DE2216626C3 - Verwendung einer Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung - Google Patents
Verwendung einer Nickel-Chrom-Kobalt-LegierungInfo
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
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Description
6,7 > 1/2 (% Ta) + %Nb + % Ti + Al
> 7,7
genügt, für den Zweck nach Anspruch 1.
11. Verwendung einer Legierung nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 10, die jedoch 1 bis 16 Stunden bei 800 bis 1150° C zwischengeglüht worden
ist, für den Zweck nach Anspruch 1.
12. Verwendung einer Legierung nach den
Ansprüchen 1 bis 11 in schwefel- und chloridhaltiger
Atmosphäre für den Zweck nach Anspruch 1.
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit hoher Zeitstand
festigkeit bei hohen Temperaturen und guter Korro
sionsbeständigkeit, bestehend aus 0,02 bis 03%
Kohlenstoff, 20 bis 24% Chrom, 5 bis 25% Kobalt, bis 34% Molybdän und/oder bis 5% Wolfram bei einem
Gesamtgehalt an Wolfram und dem halben Molybdän
gehalt von 04 bis 5%, 14 bis 5% Titan und 1 bis 5%
Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von 4 bis 7% und in Abwesenheit von Wolfram
von höchstens 6% sowie bei einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 0,75 :1 bis 4 :1, 04 bis 3% Tantal, 0
bis 3% Niob, 0,005 bis 1% Zirkonium und 0 bis 2% Hafnium bei einem Gesamtgehalt an Zirkonium und
dem halben Hafniumgehalt von 0,01 bis 1%, 0,001 bis 0,05% Bor, 0 bis 0,2% Yttrium und/oder Lanthan, Rest
einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreini
gungen mindestens 30% Nickel
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 10 054 ist
bereits eine Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit 194 bis 23% Chrom, 0,01 bis 0,2% Kohlenstoff, 10 bis 24%
Kobalt, 0 bis 44% Molybdän, einem Gesamtgehalt an
Titan und Aluminium von 3,7 bis 7% bei einem
Gewichtsverhältnis von Titan zu Aluminium von 1 :1 bis 4 :11 04 bis 3% Niob, 0,001 bis 0,05% Bor, 0 bis 0,15%
Zirkonium bei einem Gesamtgehalt an Zirkonium und dem zehnfachen Borgehalt von mindestens 0,02%, 0 bis
0,1% Hafnium, 0 bis 0,04% Magnesium, 0 bis 03%
Seltene Erdmetalle und 0 bis 2% Yttrium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel bekannt, deren Gehalte an Titan,
Aluminium, Niob und Molybdän in bestimmter Weise
so aufeinander abgestimmt werden müssen. Diese Legie
irng eignet sich als Turbinenwerkstoff, ist jedoch
tantalfrei br,/, enthält allenfalls 03% Tantal als
geeignete Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung ist aus der französischen Patentschrift 10 71278 bekannt; sie
enthält 10 bis 25% Chrom, 0 bis 25% Kobalt, bis 10% Molybdän, bis 10% Wolfram, 04 bis 4,0% Aluminium,
1,08 bis 4% Titan, bis 0,05% Bor, bis 03% Zirkonium,
0,10 bis 0,15% Kohlenstoff sowie gegebenenfalls bis
insgesamt 5% Vanadium, Niob und/oder Tantal, Rest Nickel und besitzt bei Temperaturen von 600° C und
mehr eine ausreichende Kriechfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Aus der bekanntgemachten deutschen Patentanmeldung P 50 386 D/40b ist ebenfalls eine für die Verwendung bei Temperaturen von 600° C und mehr geeignete
Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung bekannt. Diese ent-
hält bis 0,5% Kohlenstoff, 12 bis 35% Chrom, bis 45% Kobalt, bis 5% Molybdän bzw. Wolfram, 0,1 bis 5%
Titan, 0,5 bis 5% Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von 2,5 bis 6%, 0T002 bis 5% Niob,
0,001 bis 0,2% Zirkonium und Bor als Verunreinigung,
Rest Nickel. Aus der entsprechenden US-Patentschrift 25 70 193 ergibt sich, daß die Standzeit dieser Legierung
bei einer Temperatur von 816°C und einer Belastung von 22 hbar nur etwa 90 Stunden beträgt Das macht bei
einer Temperatur von 870° C eine Standzeit von nur 8,1 Stunden aus.
