DE1533349C3 - Process for deformation hardening of Co-Ni-Cr-Mo alloys - Google Patents
Process for deformation hardening of Co-Ni-Cr-Mo alloysInfo
- Publication number
- DE1533349C3 DE1533349C3 DE19661533349 DE1533349A DE1533349C3 DE 1533349 C3 DE1533349 C3 DE 1533349C3 DE 19661533349 DE19661533349 DE 19661533349 DE 1533349 A DE1533349 A DE 1533349A DE 1533349 C3 DE1533349 C3 DE 1533349C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- deformation
- cobalt
- alloy
- nickel
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 76
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 76
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 45
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 38
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 36
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 35
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 30
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 25
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 230000001603 reducing Effects 0.000 claims description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 7
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium(0) Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- -1 cobalt-nickel-chromium-molybdenum Chemical compound 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical class [H]* 0.000 claims 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 210000001772 Blood Platelets Anatomy 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011068 load Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 3
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001309 Ferromolybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000001285 Stress Fractures Diseases 0.000 description 1
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N Tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N Zirconium(IV) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N calcium;silicon Chemical compound [Ca]=[Si] OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000002524 electron diffraction data Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052846 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verformungshärtung von Kobalt-Nickel-Chrom-Molybdän-Legierungen, bestehend aus 7 bis 16% Molybdän, 13 bis 25% Chrom, 5 bis 40% Nickel bis zu je 2%, insgesamt bis zu 4%, Mangan, Titan, Aluminium und/oder Zirkonium, bis zu 6%, vorzugsweise 1 bis 5%, Kupfer, Rest 25% oder mehr Kobalt mit den üblichen herstellungsbedingten Verunreinigungen, einschließlich bis 0,5% Silicium und bis 0,02% Wasserstoff, Schwefel und Phosphor, mit der Maßgabe, daß bis zu 6% der Summe der Nickel- und Kobaltgehalte durch Eisen ersetzt sein können und daß der Quotient aus der Summe der Kobalt- und Nickelgehalte dividiert durch den Chromgehalt 2,5 und mehr beträgt.The invention relates to a method for deformation hardening of cobalt-nickel-chromium-molybdenum alloys, consisting of 7 to 16% molybdenum, 13 to 25% chromium, 5 to 40% nickel up to 2% each, up to 4% in total, manganese, titanium, aluminum and / or Zirconium, up to 6%, preferably 1 to 5%, copper, the balance 25% or more cobalt with the usual manufacturing-related impurities, including up to 0.5% silicon and up to 0.02% hydrogen, sulfur and phosphorus, with the proviso that up to 6% of the sum of the nickel and cobalt contents is due to iron can be replaced and that the quotient of the sum of the cobalt and nickel contents divided by the chromium content is 2.5 and more.
Ein derartiges Verfahren ist — wenigstens im Hinblick auf die Gehalte an Mußkomponenten der zu behandelnden Legierung — aus der US-PS 28 41 511 bekannt. Der genannten Patentschrift ist jedoch nicht zu entnehmen, daß der Quotient aus der Summe von Kobalt plus Nickel, dividiert durch den Chromgehalt, wenigstens gleich 2,5 sein muß, um das angestrebte Ziel zu erreichen.Such a method is - at least with regard to the content of required components of the treated alloy - from US-PS 28 41 511 known. However, the cited patent does not indicate that the quotient of the sum of Cobalt plus nickel divided by the chromium content must be at least 2.5 to achieve the desired goal to reach.
Bei diesem bekannten Verfahren werden ein verbessertes Dauerstandsverhalten sowie eine verbesserte Verschleißfestigkeit bei höheren Temperaturen dadurch erreicht, daß im Werkstoffgefüge ein stabiles Gleichgewicht zwischen zwei allotropen Kobaltmodifikationen hervorgerufen wird. Um ein Gleichgewicht zwischen der kubisch flächenzentrierten Kobaltmodifikation und der dichtgepacktesten hexagonalen Kobaltmodifikation hervorzurufen, wird bei dem bekannten Verfahren die Legierung nach dem Gießen auf einer Temperatur gehalten, welche im Bereich der für den Werkstoff später erwarteten Betriebstemperaturen liegt. Sodann wird die Legierung einer bleibenden Warmverformung unterworfen, die bei Temperaturen von 750 bis 8700C erfolgt, wobei eine etwa 35%ige Verformung in der Wärme vorgenommen wird. Zur erfolgreichen Durchführung dieses bekannten Verfahrens ist es jedoch erforderlich, daß in der zu behandelnden Legierung relativ hohe Kohlenstoffgehalte von mehr als 0,6% vorliegen, da nur durch derart hohe Kohlenstoffgehalte die Abkühlungsgeschwindigkeit der Legierung so herabgesetzt werden kann, daß ein Halten der Legierung nach dem Abgießen auf einer Temperatur im Bereich der zu erwartenden Betriebstemperaturen über einen hinreichend langen Zeitraum gewährleistet ist.In this known method, an improved fatigue behavior and an improved wear resistance at higher temperatures are achieved in that a stable equilibrium between two allotropic cobalt modifications is brought about in the material structure. In order to bring about a balance between the face-centered cubic cobalt modification and the most densely packed hexagonal cobalt modification, in the known method the alloy is kept at a temperature after casting which is in the range of the operating temperatures later expected for the material. The alloy is then subjected to permanent hot deformation, which takes place at temperatures of 750 to 870 ° C., with about 35% deformation being carried out under heat. To successfully carry out this known method, however, it is necessary that the alloy to be treated contains relatively high carbon contents of more than 0.6%, since only such high carbon contents can reduce the cooling rate of the alloy so that the alloy continues to hold the casting at a temperature in the range of the expected operating temperatures is guaranteed over a sufficiently long period of time.
Dieses bekannte Verfahren ist jedoch insofern nachteilig, als die so behandelten Legierungen infolge ihres hohen Kohlenstoffgehaltes eine ausgeprägte Neigung zum Verspröden besitzen. Außerdem ist es als nachteilig anzusehen, daß die zur teilweisen Umwandlung der kubisch flächenzentrierten Modifikation in die hexagonal dichtgepackte Modifikation erforderliche bleibende Verformung bei dem bekannten Verfahren nur in der Wärme und insbesondere bei Temperaturen von 750 bis 87O0C mit einem Verformungsgrad von etwa 35% vorgenommen werden kann, da Wärmebehandlungen im genannten Temperaturbereich sich im Hinblick auf die angestrebte Gefügebeeinflussung ungünstig auswirken.However, this known method is disadvantageous in that the alloys treated in this way have a pronounced tendency to become brittle due to their high carbon content. Moreover, it is regarded as disadvantageous that the required for the partial conversion of the face-centered cubic modification in the hexagonal close-packed modification permanent deformation in the known process carried out in the heat and in particular at temperatures of 750 to 87O 0 C with a reduction ratio of about 35% because heat treatments in the specified temperature range have an unfavorable effect on the desired structural influence.
Aus der GB-PS 6 47 819 ist eine Legierung bekannt, weiche aus 20 bis 50% Kobalt, 15 bis 30% Chrom, 5 bis 31% Nickel, bis 18% Eisen, mit der Maßgabe, daß die Summe der Eisen- und Nickelgehalte nicht weniger als 20% beträgt, bis 3% Mangan, bis 0,3% Kohlenstoff, 0,01 bis 0,09% Beryllium und 3 bis 10% Molybdän besteht. Um das Gefüge dieser bekannten Legierung zu härten, erfolgt gemäß der genannten britischen Patentschrift die im wesentlichen auf Beryllium beruhende Gefügehärtung durch ein einer Kaltverformung vorausgehendes Lösungsglühen und ein sich an die Kaltverformung anschließendes Ausscheidungshärten. Dabei wird die Ausscheidungshärtung mit Hilfe einer mehrstündigen Alterungsbehandlung bei 482°C hervorgerufen.From GB-PS 6 47 819 an alloy is known, soft from 20 to 50% cobalt, 15 to 30% chromium, 5 to 31% nickel, up to 18% iron, with the proviso that the sum of the iron and nickel contents is not less than 20%, up to 3% manganese, up to 0.3% carbon, 0.01 to 0.09% beryllium and 3 to 10% molybdenum. In order to harden the structure of this known alloy, the above-mentioned British patent is used the structural hardening, which is essentially based on beryllium, by means of a cold forming process Solution heat treatment and precipitation hardening following cold working. The Precipitation hardening caused by an aging treatment at 482 ° C for several hours.
