenomenon is not of such importance to the value of new alloys for the intended purposes of influencing nd disadvantageous.

Der durch die neuen Legierungen erbrachte Beitrag zum Stand der Technik wird in F i g. 17 erläutert, die sich auf eine 100stündige Bruchbelastung bei verschiedenen Temperaturen für eine charakteristische erfindungsgemäße Legierung, d. h. die Versuchslegierung Nr. 27, bezieht, sowie für eine Anzahl von herkömmlichen Eisenbasislegierungen, Eisen-Nickel-Legierungen und Nickelbasislegierungen. Aus F i g. 17 ist ersichtlich, daß vor der vorliegenden Erfindung eine große Lücke zwischen den Superlegierungen auf Eisenbasis, wie z. B. »A-286« und »V-57«, und den Legierungen auf Eisen-Nickel-Basis, wie z. B. »901«, einerseits und den warmfesten Legierungen auf Nickelbasis, wie z. B. »M-252«, !andererseits bestand. Aus F i g. 17 ist ersichtlich, daß die neuen erfindungsgemäßen Legierungen dazu dienen, die bisher bestehende große Lücke zwischen diesen beiden Stoffklassen zu schließen. Die neuen Legierungen sind, gemessen an einer Lebensdauer bei einer 100stündigen Bruchbelastung herkömmlichen Legierungen auf Eisenbasis und Eisen-Nickel-Basis überlegen und nähern sich sogar ziemlich stark den Leistungen, die von den zur Zeit erhältlichen Legierungen auf Nickel-Basis, wie z. B. »M-252«, erbracht werden.The contribution made by the new alloys to the state of the art is shown in FIG. 17 , which relates to a 100 hour fracture load at various temperatures for a characteristic alloy according to the invention, i. H. Experimental Alloy No. 27, as well as a number of conventional iron-based alloys, iron-nickel alloys, and nickel-based alloys. From Fig. 17 it can be seen that prior to the present invention there was a large gap between iron-based superalloys such as iron-based superalloys. B. "A-286" and "V-57", and the alloys based on iron-nickel, such as. B. "901", on the one hand and the heat-resistant nickel-based alloys, such as. B. "M-252",! On the other hand, existed. From Fig. 17 it can be seen that the new alloys according to the invention serve to close the previously large gap between these two classes of substances. The new alloys are superior to conventional iron-based and iron-nickel-based alloys when measured against a service life of 100 hours at break and even come quite close to the performance of the currently available nickel-based alloys, such as e.g. B. "M-252".

Die Streckgrenze der repräsentativen erfindungsgemäßen Legierung Nr. 27 ist in F i g. 18 wiedergegeben, zusammen mit gleichen Eigenschaftswerten der herkömmlichen Superlegierungen auf Eisen- und Nickelbasis Y)M-252«, »Waspaloy« und »V-57«. Aus F i g. 18 ist ersichtlich, daß die Streckgrenze der neuen Legierungen bei allen Temperaturen oberhalb von etwa 565'C bis zu einer Temperatur von 760'C wesentlich größer ist als die der untersuchten, üblichen Superlegierungen, sowohl auf Eisen- als auch auf Nickelbasis. Die Zugiestigkeiten sind ebenso wie die Bruchbelastungen für die Herstellung von Gasturbinenrädern von Bedeutung und die neuen Legierungen sind deshalb besonders bei solchen Anwendungsgebieten von Nutzen.The yield strength of representative alloy No. 27 of the present invention is shown in FIG. 18 , together with the same property values of the conventional iron and nickel-based superalloys Y) M-252 "," Waspaloy "and " V-57 ". From Fig. 18 it can be seen that the yield strength of the new alloys at all temperatures above about 565 ° C. up to a temperature of 760 ° C. is significantly greater than that of the conventional superalloys investigated, both iron and nickel-based. The tensile strengths, like the breaking loads, are important for the manufacture of gas turbine wheels and the new alloys are therefore particularly useful in such areas of application.

Wie bereits erwähnt, liegt ein weiterer bedeutender Vorteil der erfindungsgemäß verbesserten, hochtemperaturbeständigen Legierungen darin, daß diese verhältnismäßig leicht verarbeitet werden können. Die erfindungsgemäßen Legierungen sind im wesentlichen genausogut kalt walzbar wie der nichtrostende Stahl der Werkstoff-Nr. 4301.As already mentioned, there is a further significant advantage of the invention improved, high-temperature-resistant alloys in that they are relatively can be easily processed. The alloys of the invention are essentially Can be cold rolled just as well as stainless steel of material no. 4301

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Legierungen gegenüber herkönurfflichen Superlegierungen auf Eisenbasis ist ihre gute Schweißbarkeit. Diese Eigenschaft ist von großer Bedeutung, beispielsweise bei der Verwendung von Platten, Blechen und Bändern zur Herstellung von Teilen für Düsenaggregate, bei denen die Schweißbarkeit ein entscheidender Faktor ist.Another advantage of the alloys according to the invention over conventional ones Iron-based superalloys are good weldability. This attribute is of great importance, for example when using plates, sheets and tapes for making parts for nozzle assemblies where weldability is a crucial factor.