Schließlich beschreibt die US-Patentschrift 34 59 545 eine Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit hoher Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen, hoher Zähigkeit und guter Korrosionsbeständigkeit; sie besteht aus
0,1 bis 0,2% Kohlenstoff, 15 bis 18% Chrom, 8 bis 11%
Kobalt, 0,75 bis 2£% Molybdän, 1,8 bis 3% Wolfram, 3
bis 4% Titan, 3 bis 4% Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von höchstens
7,5%, 1 bis 3% Tantal, 0,5 bis 2% Niob, 0,01 bis 0,2%
Zirkonium und 0,01 bis 0,05% Bor, Rest Nickel. Um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, kann der
Chromgehalt auch auf 10% oder 20% erhöht werden,
wenn es auf die Gefügestabilität bei langzeitiger Temperaturbeanspruchung nicht zu sehr ankommt Im
Hinblick auf die Zeitstandfestigkeit muß bei einer Erhöhung des Chromgehalts auf 20% jedoch der
Molybdängehalt von 2,5% auf etwa 1% oder 0,5% verringert werdea
Bei den herkömmlichen Nickel-Chrom-Kobalt-Legierungen besteht das Hauptproblem darin, daß sie
entweder eine hohe Zeiistandf itigkeit bei hohen Temperaturen oder eine hob·; Korrosionsbeständigkeit
besitzen, da höhere Chromgehalt« zwar eine hohe Korrosionsbeständigkeit mit sich bringen, jedoch die
Zeitstandfestigkeit beeinträchtigen. Hinzu kommt, daß höhere Chromgehalte bei langzeitiger Temperaturbeanspruchung, wie sie für Turbinenwerkstoffe typisch
ist, die Gefahr einer Versprödung durch das Entstehen
von Sigma-Phase mit sich bringen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nickel-Chrom-Kobalt-Gußlegierung vorzuschlagen, die
sich als Werkstoff für Gegenstände eignet, die wie Teile von Gasturbinen nach einem ein- bis zwanzigstündigen
Lösungsglühen bei 1050 bis 1250° C und anschließenden ein- bis vierundzwanzigstündigen Aushärten bei 600 bis
950° C bei einer Temperatur von 870° C und einer Belastung von 22 hbar eine Standzeit von mindestens
150 Stunden sowie eine hohe Zähigkeit und nach langzeitiger Temperaturbeanspruchung keine Sigmaphase aufweisen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht
darin, hierfür eine Legierung aus 0,02 bis 0,25% Kohlenstoff, 20 bis 25% Chrom, 5 bis 25% Kobalt, bis
3,5% Molybdän und/oder bis 5% Wolfram bei einem Gesamtgehalt an Wolfram und dem halben Molybdängehalt von 0,5 bis 5%, 1,5 bis 5% Titan und 1 bis 5%
Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von 4 bis 7% und in Abwesenheit von Wolfram
von höchstens 6% sowie bei einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 0,75 :1 bis 4 :1,0,5 bis 3% Tantal, 0
bis 3% Niob, 0,005 bis 1% Zirkonium und 0 bis 2% Hafnium bei einem Gesamtgehalt an Zirkonium und
dem halben Hafniumgehalt von 0,01 bis 1%, 0,001 bis 0,05% Bor, 0 bis 0,2% Yttrium und/oder Lanthan, Rest
einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 30% Nickel, zu verwenden.