Wie dem Fachmann bekannt, beruht die Ausscheidungshärtung darauf, daß durch Abscheidung einer chemisch vom Matrixmaterial verschiedenen Phase in die Matrix hinein Spannungszustände im Gefüge erzeugt werden, welche für die angestrebte Ausscheidungshärtung ursächlich sind. Im Gegensatz zu dieser Ausscheidungshärtung, die auf der chemischen Verschiedenheit von Ausscheidungsphase und Matrixphase beruht, wird unter einer Verformungshärtung oder -verfestigung ein Vorgang verstanden, an welchem chemisch gleichartige Phasen in Form zweier gleichzeitig vorliegender allotroper Modifikationen beteiligt sind, wobei ein teilweiser Übergang der einen Modifikation in die andere für die erzielte Verformungshärtung ursächlich ist. As known to those skilled in the art, the precipitation hardening is based on the fact that a chemically different phases from the matrix material into the matrix stress states in the structure which are the cause of the desired precipitation hardening. In contrast to this one Precipitation hardening based on the chemical differences between the precipitation phase and the matrix phase is based, a deformation hardening or solidification is understood to be a process in which chemically similar phases involved in the form of two simultaneously present allotropic modifications where a partial transition from one modification to the other is the cause of the deformation hardening achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welches die Herstellung von Kobaltlegierungen mit äußerst guten Hochtemperatureigenschaften, großer Zähigkeit und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit gestattet.The invention is based on the object of creating a method of the type mentioned at the beginning, which enables the production of cobalt alloys with extremely good high temperature properties, great Toughness and excellent corrosion resistance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,According to the invention, this object is achieved by
daß ein vorgeformtes Werkstück aus einer solchen Legierung, die jedoch nicht mehr als je 0,05%, insgesamt nicht mehrt als 0,1% Kohlenstoff, Bor, Sauerstoff, Stickstoff und/oder Beryllium sowie nicht mehr als je 0,02% Wasserstoff, Schwefel und/oder Phosphor enthält, in dem Temperaturbereich, in dem nur die hexagonal dichtgepackte Phase oder die kubisch flächenzentrierte Phase sowie die hexagonal dichtgepackte Phase nebeneinander existieren, auf 10 bis 80% Querschnittsverminderung verformt wird. ι οthat a preformed workpiece made from such an alloy, but not more than 0.05% each, in total no more than 0.1% carbon, boron, oxygen, nitrogen and / or beryllium and no more than ever 0.02% hydrogen, sulfur and / or phosphorus, in the temperature range in which only the hexagonal close-packed phase or the face-centered cubic phase as well as the hexagonal close-packed phase Phase coexist, is deformed to 10 to 80% reduction in cross-section. ι ο
Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist gegenüber dem aus der US-PS 28 41 511 bekannten Verfahren insbesondere darin zu sehen, daß nunmehr auch extrem kohlenstoffarme Kobaltlegierungen einer Verformungshärtung unterworfen werden können, die einfacher und weniger zeitraubend ausgeführt werden kann als die bekannte und obendrein zu weit besseren Ergebnissen führt. Dabei sind die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielbaren verbesserten Werkstoffeigenschaften in erster Linie die Folge der in spezieller Weise aufeinander abgestimmten Gehaltsbereiche der Legierung sowie der erfindungsgemäß vorzunehmenden Verformung in dem auf die Kobaltmodifikationen abgestellten Temperaturbereich.The technical progress that can be achieved with the aid of the invention is compared with that from US Pat. No. 2,841,511 known processes can be seen in the fact that now also extremely low-carbon cobalt alloys can be subjected to deformation hardening, which is simpler and less time consuming can be than the known and on top of that leads to far better results. There are those with The improved material properties that can be achieved with the aid of the method according to the invention are primarily the Consequence of the specially coordinated content ranges of the alloy and those according to the invention deformation to be carried out in the temperature range based on the cobalt modifications.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung werden Kobalt, Nickel, Molybdän und Chrom vorzugsweise bei einer Temperatur von 1260 bis 1815° C so zusammengeschmolzen, daß die erzielte Schmelze den angegebenen Zusammensetzungsbereichen genügt.Cobalt, nickel, molybdenum and chromium are preferred for carrying out the method according to the invention melted together at a temperature of 1260 to 1815 ° C so that the melt achieved the specified ranges of composition is sufficient.
Aus der Schmelze werden geformte Werkstücke hergestellt, diese abgekühlt und anschließend in einem solchen Ausmaß bearbeitet, daß der Querschnitt um mindestens 5, vorzugsweise 10 bis 80%, verringert wird, während sich das Werkstück auf einer Temperatur befindet, die unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereichs liegt. Bevorzugt werden Legierungen behandelt, bei denen die Prozentgehalte an Nickel, Kobalt und Chrom in einer solchen Beziehung stehen, daß die Summe der Prozentgehalte an Nickel und Kobalt dividiert durch den prozentualen Chromgehalt einen Wert größer als 2,6 ergibt. Jedoch kann dieser Wert auch 2,5 betragen, wenn Elemente, wie Mangan, Aluminium, Titan, Zirkon, Kupfer und/oder Eisen enthalten sind. Es ist auch günstig, wenn der Gesamtgehalt der Legierung an Kohlenstoff, Bor, Sauerstoff, Stickstoff und Beryllium 0,1% nicht übersteigt. Der hier angegebene Umwandlungsbereich bezieht sich auf einen Temperaturbereich, oberhalb dem ein kubisch flächenzentriertes Kristallgitter der Kobaltlegierung stabil ist. Unterhalb der oberen Temperatur dieses Bereichs neigt das kubisch flächenzentrierte Gitter bei Anwendung von Spannung dazu, in das hexagonal dichtgepackte Gitter überzugehen. Die Methode zur Bestimmung dieses Bereichs soll nachfolgend ausführlicher beschrieben werden.Shaped workpieces are produced from the melt, these are cooled and then combined in one machined to such an extent that the cross-section is reduced by at least 5, preferably 10 to 80%, while the workpiece is at a temperature below the upper temperature of the Conversion range is. Preference is given to treating alloys in which the percentages of Nickel, cobalt and chromium are related in such a way that the sum of the percentages of nickel and cobalt divided by the percentage of chromium gives a value greater than 2.6. However, this can Value can also be 2.5 if elements such as manganese, aluminum, titanium, zirconium, copper and / or iron are included. It is also beneficial if the total content of the alloy is carbon, boron, Oxygen, nitrogen and beryllium does not exceed 0.1%. The conversion range specified here refers to a temperature range above which a face-centered cubic crystal lattice of the cobalt alloy is stable. Below the upper temperature of this range, the face-centered cubic tends to Lattice when voltage is applied to merge into the hexagonal close-packed lattice. the The method for determining this area is described in more detail below.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Produkt ist eine Legierung aus Kobalt, Nickel, Molybdän und Chrom in den angegebenen Verhältnissen und besteht im wesentlichen aus zwei Phasen: einer Grundmasse und mindestens 5 bis 70 Vol.-% und darüber, vorzugsweise 5 bis 50 VoI.-%, einer zweiten Phase feiner Plättchen, wobei die Phase der Grundmasse eine feste Lösung der Legierungsbestandteile mit kubisch flächenzentriertem Gitter ist und die Plättchen eine feste Lösung der Legierungsbestandteile mit hexagonal dichtgepacktem Gitter sind, wobei die Plättchen auf den [lll]-Flächen der Kristalle der Grundmasse verteilt sind. Die Plättchen haben jeweils eine Stärke von drei Atomradien (etwa 4,15 A) bis zu einem Mikron, vorzugsweise 0,002 bis 0,1 Mikron, wobei ihre Breite und Länge 5 bis 10 000 Mal größer ist als ihre Stärke. Die Plättchen sind etwa 0,01 bis 1 Mikron, vorzugsweise bis zu 0,5 Mikron voneinander entfernt. Viele Plättchen sind Zwillingsbildungen in ihrem hexagonal dichtgepackten Gitter, wobei die Hauptgleitebenen der Zwillinge etwa rechtwinkelig zu den Hauptgleitebenen der nicht als Zwillinge vorliegenden Bereiche verlaufen.The product obtained by the process according to the invention is an alloy of cobalt, nickel, Molybdenum and chromium in the given proportions and essentially consists of two phases: one Base mass and at least 5 to 70% by volume and above, preferably 5 to 50% by volume, of a second Phase of fine platelets, whereby the phase of the matrix is a solid solution of the alloy components with face-centered cubic lattice and the platelets are a solid solution of the alloy constituents hexagonal close-packed lattice, with the platelets on the [lll] faces of the crystals Basic mass are distributed. The platelets each have a thickness of three atomic radii (about 4.15 A) up to one micron, preferably 0.002 to 0.1 micron, their width and length being 5 to 10,000 times greater than theirs Strength. The platelets are about 0.01 to 1 micron, preferably up to 0.5 micron apart. Many platelets are twins in their hexagonal close-packed lattice, with the main planes of sliding of the twins approximately at right angles to the main planes of the non-twins Areas run.
Man nimmt an, daß die während der Verformung durch Spannung ausgelöste Bildung der Plättchen innerhalb dem kubisch flächenzentrierten Gitter der metastabilen Phase der Grundmasse für die bedeutsamen Verbesserungen der Eigenschaften des erfindungsgemäßen Produktes verantwortlich ist. Genauer gesagt, wurde festgestellt, daß ein Grenz-Umwandlungsbereich existiert, innerhalb und unterhalb dem das kubisch flächenzentrierte Gitter (das oberhalb dieses Bereichs vorkommt) durch die erwähnte Bearbeitung in das hexagonal dichtgepackte Gitter übergeführt werden kann, das die Festigkeit erzeugt.It is believed that the formation of the platelets caused by stress during deformation within the face-centered cubic lattice of the metastable phase of the matrix for the significant Improvements in the properties of the product according to the invention is responsible. More precisely, it has been found that a limit conversion region exists within and below which the cubic face-centered grids (which occur above this area) by the aforementioned processing into the Hexagonal close-packed grid can be transferred, which creates the strength.
Die erfindungsgemäßen Verformungsprodukte zeigen ungewöhnlich hohe Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur. Im einzelnen beträgt ihre Streckgrenze bei 0,2% Dehnung mindestens 11 200 kp/cm2 und erreicht bis etwa 24 600 kp/cm2. Ihre Einschnürung beträgt mindestens 3% und kann bis zu 75% betragen. Es ist zu bemerken, daß die Festigkeitseigenschaften der nach dem erfindungemäßen Verfahren hergestellten Produkte 3- bis 4mal so hoch sind wie die Festigkeitseigenschaften von Gußstücken aus dieser Legierung. Überdies behalten diese Produkte ihre Festigkeitseigenschaften in einem wesentlichen Ausmaß bei, nachdem man sie 100 Stunden lang Temperaturen von 650° C ausgesetzt hatte. Einige der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte behalten diese Eigenschaften sogar nach 100 Stunden bei 7600C bei.The deformation products according to the invention show unusually high strength properties at room temperature. Specifically, its yield point at 0.2% elongation is at least 11,200 kp / cm 2 and reaches up to about 24,600 kp / cm 2 . Their constriction is at least 3% and can be up to 75%. It should be noted that the strength properties of the products manufactured by the process according to the invention are 3 to 4 times as high as the strength properties of castings made from this alloy. In addition, these products retain their strength properties to a substantial extent after exposure to temperatures of 650 ° C for 100 hours. Some of the products produced by the process of this invention retain these properties even after 100 hours at 760 0 C at.