Claims (1)

Patentansprüche- - 1. Eisen-Nickel-Legierung mit verbesserter Warmfestigkeit bei erhöhten Temperaturen von bis zu 759'C, bestehend aus max. 0,1 ......... . . Kohlenstoff 34 bis unter 40 ..... Nickel 12 bis 15 .......... Chrom 4,0 bis 6,5 ......... Molybdän plus Wolfram, wobei der Molybdänge- halt mindestens 2 "/, be- trägt 0,40 bis 1,5 ........ Niob plus Tantal 2,0 bis 3,0 ......... Titan 1,0 bis 3,0 ......... Aluminium bis zu 0,02 ......... Bor bis zu 7,0 .......... Kobalt Rest .............. Eisen und erschmelzungs- bedingte Verunreini- gungen. 2. Eisen-Nickel-Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus 0,1 ................ Kohlenstoff 35 bis 39 .......... Nickel 12 bis 14 .......... Chrom 4,5 bis 6,0 ...... ... Molybdän 0,40 bis 1,5 ........ Niob plus Tantal 2,3 bis 3,0 ......... Titan 1,2 bis 2,5 ......... Aluminium 0,003 bis 0,02 ...... Bor Rest .............. Eisen und erschmelzungs- bedingte Verunreini- gungen. 3. Eisen-Nickel-Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus 0,08 max . .......... Kohlenstoff 36 bis 38 .......... Nickel 12 bis 14 .......... Chrom 4,5 bis 5,5 ......... Molybdän 0,4 bis 1,25 ........ Niob plus Tantal 2,3 bis 3,0 ......... Titan 1,2 bis 2,0 ......... Aluminium 0,003 bis 0,02 ...... Bor Rest .............. Eisen und erschmelzungs- bedingte Verunreini- gungen. 4. Eisen-Nickel-Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus max. 0,08 .......... Kohlenstoff 36 bis 38 .......... Nickel 12 bis 14 .......... Chrom, 4,5 bis 5,5 ......... Molybdän 0,4 bis 1,25 ........ Niob plus Tantal 2,3 bis 2,7 ......... Titan 1,2 bis 1,8 ... . ... . . Aluminium 0,003 bis 0,015 ..... Bor Rest Eisen und erschmelzungs- bedingte Verunreini- gungen. 5. Verwendung der Eisen-Nickel-Legierung mit der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Werkstoff für Gasturbinenräder und Turbinenschaufeln.Claims - 1. Iron-nickel alloy with improved heat resistance at elevated temperatures of up to 759'C, consisting of max. 0.1 .......... . carbon 34 to under 40 ..... nickel 12 to 15 .......... chrome 4.0 to 6.5 ......... molybdenum plus tungsten, where the molybdenum length stop at least 2 "/, wearing 0.40 to 1.5 ........ niobium plus tantalum 2.0 to 3.0 ......... titanium 1.0 to 3.0 ......... aluminum up to 0.02 ......... boron up to 7.0 .......... cobalt Remainder .............. iron and smelting conditional impurities worked. 2. iron-nickel alloy according to claim 1, consisting of 0.1 ................ carbon 35 to 39 .......... nickel 12 to 14 .......... chrome 4.5 to 6.0 ...... ... molybdenum 0.40 to 1.5 ........ niobium plus tantalum 2.3 to 3.0 ......... titanium 1.2 to 2.5 ......... aluminum 0.003 to 0.02 ...... boron Remainder .............. iron and smelting conditional impurities worked. 3. iron-nickel alloy according to claim 1, consisting of 0.08 max . .......... carbon 36 to 38 .......... nickel 12 to 14 .......... chrome 4.5 to 5.5 ......... molybdenum 0.4 to 1.25 ........ niobium plus tantalum 2.3 to 3.0 ......... titanium 1.2 to 2.0 ......... aluminum 0.003 to 0.02 ...... boron Remainder .............. iron and smelting conditional impurities worked. 4. iron-nickel alloy according to claim 1, consisting of max. 0.08 .......... carbon 36 to 38 .......... nickel 12 to 14 .......... chrome, 4.5 to 5.5 ......... molybdenum 0.4 to 1.25 ........ niobium plus tantalum 2.3 to 2.7 ......... titanium 1.2 to 1.8 .... ... . aluminum 0.003 to 0.015 ..... boron Remainder iron and smelting conditional impurities worked. 5. Use of the iron-nickel alloy with the composition according to any one of claims 1 to 4 as a material for gas turbine wheels and turbine blades.