Um die gewünschte Kombination einer hohen Warmfestigkeit, guten Korrosionsbeständigkeit und
Gefügestabilität zu erreichen, ist es wichtig, daß sich die Legierungsbestandteile jeweils in den vorerwähnten
Grenzen bewegen.
Der Kohlenstoffgehalt der Legierung muß 0,02 bis
0,25% betragen, da Kohlenstoffgehalte unter 0,02% die
Zeitstandfestigkeit beeinträchtigen, während 0,25% übersteigende Kohlenstoffgehalte eine Vsrsprödung
bewirken. Vorzugsweise beträgt der Kohlenstoffgehalt 0,04 bis 0,2%.
Die Legierung enthält im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit mindestens 21% Chrom, dessen
Höchstgehalt 24% beträgt, um bei langzeitiger Temperaturbelastung die Gefahr der Bildung einer Sigma-Phase zu vermeiden. Vorzugsweise beträgt der Chrom-
gehalt 21 bis etwa 23%. Ihre Festigkeit erhält die
der Legierung, die daher mindestens eines dieser
halbe Molybdängehalt 0,5 bis 5% betragen und die
durch die gleichzeitige Anwesenheit von Tantal, Titan und Aluminium souTe vorzugsweise auch Niob. 3%
übersteigende Gehalte an Niob oder Tantal bringen jedoch die Gefahr einer Versprödung und einer
Beeinträchtigung der Schlagfestigkeit mit sich. Vorzugs
weise betragen der Niobgehalt daher 03 bis 2% und der
Tantalgehalt 0,6 bis 2,5%. Der Gesamtgehalt an Titan und Aluminium muß 4 bis 7% betragen und darf bei
einer wolframfreien Legierung 6% nicht übersteigen. Außerhalb der vorerwähnten Grenzen verringert sich
die Zeitstandfestigkeit und führen zu hohe Gehalte an Titan und Aluminium zur Versprödung bei langzeitiger
Beanspruchung unter hohen Temperaturen. Vorzugsweise beträgt der Gesamtgehalf an Titan und
Aluminium mindestens 4,75%. Der Gesamtgehalt an
Titan und Aluminium beträgt im Falle einer wolframhaltigen Legierung vorzugsweise höchstens 6,5%,
besser noch höchstens 6%. Erhebliche Bedeutung kommt auch dem Verhältnis von Titan zu Aluminium zu,
das 0,75 :1 bis 4 :1 betragen muß und vorzugsweise 1 :1
bis 3:1 beträgt. Eine optimale Kombination der Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit ergibt sich bei einem Verhältnis von 2:1.
Die Legierung muß außerdem 0,005 bis 1% Zirkonium sowie 0 bis 2% Hafnium enthalten, wobei der
Zirkoniumgehalt und der halbe Hafniumgehalt 0,01 bis 1% ausmachen, um der Legierung eine gute Zeitstandfestigkeit und Zähigkeit zu verleihen. Aus demselben
Grunde muß die Legierung 0,001 bis 0,05% Bor enthalten. Borgehalte über 0,05% führen dagegen zu
einer Beeinträchtigung der Schlagfestigkeit
Als fakultative Bestandteile kann die Legierung auch noch insgesamt bis 0,2% Yttrium und/oder Lanthan
enthalten, die die Festigkeit und die Kriechzähigkeit bei Temperaturen von 600 bis 900° C verbessern. Yttrium-
und/oder Lanthangehalte über 0,2% beeinträchtigen dagegen die Zähigkeit und Zeitstandfestigkeit.
Unter den möglichen Verunreinigungen beeinträchtigt das Silizium die Korrosionsbeständigkeit, so daß der
Siliziumgehalt unter 1%, vorzugsweise unter 0,5%
gehalten werden sollte. Des weiteren kann die
Legierung bis 1% Mangan und bis 3% Eisen als Verunreinigungen enthalten.