Diese Produkte sind außerordentlich gut zu gebrauchen bei hoher Temperatur und als Preßmatrizen für Metalle, wie Aluminium und Messing. Besonders ihre Warmfestigkeit und die Beibehaltung ihrer Warmfestigkeit gestattet das Strangpressen von Rotmessing, die mit üblichen warmverformten Werkzeugstahlformen bisher unmöglich war. Überdies sind diese Produkte ausreichend zäh (die minimale Kerbschlagzähigkeit nach C h a r ρ y beträgt 20,77 mkg), um als Kopf oder Brückenspritzgußform beim Strangpressen von Aluminium zu dienen, wo scharfe Ecken und unzulänglich gelagerte Dorne eine geringe Kerbschlagempfindlichkeit und Biegen ohne Bruch erforderlich machen. Die erfindungsgemäß hergestellten Produkte sind beständig gegenüber thermischer Beanspruchung, Oxydation und gewissen korrodierenden Stoffen, wie alkalischen und sauren Lösungen und eignen sich als Bauelemente, wie Träger, Matrizenhalter, Extruderpreßfutter und Extrusionspreßstempel; als Formen zum Heißschmieden und Prägen; als Heißmetallscheren; Stauchgesenke zur Warmformgebung in Pressen; und ähnliche Metallwaren. These products are extremely useful at high temperature and as press dies for metals such as aluminum and brass. Especially hers The extrusion of red brass, which was previously impossible with conventional hot-worked tool steel molds. Moreover, these products are sufficiently tough (the minimum notched impact strength according to C h a r ρ y is 20.77 mkg) to be used as a head or Bridge injection mold to serve in the extrusion of aluminum where sharp corners and inadequate mandrels in bearings require a low notch sensitivity and bending without breaking. the Products manufactured according to the invention are resistant to thermal stress, oxidation and certain corrosive substances, such as alkaline and acidic solutions and are suitable as building elements, such as Carrier, die holder, extruder press chuck and extrusion die; as molds for hot forging and Shape; as hot metal scissors; Upsetting dies for hot forming in presses; and similar metal goods.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man bevorzugt handelsüblich reine Elemente. Da während der Verarbeitung nur geringfügige Änderungen in den relativen Mengenverhältnissen der wesentlichen Elemente stattfinden, ist es möglich, von den Mengen der im Endprodukt angestrebten Bestandteile auszugehen. Man schmilzt die erforderlichen Mengen der Elemente in einem Ofen, der zumWhen carrying out the process according to the invention, preference is given to using commercially pure Elements. Since only minor changes in the relative proportions during processing of the essential elements take place, it is possible from the amounts sought in the final product Components to run out. The required quantities of the elements are melted in a furnace that is used for
Schmelzen von Legierungen im Temperaturbereich 1260—1815°C bestimmt ist und gießt die entstandene geschmolzene Masse in Formen oder Tiegel aus Graphit, Gußeisen, Kupfer oder Keramik. Der Guß kann in Luft, im Vakuum oder in inerter Atmosphäre erfolgen. Zum Gießen der geformten Werkstücke kann man Kokillen und Wachsausschmelzformen verwenden.Melting of alloys in the temperature range 1260-1815 ° C is determined and casts the resulting molten mass in molds or crucibles made of graphite, cast iron, copper or ceramic. The casting can be carried out in air, in a vacuum or in an inert atmosphere. Can be used to cast the shaped workpieces to use permanent molds and lost wax molds.
In einem besonderen Verfahren wird das Gemisch der Elemente in einem mit Magnesiumoxyd oder Siliziumdioxyd gefütterten offenen Induktionsofen geschmolzen und in Gußeisenformen gegossen. Zu Beginn werden die gewünschten Mengen Kobalt und Nickel geschmolzen und danach Molybdän, Chrom und gegebenenfalls die Hälfte der Siliziummenge zugegeben. In dieser Stufe gibt man nur eine solche Menge Silizium zu, die für die Verwendung als Desoxydationsmittel notwendig ist. Beim Vakuumschmelzen ist der Zusatz von Silizium in dieser Verfahrensstufe nicht erforderlich. Bei Verwendung von Silizium als Desoxydationsmittel erfolgt der Zusatz gerade vor dem Vergießen der Legierungsmasse. Zu dieser Zeit können auch andere Legierungszusätze erfolgen. So kann man Calciumsilizium, Ferrosilizium oder Ferromangan zusetzen, um die Legierung zu desoxydieren, oder man kann übliche Lunkerpulver verwenden, um die Porigkeit und Lunker in den gegossenen Werkstücken auf ein Minimum herabzudrücken. Man sollte Molybdän und Chrom in Form der billigeren Ferromolybdän- und Ferrochromlegierungen zusetzen. Jedoch sollte der Gesamtgehalt an Eisen, das teilweise erforderliches Nickel und Kobalt ersetzen kann, 6% nicht überschreiten. Mehr als 6% Eisen führen zu einer bedenklichen Verschlechterung der Produkteigenschaften, besonders hinsichtlich Spannungsbruch, und Korrosionsbeständigkeit gegenüber wäßrigen Säuren.In a special process, the mixture of elements in one with magnesium oxide or Silica-lined open induction furnace melted and poured into cast iron molds. At the start the desired amounts of cobalt and nickel are melted and then molybdenum, chromium and optionally half the amount of silicon added. At this stage there is only such an amount Silicon, which is necessary for use as a deoxidizer. In vacuum melting it is It is not necessary to add silicon in this process stage. When using silicon as a deoxidizer the addition takes place just before the casting of the alloy mass. At that time you can other alloy additions are also made. Calcium silicon, ferrosilicon or ferromanganese can be added, to deoxidize the alloy, or you can use conventional blowhole powder to remove the porosity and To reduce voids in the cast workpieces to a minimum. One should have molybdenum and Add chromium in the form of the cheaper ferro-molybdenum and ferro-chromium alloys. However, the Total iron content, which can partially replace required nickel and cobalt, does not exceed 6%. More than 6% iron leads to a serious deterioration in the product properties, especially with regard to stress fracture and corrosion resistance to aqueous acids.
Wie bereits erwähnt wurde, sollte die fertige Legierung die folgenden Bestandteile enthalten: 5 bis 40% Nickel, 7 bis 16% Molybdän, 13 bis 25% Chrom und mindestens 25% Kobalt. Die nach der Desoxydation verbliebene Menge an Silizium darf nicht mehr als 0,5% betragen. Die bevorzugte Legierung sollte nach Desoxydation höchstens 0,1% Silizium enthalten. Die Mengen an Chrom, Molybdän und Kobalt sind für das gewünschte Endprodukt kritisch. Sind die Prozentgehalte an Kobalt, Chrom und/oder Molybdän höher als die Maximalwerte, so wird die Legierung zu spröde, um bei Temperaturen innerhalb oder unterhalb des Umwandlungsbereichs bearbeitet zu werden. Liegen die Prozentgehalte an Molybdän und/oder Chrom unterhalb den angegebenen Minimalwerten, so spricht die Legierung nicht in angemessener Weise auf die Verformungshärtung an. Es ist auch herauszustellen, daß die Legierung nicht mehr als 0,05% Kohlenstoff, Bor, Sauerstoff, Stickstoff oder Beryllium enthalten darf, wobei der Gesamtgehalt an diesen Bestandteilen 0,1% nicht überschreiten darf. Größere Mengen als diese, besonders an Kohlenstoff, verursachen im allgemeinen Versprödung.As mentioned earlier, the finished alloy should contain the following ingredients: 5 to 40% nickel, 7 to 16% molybdenum, 13 to 25% chromium and at least 25% cobalt. The one after deoxidation the remaining amount of silicon must not be more than 0.5%. The preferred alloy should be after Deoxidation contain a maximum of 0.1% silicon. The amounts of chromium, molybdenum and cobalt are for that desired end product is critical. Are the percentages of cobalt, chromium and / or molybdenum higher than that? Maximum values, the alloy becomes too brittle to be at temperatures within or below the transformation range to be edited. Are the percentages of molybdenum and / or chromium below the given minimum values, the alloy does not adequately respond to deformation hardening on. It should also be pointed out that the alloy does not contain more than 0.05% carbon, boron, oxygen, May contain nitrogen or beryllium, the total content of these components not being 0.1% may exceed. Amounts greater than this, especially carbon, generally cause Embrittlement.
Die Legierung darf auch nicht mehr als 0,02% Wasserstoff, Schwefel und Phosphor enthalten. Mangan, Titan, Aluminium und Zirkon müssen auf maximal je 2% und insgesamt nicht mehr als 4% beschränkt sein. In der Tat verleiht die Gegenwart von Elementen, wie Mangan, Aluminium, Titan oder Zirkon bis zu den angegebenen Grenzen eine gewisse zusätzliche Härtung bzw. Verfestigung. Die Grenze für Kupfer beträgt etwa 6%. Mindestens etwa 1% Kupfer und bis zu etwa 5% Kupfer begünstigen die Verarbeitbarkeit, indem die Entstehung einer zweiten Phase an der Korngrenze eliminiert wird. Größere Mengen dieser Stoffe als die angegebenen beeinflussen nicht nur nachteilig die Eigenschaften der fertigen Legierung, sondern mindern auch die Verarbeitbarkeit durch Mechanismen wie Versprödung, Entstehung einer zweiten Phase an der Korngrenze usw.The alloy must also contain no more than 0.02% hydrogen, sulfur and phosphorus. Manganese, Titanium, aluminum and zirconium must be limited to a maximum of 2% each and not more than 4% in total. In fact, the presence of elements such as manganese, aluminum, titanium or zircon gives up to the specified limits a certain additional hardening or solidification. The limit for copper is about 6%. At least about 1% copper and up to about 5% copper favor the processability by the Creation of a second phase at the grain boundary is eliminated. Larger amounts of these substances than that not only adversely affect the properties of the finished alloy, but also reduce them also the processability through mechanisms such as embrittlement, emergence of a second phase at the Grain boundary etc.