Besonders vorteilhafte technologische Eigenschaften
besitzt eine Legierung mit 0,04 bis 0,2% Kohlenstoff, 21
bis 24% Chrom, 10 bis 20% Kobalt, 0 bis 1% Molybdän, 1,5 bis 4% Wolfram, 0,75 bis 1,5% Niob, 1 bis 2% Tantal,
3 bis 4,5% Titan, 1,5 bis 2,5% Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Titan und Aluminium von 4,75 bis 6%
und einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 1 :1 bis 3 :1, mit 0,05 bis 0,25% Zirkonium und 0,005 bis
0,02% Bor, Rest-Nicke! einschließlich erschmelzungsbedingter
Verunreinigungen.
Weiterhin zeichnet sich durch ihre technologischen Eigenschaften auch eine Legierung mit 0,13 bis 0,18%
Kohlenstoff, 22 bis 23,5% Chrom, 12 bis 17% Kobalt 1,5
bis 4% Wolfram, 0,75 bis 1,5% Niob, 1 bis 2% Tantal, 3,3 bis 4% Titan, 1,6 bis 2% Aluminium, 0,07 bis 0,15%
Zirkonium und 0,007 bis 0,015% Bor, Rest Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen
aus.
Um eine optimale Zeitstandfestigkeit zu erreichen, sollten die Gehalte der beiden vorerwähnten Legierungen
an Tantal, Niob, Titan und Aluminium der nachfolgenden Bedingung genügen:
6,7 < '/2(%Ta)+%Nb + %Ti + %.*J <
7,7.
Innerhalb der vorerwähnten besonders bevorzugten Gehaltsgrenzen ist die Gefahr der Bildung einer
Sigma-Phase bei langzeitiger Temperaturbeanspruchung bei denjenigen Legierungen am geringsten,
deren nach dem Seven-Springs-Verfahren gemessene Elektronenfehlstellenzahl unter 2,7 liegt Vorzugsweise
ist die Legierung dabei so zusammengesetzt daß sich jo eine Fehlstellenzahl unter 2,65 ergibt
Höchste Zeitstandfestigkeiten ergeben sich, wenn die
Legierung nach einem Lösungsglühen ausgehärtet wird. Das Lösungsglühen besteht vorzugsweise aus einem I-bis
203tündigem Glühen bei 1050 bis 1250° C, woran anschließend die Legierung 1 bis 20 Stunden bei 600 bis
950° C ausgehärtet werden kann. Zwischen dem Lösungsglühen und dem Aushärten kann noch ein 1- bis
16stündiges Zwischenaushärten bei 800 bis 115O0C
erfolgen. Nach den einzelnen Wärmebehandlungen kann die Legierung bei jeder üblichen Geschwindigkeit
beispielsweise in Luft auf Raumtemperatur abgekühlt oder direkt aus der Temperatur des Lösungsglühens in
einen Aushärteofen gebracht werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Legierung
(a) vier Stunden bei 115O0C lösungsgeglüht in Luft
abgekühlt dann sechzehn Stunden bei 850° C ausgehärtet und alsdann in Luft abgekühlt oder
(b) sechzehn Stunden bei 1200" C lösungsgeglüht in Luft abgekühlt zwei bis vier Stunden bei 1100 bis
1150° C geglüht in Luft abgekühlt und abschließend
sechzehn Stunden bei 800°C ausgehärtet sowie erneut in Luft abgekühlt wird.
Zu Versuchszwecken wurden mehrere Legierungen im Vakuum erschmolzen und zu Probekeilen vergossen,
aus denen Probestücke herausgearbeitet wurden. Die Prchen wurden nach der Wärmebehandlung (a) einem
Zeitstandversuch bei 870° C und einer Belastung von 22 hbar unterworfen.
Die Ergebnisse von Versuchen an den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen 1 bis 18 und
Vergleichslegierungen A bis G sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengestellt.
Legie | C | Cr | Co | Mo | W | Nb | Ta | .1 | Ti | Al | Zr | B | Stand | Dehnung |
rung | .1 | zeit | ||||||||||||
(%) | (%) | (%) | (%) | (%) | (%) | S) | .6 | (%) | (%) | (%) | (%> | (h) | (%) | |
A | 0,14 | 22,7 | - | - | 2,80 | 0,90 | 1,60 | .6 | 3,48 | 1,93 | 0.22 | 0,011 | 33; 35 | 9,9; 9.5 |
1 | 0,15 | 22,4 | 7,4 | - | 2,48 | 0,80 | ,60 | .5 | 3,46 | 1,93 | 0,13 | 0,012 | 188 | 3,1 |
2 | 0,15 | 22,6 | 10,0 | - | 2,40 | 0,85 | ,43 | JS | 3,50 | 2,02 | 0,12 | 0,011 | 300 | 7,2 |
3 | 0,16 | 22,7 | 14,4 | - | 2,10 | 0,80 | ,45 | .05 | 3,60 | 1,79 | 0,12 | 0,011 | 388 | 7,2 |
B | 0,14 | 22,6 | - | - | 2,80 | 1,35 | .60 | .6 | 3,40 | 1,93 | 0,22 | 0,011 | 20; 33 | 11,0; 5,0 |
4 | 0,15 | 22,4 | 7,4 | - | 2,42 | 1,30 | ,60 | 3,40 | 1,93 | 0,13 | o,on | 223 | 2,5 | |
5 | 0,16 | 22,9 | 15,2 | - | 2.0 | 1,3 | ,3 | 3,65 | 1,86 | 0,11 | 0,009 | 534 | 4,6 | |
6 | 0,15 | 24,0 | 14,9 | 3,15 | - | 1,05 | ,5 | 2,80 | 1,39 | 0,12 | 0,012 | 212; 260 | 19,6; 14,9 | |
7 | 0,15 | 24,0 | 14,9 | 3,15 | - | 1,05 | ,5 | 3,0 | 1.70 | 0,12 | 0,012 | 235; 270 | 9,6; 10.7 | |
C | 0,15 | 22,7 | 14.4 | 3,05 | - | 0,90 | ,6 | 4,05 | 2.05 | 0,13 | 0,012 | 135 | 4,2 | |
D | 0.15 | 22,7 | 14,4 | 3,05 | - | 0,90 | ,6 | 4,3 | 2,19 | 0,13 | 0,012 | 52; 39 | 9,1; 4,9 | |
E | 0,16 | 23,2 | 15,4 | <0,l | <0,2 | 0,70 | ,5 | 3,0 | 1.52 | C,09 | 0,008 | 108 | 6.5 | |
8 | 0,16 | 23,1 | 15,2 | <0.1 | 1,0 | 0,70 | ,j | 3,0 | 1,52 | 0,09 | 0,008 | 150; 226 | 6,9; 7.4 | |
9 | 0,13 | 22.7 | 15,5 | - | 2,2 | 0,80 | ,7 | 3,0 | 1,55 | 0,10 | 0,009 | 168: 243 | 10,2; 5.4 | |
10 | 0,14 | 22,8 | 15,4 | - | 4.0 | 0.75 | ,6 | 2,8 | 1,55 | 0,10 | 0,009 | ?74 | 9,6 | |
F | 0,14 | 22,8 | 15,3 | 1,05 | 2.0 | 0.80 0.2 | 2,95 | 1,55 | 0,10 | 0,008 | 112 | 16.2 | ||
G | 0,14 | 22.8 | 15.4 | 1,00 | 2.1 | 1,55 0.2 | 2,9 | 1.5S | 0.10 | 0,008 | 116 | 10,0 | ||
11 | 0.16 | 22,6 | 15,4 | 1.05 | 2,0 | 0,8 | 2,9 | 1,51 | 0,10 | 0,009 | 183 | 10.5 | ||
12 | 0.16 | 22,4 | 15.5 | 1.06 | 2.1 | 1.45 | 2,85 | 1.51 | 0,10 | 0,009 | 265 | 16.3 | ||
Π | 0.14 | 23.0 | 15.0 | 1.05 | 2.05 | 0.2 | 3,0 | 1.55 | 0,10 | 0.008 | l9j | 14,3 | ||
14 | 0.14 | 22.9 | 15.0 | 1.05 | 2.1 | 0.75 | 3,0 | 1.55 | 0.10 | 0.009 | 174 | 14.2 | ||
IS | 0.14 | 23,1 | 15.4 | 1.05 | 1.9 | 2.00 | 2.9 | 1.54 | 0.12 | 0,009 | 256 | 9.8 | ||
16 | (1.16 | 22.9 | 15.2 | - | 2.(1 | 1.0 | 3.70 | 1.86 | 0.12 | 0.009 | 485 | X3 | ||
17 | 0.17 | 22.9 | 15.1 | - | 1.85 | 0.45 | 3.65 | 1.88 | 0.12 | 0.009 | 452 | 4.4 | ||