Eine zweite mögliche Methode zur Legierung der Bestandteile und zur Herstellung von geformtenA second possible method of alloying the components and making shaped ones
ίο Werkstücken besteht darin, daß man das Gemisch zunächst vorschmilzt, dann die entstandene Legierung zu einem Pulver zerkleinert und schließlich das Pulver in das gewünschte geformte Werkstück überführt. Das Vorschmelzen kann Lichtbogenschmelzen und Induktionsschmelzen umfassen. Man kann die geschmolzene Masse zerstäuben, um die feinteilige Legierung zu erhalten. Die Pulver lassen sich weiter zerkleinern durch Vermählen in einer mit Stahl oder Tungstenkarbid ausgekleideten Anlage.ίο work pieces is that you get the mixture first premelted, then the resulting alloy is crushed to a powder and finally the powder in transferred the desired shaped workpiece. Premelting can include arc melting and induction melting include. One can atomize the molten mass to the finely divided alloy receive. The powders can be further crushed by grinding in a steel or tungsten carbide lined plant.
Die erhaltenen Pulver lassen sich leicht durch Kaltpressen in Stahlformen bei Drucken von etwa 1575 — 7870 kp/cm2 verformen. Es wird vorgezogen, die kaltgepreßten Werkstücke bei Temperaturen von 982—13700C 15 Minuten bis 6 Stunden in Gegenwart eines inerten Gases oder Wasserstoffs oder im Vakuumofen zu sintern. Man kann die Pulver auch in Graphitformen bei 1090—13100C unter Druckanwendung von 70 kp/cm2 und darüber verpressen.The powders obtained can easily be deformed by cold pressing in steel molds at pressures of about 1575-7870 kgf / cm 2. It is preferred to sinter the cold-pressed workpieces at temperatures of 982-1370 0 C for 15 minutes to 6 hours in the presence of an inert gas or hydrogen or in a vacuum oven. Can be the powders in graphite dies at 1090-1310 0 C by applying pressure of 70 kgf / cm 2 and pressing it.
Nach Ausformung der Werkstücke durch Gießen, Pressen oder anderswie werden sie durch Verformung gehärtet. Der Prozeß der Verformungshärtung umfaßt die Verringerung des Querschnitts des Werkstücks um 10—80% in dem Temperaturbereich, in dem nur die hexagonal dichtgepackte Phase oder die kubisch flächenzentrierte Phase und die hexagonal dichtgepackte Phase nebeneinander existieren. Zur Erzielung der Querschnittsverringerung kann man die üblichen Metallbearbeitungstechniken anwenden, wie Schmieden, Gesenksstauchen, Strangpressen, Walzen, Rohrreduzieren, Prägen, Ziehen, Pressen, Sprengbehandlung und Schlagbelastung. Eine geeignete Methode zur Verformung der Werkstücke ist das Gesenkstauchen. Die Gesenkstauchanlage kann eine 30-PS-Zweihammermaschine sein, wobei jedes Stauchgesenk eine 12- bis 20%ige Querschnittsverringerung erzeugt.After the workpieces have been shaped by casting, pressing or otherwise, they are formed by deformation hardened. The deformation hardening process involves reducing the cross section of the workpiece by 10-80% in the temperature range in which only the hexagonal close-packed phase or the cubic face-centered phase and the hexagonal close-packed phase coexist. To achieve the Reduction of the cross section one can use the usual metalworking techniques, such as forging, Die upsetting, extrusion, rolling, pipe reducing, embossing, drawing, pressing, blasting treatment and impact load. Die upsetting is a suitable method for deforming the workpieces. The die upsetting system can be a 30 horsepower two hammer machine, with each upsetting die one 12 to 20% reduction in cross-section generated.
Der Umwandlungsbereich ist in gewissem Maße von der besonderen Legierung abhängig und reicht von etwa 4300C bis etwa 9300C. Daraus geht hervor, daß die Verformungshärtung, die unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereichs, vorzugsweise unterhalb dem Umwandlungsbereich, durchgeführt werden muß, für die angegebenen Legierungen unterhalb 4300C sicher durchgeführt werden kann, ohne den Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verlassen. Jedoch gestatten höhere Temperaturen, die noch unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereichs liegen, größere Querschnittsverringerungen bei Anwendung einer bestimmten Kraft. Darum ist es wünschenswert, bei höheren Temperaturen zu härten. In der Tat kann die Bearbeitung einsetzen, während das Werkstück sich noch auf einer Temperatur oberhalb des Umwandlungsbereichs befindet und man läßt es bis zu mindestens 10% Querschnittsverringerung bei einer Temperatur des Werkstückes unterhalb der oberen Temperatur des Umwandlungsbereichs abkühlen. Man versteht, daß es nicht immer möglich ist, bei allen Legierungen, die in den angegebenen Bereich fallen, den Querschnitt um bis zu 80% bei einer besonderen Temp., besonders denThe conversion range depends to a certain extent on the particular alloy and ranges from about 430 0 C to about 930 0 C. This shows that the deformation hardening, which must be carried out below the upper temperature of the conversion range, preferably below the conversion range, for the specified alloys can be safely carried out below 430 ° C. without departing from the scope of the method according to the invention. However, higher temperatures, which are still below the upper temperature of the transformation region, allow greater reductions in cross-section when a certain force is applied. It is therefore desirable to harden at higher temperatures. Indeed, machining can commence while the workpiece is still at a temperature above the transition zone and allowed to cool to at least 10% reduction in area at a temperature of the workpiece below the upper temperature of the transition zone. It is understood that it is not always possible for all alloys that fall within the specified range to reduce the cross section by up to 80% at a particular temperature, especially the
niedrigeren Temp, zu verringern. Für diese Erfindung ist eine Verformungshärtung durch Querschnittsverringerung um mindestens 10% kritisch.lower temp, decrease. For this invention is deformation hardening by reducing the cross section by at least 10% is critical.
Die Abbildung zeigt als grafische Darstellung den Umwandlungsbereich gegen den Kobaltgehalt einer Legierung mit 20% Chrom, 10% Molybdän, 0,5% Silizium und Rest Nickel. Die Ergebnisse, aus denen die Punkte der Kurven erhalten wurden, zeigt die Tabelle A. Die Legierungen wurden gemäß den Beispielen 1 bis 3 behandelt. Der Umwandlungsbereich wurde durch Röntgenstrahlenbeugung ermittelt. Die Legierungen wurden unter strengen Bedingungen bei 21° C verformt und dann 24 bis 100 Stunden bei Temperaturen zwischen 370 und 1040° C wärmebehandelt. Röntgenbeugungsdiagramme wurden aufgenommen mit gefilterter CW6x-Strahlung vor und nach jeder Wärmebehandlung. Das Verhältnis /rder Intensität der [101]-Linie des hexagonal dichtgepackten Gitters zur [200]-Linie des kubisch flächenzentrierten Gitters wurde aus den Beugungsbildern bestimmt. Ein Ansteigen des Verhältnisses Ir zeigt an die Zunahme der hexagonal dichtgepackten Phase auf Kosten der kubisch flächenzentrierten Phase, während ein Abfall des Verhältnisses /rdie Zunahme der kubisch flächenzentrierten Phase auf Kosten der hexagonal dichtgepackten Phase anzeigt. Treten in der Abbildung die Symbole HCPm der Nähe eines Punktes bei einer besonderen Legierung auf, so zeigen sie an, daß das Intensitätsverhältnis während der Wärmebehandlung bei der angegebenen Temp, zunimmt (d. h. die Phase des hexagonal dichtgepackten Gitters ist die stabile Phase). Nähern sich die Symbole FCC (kubisch flächenzentriertes Gitter) einem Punkt der besonderen Legierung, so zeigen sie an, daß das Intensitätsverhältnis sich 0 nähert während der Wärmebehandlung bei der angegebenen Temperatur (d. h., die Phase des kubisch flächenzentrierten Gitters ist die stabile Phase). Die Symbole HCP+ FCC in der Nähe eines Punktes zeigen an, daß das Intensitätsverhältnis während der Wärmebehandlung im wesentlichen konstant bleibt (d. h., daß sowohl die kfc-Phase wie die HCP-Phase stabil sind).The figure shows as a graphic representation the conversion range against the cobalt content of an alloy with 20% chromium, 10% molybdenum, 0.5% silicon and the remainder nickel. The results, from which the points of the curves were obtained, are shown in Table A. The alloys were treated according to Examples 1 to 3. The conversion range was determined by X-ray diffraction. The alloys were deformed under severe conditions at 21 ° C and then heat-treated for 24 to 100 hours at temperatures between 370 and 1040 ° C. X-ray diffraction diagrams were recorded with filtered CW6x radiation before and after each heat treatment. The ratio of the intensity of the [101] line of the hexagonal close-packed grating to the [200] line of the face-centered cubic grating was determined from the diffraction images. An increase in the ratio Ir indicates the increase in the hexagonal close-packed phase at the expense of the face-centered cubic phase, while a decrease in the ratio / r indicates the increase in the face-centered cubic phase at the expense of the hexagonal close-packed phase. If the symbols HCPm appear near a point in a particular alloy in the figure, they indicate that the intensity ratio increases during the heat treatment at the specified temperature (ie the phase of the hexagonal close-packed lattice is the stable phase). As the FCC (face centered cubic lattice) symbols approach a point on the particular alloy, they indicate that the intensity ratio is approaching 0 during heat treatment at the specified temperature (ie, the phase of the face centered cubic lattice is the stable phase). The symbols HCP + FCC near a point indicate that the intensity ratio remains essentially constant during the heat treatment (ie that both the kfc phase and the HCP phase are stable).
Die Werte der Tabelle A zeigen, daß die 0,2-Grenze von Legierungen, die bei Temperaturen in der Nähe oder unterhalb des Umwandlungsbereichs bearbeitet wurden, auf über 11 200 kg/cm2 ansteigt und dann etwa 4mal so groß ist wie die 0,2-Grenze von Legierungen im gegossenen Zustand. Die verschlüsselten Zahlenpunkte in Tabelle A sind bei ihren entsprechenden Verformationstemperaturen im Diagramm aufgetragen. In gesteuerten Bearbeitungsversuchen bei erhöhten Temperaturen wurde die Temperatur von Stangen mit einem Anfangsdurchmesser 1,016 cm vor und nach Gesenkstauchen gemessen. Die Verformationstemperatur (Td) ist als das arithmetische Mittel aus der Temperatur vor und nach dem Gesenkstauchen definiert.The values in Table A show that the 0.2 limit of alloys processed at temperatures near or below the transformation range increases to over 11 200 kg / cm 2 and is then about 4 times as large as the 0, 2 limit of alloys in the as-cast state. The coded numerical points in Table A are plotted in the diagram at their corresponding deformation temperatures. In controlled machining tests at elevated temperatures, the temperature of bars with an initial diameter of 1.016 cm was measured before and after die upsetting. The deformation temperature (Td) is defined as the arithmetic mean of the temperature before and after die upsetting.
4 5
4th
Wie bereits erwähnt, besteht die erfindungsgemäß hergestellte Legierung im wesentlichen aus zwei Phasen, einer Phase der Grundmasse mit kubisch flächenzentriertem Gitter und aus 5 bis 70 Vol.-% einer zweiten Phase von feinen Plättchen mit hexagonal dichtgepacktem Gitter, wobei die zweite Phase auf den [lll]-Ebenen der Kristalle der Phase der Grundmasse verteilt ist. Um die Gegenwart dieser Phasen, ihre Mengen und ihre Lage zu bestimmen, kann man die einschlägig bekannten Techniken anwenden, die in »Transmission Electron Microscopy of Metals«, G. Thomas, (1962) John Wiley, New York, beschrieben sind. So kann man sich der üblichen Analyse von Röntgenbeugungsbildern bei Legierungen mit bis zu etwa 20% Nickel, oder der elektronenoptischer Methoden bedienen, wobei die Proben sehr dünn sein müssen, um einen Durchgang des Elektronenstrahls durch die Proben zu gestatten.As already mentioned, the alloy produced according to the invention consists essentially of two Phases, a phase of the matrix with a face-centered cubic lattice and from 5 to 70% by volume of one second phase of fine platelets with hexagonal close-packed lattice, the second phase on the [lll] planes of the crystals of the phase of the matrix is distributed. To the presence of these phases, theirs To determine quantities and their location, one can use the relevant known techniques described in Transmission Electron Microscopy of Metals, G. Thomas, (1962) John Wiley, New York are. So you can look at the usual analysis of X-ray diffraction patterns for alloys with up to about 20% nickel, or using electron-optical methods, the samples being very thin must to allow passage of the electron beam through the samples.
Im einzelnen läßt sich bei Legierungen mit über etwa 45% Kobalt die spannungsinduzierte Entstehung von hexagonal dichtgepackten Plättchen bei Raumtemp. mit Hilfe der üblichen Röntgenstrahlenbeugungstechniken überwachen. Das Verhältnis Ir der Intensität der [101]-Linie des hexagonal dichtgepackten Gitters zu derjenigen der [200]-Linie des kubisch flächenzentrierten Gitters ist ein quantitatives Maß für die in einer verformten Legierung entstandene Menge hexagonal dichtgepackte Phase. Die Werte der Tabelle B zeigen, daß die Zunahme einer 0,2-Grenze einer Legierung während Verformung bei Raumtemperatur von einer sprunghaften Zunahme der Menge an entstandener hexagonal dichtgepackter Phase begleitet ist, wie durch das Intensitätsverhältnis Ir ausgedrückt wird. Die Intensitäten zur Berechnung der in Tabelle B angegebenen Werte für Ir wurden aus Röntgenbeugungsbildern ermittelt, die mit gefilterter CrKa-Strahlung angenommen wurden.In the case of alloys with more than 45% cobalt, the stress-induced formation of hexagonal close-packed platelets can be seen at room temperature. monitor using standard x-ray diffraction techniques. The ratio Ir of the intensity of the [101] line of the hexagonal close-packed lattice to that of the [200] line of the face-centered cubic lattice is a quantitative measure of the amount of hexagonal close-packed phase formed in a deformed alloy. The values in Table B show that the increase in a 0.2 limit of an alloy during deformation at room temperature is accompanied by a sharp increase in the amount of hexagonal close-packed phase formed, as expressed by the intensity ratio Ir . The intensities for calculating the values for Ir given in Table B were determined from X-ray diffraction images which were assumed with filtered CrKa radiation.
Bei Legierungen mit weniger als etwa 45% Kobalt wurde die Gegenwart von hexagonal dichtgepackter Phase mit Hilfe der hochempfindlichen Techniken der Elektronenmikroskopie und Elektronenbeugung bestimmt. Diese Techniken kann man verwenden zur Bestimmung der spannungsinduzierten Bildung in allen erfindungsgemäß hergestellten Legierungen. Die Proben wurden elektrolytisch abgeätzt, um sie mit Hilfe eines aus einem Fenster austretenden Elektronenstrahls nach G. Thomas (SS. 153—155 seines Buches) oder nach der »jet cupping«-Methode von P. R. S t r u 11, Res. Sei. Inst. 32,411,1961, durchstrahlen zu können.For alloys with less than about 45% cobalt, the presence of hexagonal became more close-packed Phase determined using the highly sensitive techniques of electron microscopy and electron diffraction. These techniques can be used to determine the stress-induced formation in all alloys produced according to the invention. The samples were electrolytically etched to help them an electron beam emerging from a window according to G. Thomas (pp. 153-155 of his book) or according to the "jet cupping" method of P. R. S t r u 11, Res. Sci. Inst. 32,411,1961.
Elektronenmikroskopische Aufnahmen und Elektronenbeugungsbilder wurden von kleinen Bereichen imElectron micrographs and electron diffraction images were taken from small areas in the
609 526/142609 526/142
Inneren von Körnern unter strengen Bedingungen verformter Legierungen aufgenommen. Die Elektronenbeugungsbilder bestanden aus der Überlagerung von Einkristallbeugungsbildern von kubisch flächenko'nzentrierten Körnern und den Einkristallbeugungsbildern der hexagonal dichtgepackten Plättchen auf einem oder mehreren der vier Sätze von (lll)-Ebenen des kubisch flächenzentrierten Korns. Die Beugungsspektren zeigten auch die Gegenwart von Zwillingslamellen innerhalb vieler hexagonal dichtgepackter Plättchen an, wobei die Hauptgleitebenen der Zwillinge etwa einen rechten Winkel zu den Hauptgleitebenen der nicht als Zwillinge vorliegenden Bereiche bilden.Inside of grains taken up under severe conditions of deformed alloys. The electron diffraction patterns consisted of the superposition of single crystal diffraction patterns of cubic area-centered ones Grains and the single crystal diffraction patterns of the hexagonal close-packed platelets on one or more of the four sets of (III) planes of the face-centered cubic grain. The diffraction spectra also indicated the presence of twin lamellae within many hexagonal close-packed platelets, the main gliding planes of the twins being approximately at right angles to the main gliding planes of the not as Twins form present areas.
Messungen der Stärke der hexagonal dichtgepackten Plättchen und des mittleren Abstandes zwischen den Plättchen erhielt man mit Hilfe von Elektronenmikroskopaufnahmen Das Prozentvolumen der durch Spannung ausgelösten Umwandlung der hexagonal dichtgepackten Phase wurde durch Flächenanalyse der Elektronenmikroskopaufnahmen ermittelt. Beispielsweise wurde eine Legierung mit 34,5% Kobalt, 35% Nickel, 2% Chrom, 10% Molybdän und 0,5% Silizium bei Raumtemp. 80% gewalzt. Flächenanalysen von Elektronenmikroaufnahmen einer Probe dieser Legierung zeigten die Gegenwart von etwa 30 Vol.-% hexagonal dichtgepackter Phasen. Die Durchschnittsstärke der hexagonal dichtgepackten Plättchen betrug 300 Angstöm-Einheiten, der mittlere Abstand der Plättchen 1400 Angström-Einheiten. Die Probe (Meßlänge : Durchmesser = 4 :1) hatte folgende mechanische Eigenschaften:Measurements of the thickness of the hexagonal close-packed platelets and the mean distance between the Platelets were obtained with the aid of electron microscope photographs. The percent volume caused by tension The conversion of the hexagonal close-packed phase induced was determined by area analysis of the Electron microscope images determined. For example, an alloy with 34.5% cobalt, 35% Nickel, 2% chromium, 10% molybdenum and 0.5% silicon at room temperature. 80% rolled. Area analyzes of Electron micrographs of a sample of this alloy showed the presence of about 30% by volume hexagonal close-packed phases. The average thickness of the hexagonal close-packed platelets was 300 angstrom units, the mean distance between the plates 1400 angstrom units. The sample (measuring length : Diameter = 4: 1) had the following mechanical properties:
Zugfestigkeit
0,2% Streckgrenze
% Einschnürung
% Dehnungtensile strenght
0.2% yield strength
% Constriction
% Strain
17 600 kp/cm2
16 000 kp/crn*
57
7,717 600 kgf / cm2
16,000 kp / crn *
57
7.7
Es wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen verformungsgehärteten Mehrphasenlegierungen 5 bis 70 Vol.-% hexagonal dichtgepackte Plättchen enthalten.It has been found that the strain hardened multiphase alloys of the invention 5 to Contains 70% by volume of hexagonal close-packed platelets.
Zusammenhang zwischen Verformungshärtung Spannungsinduzierter Bildung von hexagonaldichtgepackter Phase bei Verformung bei 21°C.Relationship between deformation hardening and stress-induced formation of hexagonal close-packed Deformation phase at 21 ° C.
Legierungszusammensetzung:Alloy Composition:
49,5% Co, 20% Ni, 20% Cr, 10% Mo, 0,5% Si.
Behandlung vor Verformung bei 21°C:49.5% Co, 20% Ni, 20% Cr, 10% Mo, 0.5% Si.
Treatment before deformation at 21 ° C:
Gesenkstauchung 60% bei 885°C.Die compression 60% at 885 ° C.
Zur Erläuterung der besonderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die folgenden Beispiele angeführt. In diesen werden verschiedene Kennzahlen der Eigenschaften wiedergegeben. Falls nicht anders angegeben, wurden diese Daten nach den ASTM-Testmethoden unter Verwendung von Standard ASTM-Testproben erhalten.The following are used to explain the particular embodiments of the method according to the invention Examples given. Various key figures for the properties are shown in these. If unless otherwise specified, these data were obtained according to ASTM test methods using Standard ASTM test samples obtained.