IR | 0.17 | 22.5 | 15.1 | 1.85 | 0.95 | 3.6 | I.X7 | (I \j | f)()fiQ | ans | d S |
Die vorstehenden Zahlen zeigen die Notwendigkeit, die Gehalte an Chrom. Kobalt, Molybdän, Wolfram.
Titan, Aluminium. Niob und Tantal innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen zu halten, um eine hohe
Festigkeit zu erreichen und eine Versprödung zu vermeiden. So besitzen die kobaltfreien Legierungen A
und B eine äußerst geringe Zeitstandfestigkeit im Vergleich zu den ansonsten gleichen, jedoch kobalthaltigen
Legierungen 1 bis 5 nach der Erfindung. Ein Vergleich der Legierungen 6 und 7 einerseits mit den
Legierungen C und D andererseits zeigt, daß die Festigkeit und Zähigkeit der wolframfreien Legierungen
mit hohem Molybdängehalt abfällt, wenn der Gesamtgehalt an Titan und Aluminium etwa 6%
übersteigt. Bei einem Vergleich der Legierung E mit den Legierungen 8 bis IO wird offenbar, daß die Legierung
mindestens eines der Elemente Molybdän und Wolfram enthalten muß, denn die im wesentlichen molybdän- und
wolframfieie Legierung E besitzt nur eine geringe 3ianu/-eii. Die Legierungen F uiiu G iiiii nur 0,2% Tantal
besitzen im Vergleich zu den mehr Tantal enthaltenden Legierungen Il und 12 ansonsten gleicher Zusammensetzung
eine geringe Zeitstandfestigkeit. Die Legierungen 3, 5 und 16 bis 18 repräsentieren die
obenerwähnte bevorzugte Legierungszusammen-
Tabellf II
Setzung und besitzen eine äußerst hohe Standzeii.
Die Daten der Tabelle I zeigen auch, daß die Standzeit der erfindungsgemäßen Legierung bei 8700C
und einer Belastung von 22 hbar mindestens 150 Stunden und bei der besonders bevorzugten Legierungszusammensetzung
mindestens 280 Stunden beträgt, während die Standzeit der besonders bevorzugten Legierung unter denselben Bedingungen mindestens
320 Stunden beträgt.
Um darzutun, daß sich optimale Zeitstandfestigkeiten ergeben, wenn die beiden bevorzugten Legierungen der
Bedingung
6,7 < >/2(% Ta) + % Nb + % Ti + % Al
< 7.7.
genügen, wurden die in der nachfolgenden Tabelle 11 zusammengestellten Legierungen erschmolzen und
untersucht. Außer den angegebenen Gehalten an Niob. Tantal und Titan-Aluminium enthielten die Versuchslegierungen 0,15% Kohlenstoff, 23% Chrom, 15%
Kouali, 2% Wolfram, 0,1% Ziikuinuiii, 0,0!% Btir. Rest
Nickel und besaßen ein Verhältnis von Titan zu Aluminium von 2:1. Die Versuchslegierungen wurden
in der vorerwähnten Weise erschmolzen, vergossen und
wärmebehandelt sowie einem Zeitstandversuch bei 816° C und einer Belastung von 28 hbar unterworfen.