Eine Beschickung von 24,9 kg mit 49,5% Kobalt, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,5% Silizium, 20% Nickel wurde in einem offenen Kohlenlichtbogenofen (mit saurem Ofenfutter) geschmolzen und in eine Gußeisenform 10x10 cm mit einer Verjüngung auf 6,35 χ 6,35 cm am Boden und einer Länge von 22,9 cm gegossen, die einen Sandsteiger von etwa 10 cm Höhe hatte. Zuerst wurden Kobalt und Nickel geschmolzen und Chrom,A load of 24.9 kg with 49.5% cobalt, 10% molybdenum, 20% chromium, 0.5% silicon, 20% nickel was melted in an open coal arc furnace (with acid furnace lining) and placed in a cast iron mold 10x10 cm with a taper to 6.35 χ 6.35 cm poured at the bottom and a length of 22.9 cm, which had a sand caster about 10 cm high. First cobalt and nickel were melted and chromium,
ίο Molybdän, die Hälfte des Siliziums und 42,5 g von Ferromangan und die gleiche Menge Ferrosilizium zugegeben. Bevor das Metall direkt in die Form gegossen wurde, wurde der Rest des Siliziums zugegeben. Die Gießtemperatur betrug 1640° C. Die chemische Analyse zeigte, daß der Gehalt an Kobalt, Nickel, Molybdän und Chrom um höchstens 2% von der zugegebenen Menge abwich. Die fertige Legierung enthielt 0,3% Silizium. Der Gußblock war ausreichend kalt, um nach einer halben Stunde der Form entnommen zu werden, und wurde danach mit Wasser abgeschreckt.ίο molybdenum, half of the silicon and 42.5 g of Ferromanganese and the same amount of ferrous silicon are added. Before the metal directly into the mold was poured, the remainder of the silicon was added. The casting temperature was 1640 ° C. The chemical analysis showed that the content of cobalt, nickel, molybdenum and chromium by at most 2% from the added amount differed. The finished alloy contained 0.3% silicon. The ingot was sufficient cold to be removed from the mold after half an hour and was then quenched with water.
Ein Preßbolzen von 5,8 cm Durchmesser und 11,4 cmA press bolt 5.8 cm in diameter and 11.4 cm
Länge wurde aus dem Boden des Gußblockes gearbeitet unter Verwendung üblicher Hartmetallwerkzeuge für unterbrochene Zerspannung und dieser in einer 360-t-Presse verpreßt bei einer Temperatur von 1260° C und einem Reduktionsverhältnis 8:1. Als Schmiermittel verwandte man Quarzglas. Der Stab wurde weiter homogenisiert durch 1 stündige Wärmebehandlung bei 1200°C. Danach war der Stab durch Gesenkstauchen um 60% verformt. Als Stauchmaschine verwandte man eine solche mit zwei Hammern und einer Antriebsleistung von 30 PS. Der verformte Stab wurde nach dem Verlassen der Stauchmaschine mit Wasser abgeschreckt. Bei der Korngrößenbestimmung ergab sich die Korngröße im homogenisierten Stab entsprechend 10 bis 8 ASTM-Zahlen.Length was machined from the bottom of the ingot using standard hard metal tools for interrupted machining and this pressed in a 360-ton press at a temperature of 1260 ° C and a reduction ratio of 8: 1. Quartz glass was used as a lubricant. The staff grew wider homogenized by 1 hour heat treatment at 1200 ° C. After that, the rod was swaged by swaging deformed by 60%. The upsetting machine used was one with two hammers and one drive power of 30 hp. The deformed rod was quenched with water after leaving the upsetting machine. When determining the grain size, the grain size in the homogenized rod was obtained according to 10 up to 8 ASTM numbers.
Die Verformungshärtung des Werkstückes erfolgte dann durch Erwärmen der geschliffenen Stäbe von 15,24 cm Länge und dem Durchmesser 1,27 — 2,22 cm in einem elektrischen Ofen auf die in der Tabelle 1 angegebene Temperatur und anschließendes Gesenkstauchen. Jeder Satz Stauchgesenke gestattet eine Querschnittsverringerung von 12 bis 20%. Während der Formveränderungen wurde der Stab in den Ofen gebracht. Nach der letzten Querschnittsverringerung wurde der Draht mit Wasser auf Raumtemperatur abgeschreckt.The deformation hardening of the workpiece was then carried out by heating the ground rods from 15.24 cm in length and 1.27 - 2.22 cm in diameter an electric furnace to the temperature given in Table 1, followed by die upsetting. Each set of swage dies allows for a 12 to 20% reduction in cross section. During the Changes in shape, the rod was placed in the oven. After the last reduction in cross section the wire was quenched to room temperature with water.
Der Stab wurde dann geschnitten und zu Proben für die Bestimmung der Zugfestigkeit zerkleinert. Es wurde die 0,2%-Grenze Zugfestigkeit und Einschnürung ermittelt. Die Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften bei Raumtemperatur und die bei verschiedenen Verformungstemperaturen erhaltenen Verformungsgrade, verglichen mit den Eigenschaften im Gußzustand und von solchen Proben, die oberhalb dem Umwandlungsbereich bearbeitet wurden. The rod was then cut and crushed into specimens for determination of tensile strength. It was the 0.2% limit tensile strength and necking is determined. Table 1 shows the properties at Room temperature and the degrees of deformation obtained at different deformation temperatures, compared to as-cast properties and those samples machined above the transformation range.
Das Vorgehen von Beispiel 1 wurde wiederholt mit einer Beschickung von 24,9 kg mit 34,5% Kobalt, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,5% Silizium und 35% Nickel. Die erhaltenen Daten sind in der Tabelle 2 aufgeführt.The procedure of Example 1 was repeated with a load of 24.9 kg containing 34.5% cobalt, 10% Molybdenum, 20% chromium, 0.5% silicon and 35% nickel. The data obtained are shown in Table 2.
Beispiel 1 wurde wiederholt mit einer Beschickung von 24,9 kg mit 59,5% Kobalt, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,5% Silizium und 10% Nickel. Die erhaltenen Eigenschaften sind in der Tabelle 3 aufgeführt.Example 1 was repeated with a load of 24.9 kg containing 59.5% cobalt, 10% molybdenum, 20% Chromium, 0.5% silicon and 10% nickel. The properties obtained are shown in Table 3.
1111th
Physikalische Eigenschaften von verformungsgehärteten Werkstücken gemäß der Erfindung, im Vergleich zu anderen Werkstücken.Physical properties of deformation hardened workpieces according to the invention, compared to other workpieces.
Legierungszusammensetzung:Alloy Composition:
49,5% Co, 10% Mo, 20% Cr, 0,5% Si, 20% Ni.49.5% Co, 10% Mo, 20% Cr, 0.5% Si, 20% Ni.
Verformungstemp.
("C)*) und Verformungsgrad (%)Deformation temp.
("C) *) and degree of deformation (%)
0,2-Grenze kp/cm-'0.2 limit kp / cm- '
Zug-Train-
fcstigkeitskill
kp/cm2 kp / cm 2
Einschnürung Constriction
Gießling**)Casting **)
21 -10%
20%
40%
60%21 -10%
20%
40%
60%
-20%-20%
40%40%
46%
-20%46%
-20%
40%40%
52%
- 20%52%
- 20%
40%40%
60%
-10%.60%
-10%.
20%20%
40%40%
60%**)60% **)
80%
-60%80%
-60%
-60%-60%
3 160 12 100 15 0003,160 12 100 15,000
17 80017 800
18 900 11 800 15 300 15 70018 900 11 800 15 300 15 700
11 500 15 700 15 60011 500 15 700 15 600
12 40012 400
13 400 13 500 11400 13 900 12 900 15 200 17 100 11 00013 400 13 500 11400 13 900 12 900 15 200 17 100 11 000
5 3405 340
5 200 13 900 17 100 19 800 24 400 13 5005 200 13 900 17 100 19 800 24 400 13 500
16 60016 600
17 90017 900
13 10013 100
16 70016 700
17 50017 500
14 10014 100
15 700 14 30015 700 14 300
12 700 14 60012 700 14 600
14 30014 300
16 10016 100
18 20018 200
13 30013 300
15 70015 700
34 28 29 13 834 28 29 13 8
36 10 1636 10 16
25 24 21 41 15 2625 24 21 41 15 26
5454
2525th
3535
Die Werte in Anführungszeichen geben die TemperaturThe values in quotation marks indicate the temperature
vor der Verformung an.before deformation.
1 Stunde bei 1200°C wärmebehandelt und mit Wasser abgeschreckt.Heat-treated for 1 hour at 1200 ° C and with water deterred.
Ebenfalls 3 Stunden bei 4300C wärmebehandelt.Also heat-treated at 430 ° C. for 3 hours.
a) Oberhalb des Umwandlungsbereiches. Tabelle IIa) Above the conversion area. Table II
4545
Physikalische Eigenschaft von gemäß der Erfindung verformungsgehärteten Werkstücken, im Vergleich zu anderen Werkstücken.Physical property of workpieces hardened according to the invention, compared to other workpieces.
Legierungszusammensetzung:Alloy Composition:
34,5% Co, 10% Mo, 20% Cr1 0,5% Si, 35% Ni.34.5% Co, 10% Mo, 20% Cr 1 0.5% Si, 35% Ni.
Verformungstemp.
(0C)") und Verformungsgrad (°/o)Deformation temp.
( 0 C) ") and degree of deformation (° / o)
0,2-Grenze
kp/cm2 0.2 limit
kp / cm 2
Zugfestigkeit
kp/cm2 tensile strenght
kp / cm 2
Einschnürung (°/) Constriction (° /)
»820«"820"
»950«"950"
885**)885 **)
»1090« -60%»1090« -60%
-40%-40%
60%60%
-60%-60%
9 5009 500
7 360
9 8207 360
9 820
8 4208 420
10 50010 500
10 800
13 500
10 70010 800
13 500
10 700
1717th
56
17
5856
17th
58
*) Die Werte in Anführungszeichen geben die Temperatur*) The values in quotation marks indicate the temperature
vor der Verformung an.
**) Oberhalb des Umwandlungsbereiches.before deformation.
**) Above the conversion area.
Legierungszusammensetzung:Alloy Composition:
59,5% Co, 10% Mo, 20% Cr, 0,5% Si, 10% Ni.59.5% Co, 10% Mo, 20% Cr, 0.5% Si, 10% Ni.
40 Verformungstemp.
("C)*) und Verformungsgrad (%) 40 deformation temp.
("C) *) and degree of deformation (%)
0,2 Grenze
kp/cm2 0.2 limit
kp / cm 2
Zugfestigkeit
kp/cm2 tensile strenght
kp / cm 2
Einschnürung (%)Constriction (%)
Gießling 3 300 4 640 30Cast 3 300 4 640 30
21 -10% 16 400 18 900 421 -10% 16 400 18 900 4
20% 17 700 19 900 5,520% 17 700 19 900 5.5
40% 18 700 23 500 5,540% 18 700 23 500 5.5
770***) -20% 13500 15 100 39
»930«770 ***) -20% 13500 15 100 39
"930"
885 -25% 8 440 11 600 20885 -25% 8 440 11 600 20
»1090« 60% 13 600 15 000 25»1090« 60% 13 600 15 000 25
996**) -60% 5 340 11200 38
»1200«996 **) -60% 5 340 11 200 38
"1200"
*) Die Werte in Anführungszeichen geben die Temperatur*) The values in quotation marks indicate the temperature
vor der Verformung an.
**) Oberhalb des Umwandlungsbereiches.
***) 60% gesenkgestaucht bei 996°C vor Verformung bei
774°Cbefore deformation.
**) Above the conversion area.
***) 60% die-upset at 996 ° C before deformation at 774 ° C
Das Gemisch von Beispiel 1 (49,5% Kobalt, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,5% Silicium und 20% Nickel) wurde in einem offenen Lichtbogenofen geschmolzen und in Sandformen zu Stäben von 3,175 cm 0 und 15,24 cm Länge gegossen. Die Stäbe wurden auf 1,27 cm 0 und 15,24 cm Länge bearbeitet. Sie wurden bei 885° C gesenkgestaucht (die Temperatur vor der Deformation betrug 1066° C), indem der Querschnitt um 60% verringert wurde. Dann wurde mit einer 60-PS-Gesenkstauchmaschine bei Raumtemperatur (21° C) der Querschnitt um 60% verringert.The mixture of Example 1 (49.5% cobalt, 10% molybdenum, 20% chromium, 0.5% silicon and 20% nickel) was melted in an open arc furnace and placed in sand molds into bars of 3.175 cm 0 and Cast 15.24 cm in length. The rods were machined to 1.27 cm and 15.24 cm in length. They were at 885 ° C die-upset (the temperature before deformation was 1066 ° C) by reducing the cross-section by 60% was reduced. The cross-section was then made with a 60 horsepower die upsetting machine at room temperature (21 ° C) decreased by 60%.
Aus den erhaltenen Stäben wurden Proben geschnitten, die Temperaturen von 370, 430 und 650°C bis zu 100 h ausgesetzt und bei Raumtemperatur untersucht wurden. Die Fähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Werkstücke, ihre Raumtemperaturfestigkeitseigenschaften in einem wesentlichen Maße beizubehalten, geht aus der Tabelle 4 hervor. Die Tatsache, daß das Röntgenstrahlenintensitätsverhältnis während verlängerter Wärmebehandlung bei 370 und 430°C im wesentlichen konstant bleibt, zeigt an, daß die /■/CP-Phase in dieser Legierung nicht wesentlich zunimmt, obwohl sogar bei diesen Temperaturen die stabile Struktur 100% HCP-Phase ist. In der Feinstruktur der bei Raumtemperatur unter strengen Bedingun-Samples were cut from the rods obtained at temperatures of 370, 430 and 650 ° C up to 100 h and examined at room temperature. The ability of the manufactured according to the invention Workpieces to maintain their room temperature strength properties to a significant extent, can be seen from table 4. The fact that the X-ray intensity ratio during prolonged Heat treatment at 370 and 430 ° C remains essentially constant, indicates that the / ■ / CP phase not essential in this alloy increases although even at these temperatures the stable structure is 100% HCP phase. In the fine structure which at room temperature under strict conditions
gen verformten Proben bleibt die Plättchenform nach verlängerter Behandlung bei Temperaturen unterhalb 6500C überwiegend erhalten. Bei 370 und 427°C bleibt die Plättchenform in der Legierung, deren Eigenschaften in Tabelle 4 bei mindestens 100 h Behandlung wiedergegeben sind, erhalten. Bei 6500C bleibt die Plättchenform mehr als 10 h, aber weniger als 100 h in einer Legierung, die bei Raumtemperatur 60% verformt wurde, erhalten.gen deformed samples, the platelets form is predominantly obtained after prolonged treatment at temperatures below 650 0 C. At 370 and 427 ° C., the platelet shape is retained in the alloy, the properties of which are shown in Table 4 after treatment for at least 100 hours. At 650 ° C., the platelet shape is retained for more than 10 hours but less than 100 hours in an alloy that has been deformed 60% at room temperature.
So die Plättchenform erhalten bleibt, verringert sich nicht die Festigkeit der Legierung. Findet eine übermäßige Zunahme der HCP-Phase bei erhöhten Temperaturen statt, was durch ein wesentliches Ansteigen des Intensitätsverhältnisses angezeigt wird, so werden die Plättchen kugelig weichgeglüht, und es entstehen neue gleichachsige Körner von HCP-Phase. Bei der in der Tabelle 4. angeführten Legierung ist das Verschwinden der Plättchen durch Weichglühen und die Zunahme an gleichachsigen Körnern von einer Abnahme der Streckgrenze von etwa 21 100 auf 14 100 kp/cm2 begleitet.If the platelet shape is retained, the strength of the alloy is not reduced. If there is an excessive increase in the HCP phase at elevated temperatures, which is indicated by a substantial increase in the intensity ratio, the platelets are soft annealed into spheres, and new equiaxed grains of HCP phase are produced. In the case of the alloy listed in Table 4, the disappearance of the platelets due to soft annealing and the increase in equiaxed grains are accompanied by a decrease in the yield strength from about 21,100 to 14,100 kp / cm 2 .
*) Streifungen in FCC-Körnern auf Grund der spannungsinduzierten Entstehung von WCP-Plättchen während Deformation bei Raumtemperatur ist noch in optischer Feinstruktur nach Hitzebehandlung vorhanden. ··) Weichglühen der HCP-Plättchen und Zunahme an gleichachsigen WCP-Körnem zeigt die optische Feinstruktur an.*) Striations in FCC grains due to the stress-induced formation of WCP platelets during deformation at room temperature is still present in an optical fine structure after heat treatment. ··) Soft annealing of the HCP platelets and an increase in equiaxed WCP grains indicate the optical fine structure.
Das Gemisch von Beispiel 2 (34,5% Kobalt, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,5% Silizium und 35% Nickel) wurde in einem offenen Lichtbogenofen geschmolzen und in Sandformen zu Stäben von 3,175 cm Durchmesser und 15,24 cm Länge gegossen. Sie wurden auf 2,54 cm Durchmesser und 15,24 cm Länge verformt und dann bei 885° C unter 60% Querschnittsverringerung und dann bei Raumtemperatur unter Verringerung des Querschnitts um 60% in einer 30-PS-Gesenkstauchmaschine bearbeitet.The mixture of example 2 (34.5% cobalt, 10% molybdenum, 20% chromium, 0.5% silicon and 35% nickel) was melted in an open arc furnace and sanded into bars 3.175 cm in diameter and cast 15.24 cm in length. They were deformed to 2.54 cm in diameter and 15.24 cm in length and then at 885 ° C. with a 60% reduction in cross section and then at room temperature with a reduction in the Cross-section machined by 60% in a 30 HP die upsetting machine.
Die erhaltenen Stäbe wurden zu Proben geschnitten, Temperaturen von 370, 430 und 6500C bis zu 100 Stunden ausgesetzt und untersucht. Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Werkstücke, ihre Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und 6800C beizubehalten, geht aus der Tabelle 5 hervor.The rods obtained were cut into samples, exposed to temperatures of 370, 430 and 650 ° C. for up to 100 hours and examined. The ability of the workpieces according to the invention to maintain their strength properties at room temperature and 680 ° C. is shown in Table 5.
Legierungszusammensetzung:Alloy Composition:
34,5% Co, 10% Mo, 20% Cr, 0,5% Si, 35% Ni.34.5% Co, 10% Mo, 20% Cr, 0.5% Si, 35% Ni.
Die Tabellen 6 und 7 fassen die Versuche 6 bis 21 zusammen. Alle Legierungen wurden zuerst wie in Beispiel 1 gegossen. Sie wurden zu Werkstücken geformt und dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt und wie in Beispiel 1 geprüft.Tables 6 and 7 summarize tests 6 to 21. All alloys were first made as in Example 1 cast. They were shaped into workpieces and then according to the invention Treated procedure and tested as in Example 1.
Tabelle 6 zeigt die Legierungszusammensetzung jedes Beispiels, sowie die Behandlung, der man die Formstükke nach dem Gießen aussetzte. Tabelle 7 zeigt die physikalischen Eigenschaften der verformungsgehärteten Werkstücke gemessen bei Raumtemperatur im Vergleich zu den gegossenen Werkstücken. So würde Versuch 6 auf das verformungsgehärtete Werkstück passen, während Versuch 6A dem gegossenen Vergleichswerkstück entspricht.Table 6 shows the alloy composition of each example and the treatment given to the fittings suspended after pouring. Table 7 shows the physical properties of the strain hardened Workpieces measured at room temperature compared to the cast workpieces. So would Test 6 will fit the strain hardened workpiece, while Test 6A will fit the comparative cast workpiece is equivalent to.
Versuch LegierungszusammensetzungAlloy composition experiment
Co Mo Cr SiCo Mo Cr Si
NiNi
Temperatur vor
der Verformung
0CTemperature before
the deformation
0 C
Verformungsgrad, %Degree of deformation,%
*) Enthält auch 5% Eisen.