Legierung Nh
(M
Ta
Ti + ΛΙ 1/2
Standzeit Dehnung
(h)
19
20
21*
22
23
24
25
26*
27*
28
29*
Die Daten der Tabelle II zeigen, daß die der obenerwähnten Bedingungen für die Gehalte an Tantal,
Niob, Titan und Aluminium genügenden Legierungen eine bemerkenswerte Zeitstandfestigkeit besitzen. Die
dieser Bedingung nicht genügenden und durch ein Sternchen gekennzeichneten Legierungen 21,26,27 und
29 besitzen zwar eine gute, jedoch geringere Zeitstandfestigkeit.
0.76 | .13 | 5.99 | 7.32 | 1654 | Ϊ.9 |
0.76 | .13 | 5,83 | 7.16 | 1495 | 3,2 |
0.75 | ,13 | 4.84 | 6,16 | 696 | 6.2 |
0,75 | ,80 | 5.81 | 7.46 | 1280 | 2,1 |
0.75 | .73 | 5.45 | 7,07 | 1237 | 3.6 |
1.02 | ,48 | 5.30 | 7.06 | 1441 | 3,9 |
0.99 | .40 | 5.03 | 6.72 | 1190 | 4.4 |
0.99 | .40 | 4.75 | 6.44 | 727 | 6,0 |
1.01 | .43 | 6.18 | 7.91 | 956 | 1,5 |
1.30 | ,13 | 5.66 | 7,53 | 1330 | 3,6 |
1.33 | ,78 | 5.71 | 7,93 | 926 | 1,2 |
In der nachfolgenden Tabelle III sind die Zusammensetzungen und technologischen Eigenschaften weiterer,
Hafnium oder Yttrium enthaltender Legierungen nach der Erfindung zusammengestellt. Diese Legierungen
wurden der im Zusammenhang mit Tabelle I beschriebenen Wärmebehandlung sowie einem Zeitstandversuch
bei 8700C und einer Belastung von 19 hbar
unterworfen.
Le | C | Cr | Co | Mo | W | Nb | Ta | Ti | Al | Zr | B | Hf | Y | Stand | Deh |
gie | zeil | nung | |||||||||||||
rung | "" * ( | r.. | ■ Si | <■--,) | (Vi | <*) | (%> | CM | (h) | (%) |
0.Ϊ5
0.15 0.15 0.16 0.16 0.16
0.15 0.15 0.16 0.16 0.16
22.3
22.3
22.3
22.6
22.6
22.6
22.3
22.3
22.6
22.6
22.6
14.8 | 2.0 | 1.35 | .45 | 3.65 | 1.90 | 0.11 | 0,009 | - | - | 645 | 4,9 |
14.8 | 2,0 | 1.35 | .45 | 3.65 | 1.90 | 0.11 | 0.009 | 0.75 | - | 743 | 6.0 |
14.8 | 2.0 | !.35 | .45 | 3.65 | 1,90 | 0.11 | 0,009 | - | 0,05 | 825 | 3.0 |
14.9 | 1,8 | 1.0 | .8 | 3.6 | 1.85 | 0,10 | 0,009 | - | - | 780; 847 | 4,5 |
14.9 | i.8 | !.0 | .8 | 3.6 | 1,85 | 0.10 | 0,009 | 0,75 | - | 767 | 5,1 |
14.9 | 1.8 | 1.0 | .8 | 3/> | 1.85 | 0.10 | 0.009 | _ | 0,05 | 434 | 2,1 |
Die erfindungsgemaß zu verwendende Legierung eignet sich insbesondere als Werkstoff zum Herstellen von
Gasturbinenteiien, beispielsweise von Rotor- oder Statorschaufein mit oder ohne Kühikanäie sowie einstückigen
Rotoren und anderen Gußteilen.