**) Enthält auch 5% Kupfer und 0,2% Zirkonium.*) Also contains 5% iron.
**) Also contains 5% copper and 0.2% zirconium.
Dieses Beispiel erläutert, wie wichtig es ist, die Kohlenstoff menge im Legierungsgemisch zu begrenzen. Ein Legierungsgemisch aus etwa 34,5% Kobalt, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,5% Silizium, 34,5% Nickel und 0,38% Kohlenstoff wurde in einem offenen Induktionsofen geschmolzen und in eine Graphitform gegossen. Die V-Kerbschlagzähigkeit nach C h a r ρ y des Gußkörpers betrug < 0,692 mkp. "This example explains how important it is to limit the amount of carbon in the alloy mixture. An alloy mixture of about 34.5% cobalt, 10% molybdenum, 20% chromium, 0.5% silicon, 34.5% nickel and 0.38% carbon was melted in an open induction furnace and placed in a graphite mold poured. The V-notch impact strength according to C h a r ρ y of the cast body was <0.692 mkp. "
Nach 4 h Lösungsglühen bei 12050C brach ein Barren der Legierung beim Strangpressen bei 12050C unter Anwendung eines Verformungsverhältnisses 8 :1.After 4 hours of solution heat treatment at 1205 ° C., an ingot of the alloy broke during extrusion at 1205 ° C. using a deformation ratio of 8: 1.
Andererseits wurde das Legierungsgemisch des Beispiels 22 (34,5% Kobalt, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,5% Silizium, 35% Nickel und nur 0,04% Kohlenstoff) auf gleiche Weise zu einem Barren verformt. Seine V-Kerbschlagzähigkeit nach C h a r ρ y betrug > 16,6 mkp.On the other hand, the alloy mixture of Example 22 (34.5% cobalt, 10% molybdenum, 20% Chromium, 0.5% silicon, 35% nickel and only 0.04% carbon) into an ingot in the same way deformed. Its V-notch impact strength according to C h a r ρ y was> 16.6 mkp.
Beispiele 8 und 9Examples 8 and 9
Im Beispiel 23 wurde ein Legierungsgemisch aus 35% Nickel, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,1% Silizium und restlich Kobalt wie in Beispiel 1 in eine offene Eisenform gegossen. Der Barren wurde bei 885° C gesenkgestaucht (die Temperatur vor der Verformung betrug 10650C), um seinen Querschnitt um 60% zu reduzieren, und dann bei 64% gesenkgestaucht. Bei der Spannungsbruchprüfung bei 595°C dehnte er sich um 6% nach 100 Stunden Spannung von 6330 kp/cm2.In example 23, an alloy mixture of 35% nickel, 10% molybdenum, 20% chromium, 0.1% silicon and the remainder of cobalt was poured into an open iron mold as in example 1. The ingot was gesenkgestaucht at 885 ° C (the temperature before the deformation was 1065 0 C), in order to reduce its cross-section by 60%, and then gesenkgestaucht 64%. In the stress rupture test at 595 ° C., it expanded by 6% after 100 hours of stress of 6330 kp / cm 2 .
Im Beispiel 24 wurde eine Legierung aus 20% Nickel, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,1% Silizium und restlich Kobalt in eine offene Gußeisenform wie in Beispiel 1 gegossen. Der erhaltene Barren wurde bei 885° C gesenkgestaucht (die Temperatur vor der Verformung betrug 10650C) um seinen Querschnitt um 60% zu reduzieren und wurde dann bei Raumtemperatur 37% gesenkgestaucht. Bei der Spannungsbruchprüfung bei 595°C dehnte er sich um 10% nach 100 Stunden Spannung von 6610 kp/cm2.In Example 24, an alloy of 20% nickel, 10% molybdenum, 20% chromium, 0.1% silicon and the remainder of cobalt was poured into an open cast iron mold as in Example 1. The ingot obtained was gesenkgestaucht at 885 ° C (the temperature before the deformation was 1065 0 C) to reduce its cross-section by 60% and was then gesenkgestaucht at room temperature 37%. In the stress rupture test at 595 ° C., it expanded by 10% after 100 hours of stress of 6610 kp / cm 2 .
Zur Kontrolle wurde ein Barren einer handelsüblichen Legierung auf der Grundlage von Kobalt (2% Nickel, 6% Molybdän, 27% Chrom, 0,6% Silizium, 0,25% Kohlenstoff, 1% Eisen, 0,6% Mangan und Rest Kobalt) 100 Stunden der Spannungsbruchprüfung.bei 595° C unterworfen. Er brach bereits bei einer Spannung von 4570 kp/cm2.A bar of a commercial alloy based on cobalt (2% nickel, 6% molybdenum, 27% chromium, 0.6% silicon, 0.25% carbon, 1% iron, 0.6% manganese and the remainder cobalt) was used as a control ) 100 hours of stress rupture test at 595 ° C. It already broke at a tension of 4570 kp / cm 2 .
Beispiel 10Example 10
Die Wirkung einer Hitzebehandlung von mindestens 0,5 h bei 315—6500C nach Deformation auf die mechanischen Eigenschaften zeigt die Tabelle 8.The effect of heat treatment of at least 0.5 hours at 315-650 0 C after deformation on the mechanical properties is the Table 8 below.
Ein ins Vakuum gegossener Barren von 6,8 kg Gewicht aus einer Legierung mit 35% Nickel, 10% Molybdän, 20% Chrom, 0,5% Silizium, und restlich Kobalt wurde bei 1200° C 8 :1 stranggepreßt. Er wurde 1 h einer Temperatur von 12000C ausgesetzt, anschließend mit Wasser abgeschreckt und danach bei Raumtemperatur 80% gesenkgestaucht. Teile des gesenkgestauchten Stabes wurden im Versuch 25 4 h bei 4300C wärmebehandelt, im Versuch 26 4 h bei 5400C und im Versuch 27 4 h bei 650° C.An ingot weighing 6.8 kg, cast in a vacuum, made of an alloy with 35% nickel, 10% molybdenum, 20% chromium, 0.5% silicon and the remainder of cobalt, was extruded 8: 1 at 1200 ° C. It was exposed to a temperature of 1200 ° C. for 1 hour, then quenched with water and then die-upset 80% at room temperature. Parts of the rod gesenkgestauchten h were in the experiment 4 25 at 430 0 C heat treated h in the experiment 4 26 at 540 0 C and h in the experiment 27 4 at 650 ° C.
Die Eigenschaften der hitzebehandelten Werkstücke wurden mit einem Kontrollstück verglichen, das 80% gesenkgestaucht war und das nicht hitzebehandelt war. Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, besonders die Verbesserung der Streckspannung, geht aus der Tabelle hervor. Es ist hervorzuheben, daß die Streckspannung bei dieser Hitzebehandlung nicht zunimmt, wenn die Legierung nicht zuvor bei einer Temperatur unterhalb dem Umwandlungsbereich deformiert wurde.The properties of the heat-treated workpieces were compared with a control piece, which 80% was swaged and that was not heat treated. The improvement of the mechanical properties, especially the improvement in the yield stress is shown in the table. It should be emphasized that the Yield stress during this heat treatment does not increase if the alloy has not previously been subjected to a Temperature below the transformation range has been deformed.
Versuchattempt
0,2-Grenze0.2 limit
kp/cm2 kp / cm 2
Zugfestigkeit tensile strenght
kp/cm*kp / cm *
Einschnü
rungSnug
tion
Dehnungstrain
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
609 526/142609 526/142
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US45205465 | 1965-04-30 | ||
| DEP0039328 | 1966-04-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1533349C3 true DE1533349C3 (en) | 1977-02-03 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60202598T2 (en) | ULTRA-HIGH-RESISTANCE EXTRACTOR-STAINLESS STAINLESS STEEL AND LONG-TERM STRIP MANUFACTURED THEREFROM | |
| DE3382585T2 (en) | FINE GRAIN METAL COMPOSITION. | |
| DE3634635C2 (en) | Nickel aluminides and nickel iron aluminides for use in oxidizing environments | |
| DE69921925T2 (en) | High strength aluminum alloy forgings | |
| EP0091897B1 (en) | Strain hardening austenitic manganese steel and process for the manufacture thereof | |
| DE112005000511T5 (en) | Magnesium wrought alloy with improved extrudability and moldability | |
| DE2264997A1 (en) | PRECIPITABLE NICKEL, IRON ALLOY | |
| DE3781203T2 (en) | ALLOY STEEL PRODUCT, BLOCKS AND OTHER FORGED AND CAST PIECES MADE THEREOF AND A METHOD FOR PRODUCING THIS STEEL. | |
| DE3445767A1 (en) | Method of forging nickel-base superalloys and a nickel-base superalloy article having improved forgeability | |
| DE2303802B2 (en) | PROCESS FOR INCREASING THE STRENGTH AND TOUGHNESS OF DISPERSION-STRENGTHEN WEDNES | |
| DE2606632A1 (en) | VERY HIGH CARBON STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME | |
| DE1558632C3 (en) | Application of deformation hardening to particularly nickel-rich cobalt-nickel-chromium-molybdenum alloys | |
| DE10232159A1 (en) | Wear-resistant elongated body made of aluminum alloy, manufacturing process therefor and pistons for car air conditioning | |
| DE19525983A1 (en) | High heat-resistance nickel@-based alloy | |
| DE102009048450A1 (en) | High ductile and high-strength magnesium alloys | |
| EP1017867A1 (en) | Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment | |
| DE2704765A1 (en) | COPPER ALLOY, METHOD OF MANUFACTURING IT AND ITS USE FOR ELECTRIC CONTACT SPRINGS | |
| DE1483228B2 (en) | ALUMINUM ALLOY WITH HIGH PERFORMANCE | |
| DE2242235B2 (en) | Superplastic aluminum alloy | |
| EP0297035A1 (en) | Aluminium alloy for superplastic deformation | |
| DE69912119T2 (en) | TANTAL-SILICON ALLOYS, THEIR PRODUCTS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION | |
| DE4016339C2 (en) | Chromium and tungsten modified gamma titanium aluminum alloys | |
| DE2147792C3 (en) | Process for the production of forged or rolled steel bars from ledeburitic tool steels | |
| DE1533349C3 (en) | Process for deformation hardening of Co-Ni-Cr-Mo alloys | |
| EP0149210B1 (en) | Process for manufacturing highly resistant ductile work pieces from iron based alloys rich in carbon |