Claims (10)
1. Verwendung einer Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung mit hoher Zeitstandfestigkeit bei hohen
Temperaturen und guter Korrosionsbeständigkeit, bestehend aus 0,02 bis 0,25% Kohlenstoff, 21 bis 24%
Chrom, 5 bis 25% Kobalt, bis 3,5% Molybdän und/oder bis 5% Wolfram bei einem Gesamtgehalt
an Wolfram und dem halben Molybdängehalt von 0,5 bis 5%, 14 bis 5% Titan und 1 bis 5% Aluminium
bei einem Gesamtgehalt an Aluminium und Titan von 4 bis 7% und in Abwesenheit von Wolfram von
höchstens 6% sowie bei einem Verhältnis von Titan zu Aluminium von 0,75 :1 bis 4 :1,04 bis 3% Tantal,
0 bis 3% Niob, 0,005 bis 1% Zirkonium und 0 bis 2% Hafnium bei einem Gesamtgehalt an Zirkonium und
dem halben Hafniumgehalt von 0,01 bis 1 %, 0,001 bis 0,05% Bor, 0 bis 0,2% Yttrium und/oder Lanthan,
Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen mindestens 30% Nickel, als Werkstoff für Gegenstände, die wie Teile von Gasturbinen
im Gußzustand nach einem ein- bis zwanzigstündigen Lösungsglühen bei 1050 bis 1250° C und
anschließendem ein- bis vierundzwanzigstündigen Aushärten bei 600 bis 950" C bei einer Temperatur
von 8700C und einer Belastung von 22 hbar eine Standzeit von mindestens 150 Stunden sowie eine
hohe Zähigkeit und nach langzeitiger Temperaturbeanspruchung keine Sigmaphase aufweisen.
2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, die jedoch 10 bis 20% Kobalt enthält, für den Zweck
nach Anspruch 1.
3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 oder 2, die jedoch 1 bis 4% Wolfram enthält, für den
Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, deren Gesamtgehalt an Titan und Aluminium jedoch mindestens
4,75% bis 64% beträgt, für den Zweck nach
Anspruch 1.
5. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, die jedoch 03 bis
2% Niob enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
6. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, die jedoch 0,6 bis
24% Tantal enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
7. Verwendung einer Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, deren Verhältnis
von Titan zu Aluminium jedoch 1 :1 bis 3 :1 beträgt,
für den Zweck nach Anspruch 1.
8. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 7, die jedoch 0,04 bis 0,2% Kohlenstoff, 21 bis 24%
Chrom, 10 bis 20% Kobalt, 0 bis 1% Molybdän, 14 bis 4% Wolfram, 0,75 bis 14% Niob, 1 bis 2% Tantal,
3 bis 44% Titan, 14 bis 24 Aluminium bei einem Gesamtgehalt an Titan und Aluminium von 4,75 bis
6%, 0,05 bis 0,25% Zirkonium, 0,005 bis 0,02% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel enthält.
9. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, die jedoch 0,13 bis 0,18% Kohlenstoff, 22 bis 234%
Chrom, 12 bis 17% Kobalt, 14 bis 4% Wolfram, 0,75 bis 14% Niob, 1 bis 2% Tantal, 33 bis 4% Titan, 1,6
bis 2% Aluminium, 0,07 bis 0,15% Zirkonium und 0,007 bis 0,015% Bor, Rest Nickel einschließlich
erschmelzungsbedingter Verunreinigungen enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
10. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1
oder 9, deren Gehalte an Tantal, Niob, Titan und Aluminium jedoch der Bedingung
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |