DE3789776T2

DE3789776T2 - Hitzebeständiger Stahl und daraus hergestellte Gasturbinenteile.

Info

Publication number: DE3789776T2
Application number: DE3789776T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Fukui; Ryo Hiraga; Katsumi Iijima; Nobuyuki Iizuka; Mitsuo Kuriyama; Soichi Kurosawa; Yosimi Maeno; Masao Siga; Shintaro Takahashi; Yasuo Watanabe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2007-02-04
Also published as: EP0237170B1; EP0237170A3; EP0237170A2; DE3789776D1; US4850187A; US5008072A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft allgemein einen hitzebeständigen Stahl und spezieller Gasturbinenteile und eine Gasturbine, in denen der hitzebeständige Stahl verwendet wird.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Gegenwärtig wird Cr-Mo-V-Stahl bei Gasturbinenscheiben verwendet.
In der letzten Zeit bestand eine Forderung zum Verbessern des thermischen Wirkungsgrades von Gasturbinen ausgehend vom Gesichtspunkt des Einsparens von Energie. Das nützlichste Mittel zum Verbessern des thermischen Wirkungsgrads einer Gasturbine ist eine Erhöhung der Temperatur und des Drucks des verwendeten Gases, und es kann eine Verbesserung des Wirkungsgrades von etwa 3% bezogen auf das relative Verhältnis erwartet werden, wenn die Temperatur des verwendeten Gases von 1100ºC auf 1300ºC erhöht wird und das Druckverhältnis von 10 auf 15 erhöht wird.
Da jedoch der herkömmliche Cr-Mo-V-Stahl bei derart hohen Werten der Temperatur und des Druckverhältnisses unzureichende Festigkeit erlangt, ist ein Stahlmaterial mit höherer Festigkeit erforderlich. Die Zeitstandfestigkeit hat den größten Einfluß auf die Hochtemperatureigenschaften und ist demgemäß ein kritisches Erfordernis hinsichtlich der Festigkeit. Austenitstahl, eine Legierung auf Ni-Grundlage, eine Legierung auf Co-Grundlage und Martensitstahl sind allgemein als Konstruktionsmaterialien mit einem Niveau der Zeitstandfestigkeit bekannt, das höher ist als dasjenige von Cr-Mo-V- Stahl. Jedoch sind eine Legierung auf Ni-Grundlage und eine Legierung auf Co-Grundlage vom Standpunkt der Heißbearbeitbarkeit, der Maschinenbearbeitbarkeit, der Schwingungsdämpfungseigenschaften usw. unerwünscht. Austenitstahl ist ebenfalls unerwünscht, da seine Hochtemperaturfestigkeit in der Nähe von Temperaturen zwischen 400 und 450ºC nicht allzu hoch ist, wie auch vom Gesichtspunkt des gesamten Gasturbinensystems her. Auf der anderen Seite paßt Martensitstahl gut zu anderen Aufbauteilen und weist auch ausreichende Hochtemperaturfestigkeit auf. Typische Martensitstähle wurden in JP-A-110661/83 und JP-A-138054/85 sowie JP-B-2739/71 offenbart. Jedoch sind diese Materialien nicht zwingend dazu in der Lage, hohe Zeitstandfestigkeit bei Temperaturen zwischen 400 und 450ºC zu erzielen, und ferner können diese Materialien nicht für Turbinenscheiben verwendet werden, da die Zähigkeit dieser Materialien nach dem Aufheizen auf hohe Temperaturen für eine lange Zeitspanne gering ist, so daß keine Verbesserung des Wirkungsgrads von Gasturbinen erzielt werden kann.
Wie es aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist es unmöglich, die Temperatur des Gases zu erhöhen, wenn ein Material verwendet wird, das lediglich hohe Festigkeit aufweist, um mit der hohen Temperatur und dem hohen Druck fertigzuwerden, wie sie bei Gasturbinen vorkommen. Im allgemeinen nimmt die Zähigkeit ab, wenn die Festigkeit zunimmt.
US-T-964003 (Defensive Publication) beschreibt einen Martensitstahl aus 0,10-0,2% C, unter 0,90% Mn, unter 0,35% Si, 11.0-12,5% Cr, 2,0-3,0% Ni, 1,50-2,0% Mo, 0,25-0,40% V, 0,10-0,25% Nb, unter 0,05% N, mit Fe als Rest, zur Verwendung in einer Turbine. Bei einem Beispiel beträgt der Mn-Gehalt 0,68% und der Ni-Gehalt beträgt 2,50% (das Verhältnis von Mn/Ni ist 0,272).
JP-A-56-35754 beschreibt Legierungsstähle zur Verwendung als Turbinenblätter bei sehr niedrigen Temperaturen. Bei der Legierung Nr. 6 ist das Verhältnis Mn/Ni 0,106, und der Ni- Gehalt beträgt 3,97% und der Mn-Gehalt 0,42%.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen hitzebeständigen Stahl anzugeben, der nicht nur Hochtemperaturfestigkeit, sondern auch hohe Zähigkeit aufweist, nachdem er für eine lange Zeitspanne auf hohe Temperaturen erhitzt wurde.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Gasturbine mit hohem thermischem Wirkungsgrad anzugeben.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung wird ein hitzebeständiger Stahl angegeben, wie er in Anspruch 1 dargelegt ist.
Vorzugsweise enthält dieser hitzebeständige Stahl 0,07 bis 0,15 Gew.-% C, 0,01 bis 0,1 Gew.-% Si, 0,15 bis 0,4 Gew.-% Mn, 11 bis 12,5 Gew.-% Cr, 2,2 bis 3,0 Gew.-% Ni, 1,8 bis 2,5 Gew.-% Mo, 0,04 bis 0,08 Gew.-% insgesamt von Nb und/ oder Ta, 0,15 bis 0,25 Gew.-% V, 0,04 bis 0,08 Gew.-% N, wobei das Verhältnis (Mn/Ni) von Mn zu Ni 0,04 bis 0,10 beträgt, und er weist eine ganz durchgetemperte Martensitstruktur auf. Vorzugsweise weist der Stahl die in Anspruch 3 dargelegten Eigenschaften auf.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Stahls ist vorzugsweise so eingestellt, daß das aus der folgenden Gleichung berechnete Cr-Äquivalent kleiner als 10 ist, und es ist auch erforderlich oder zumindest wünschenswert, daß der Stahl praktisch keine δ-Ferrit-Phase enthält.
Cr-Äquivalent = - 40C - 2Mn - 4Ni - 30N
+ 6Si + Cr + 4Mo + 11V
+ 5Nb + 2,5 Ta
(wobei die obige Gleichung unter Verwendung der Anteile der jeweiligen Elemente in der Legierung in Gewichtsprozent berechnet wird).
Die Erfindung schafft auch eine Gasturbinenscheibe, deren äußerer Umfangsteil mehrere eingezogene Nuten aufweist, in die Blätter eingesetzt sind, mit maximaler Dicke in der Mitte, und mit mehreren Durchgangslöchern an ihrer Außenumfangsseite, in die Schrauben eingesetzt werden, um mehrere Scheiben miteinander zu verbinden, wobei die Scheiben aus einem Martensitstahl bestehen, wie er vorstehend beschrieben wurde.
Mehrere Turbinenscheiben sind an ihren Außenumfangsseiten über die Schrauben miteinander verbunden, wobei ringförmige Distanzstücke dazwischen liegen. Ein solches Distanzstück kann aus einem erfindungsgemäßen Martensitstahl bestehen, wie er vorstehend beschrieben wurde.
Erfindungsgemäß werden auch die folgenden Teile (a), (b) und (c) angegeben, von denen jedes dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus einem erfindungsgemäßen Martensitstahl besteht, wie er vorstehend beschrieben wurde:
(a) ein zylindrisches Distanzstück, über das die Turbinenlaufblätter und die Kompressorlaufblätter durch Schrauben miteinander verbunden sind;
(b) mindestens einen Satz Schrauben zum Verbinden mehrerer Turbinenscheiben und mindestens einen anderen Satz Schrauben zum Verbinden mehrerer Kompressorscheiben; und
(c) eine Kompressorscheibe deren Außenumfangsbereich mehrere eingezogene Nuten aufweist, in die Blätter eingesetzt sind, und die an ihrem Außenumfangsbereich mehrere Durchgangslöcher aufweist, in die Schrauben eingeführt sind, um mehrere der Scheiben miteinander zu verbinden, und die in ihrer Mitte und in den Bereichen mit den Durchgangslöchern maximale Dicke aufweist.
Erfindungsgemäß wird auch eine Gasturbine angegeben, wie sie in Anspruch 12 dargelegt ist.
Wenn der vorstehend genannte Martensitstahl für eine erfindungsgemäße Gasturbinenscheibe verwendet wird, ist das Verhältnis (t/D) der Dicke (t) im mittleren Bereich des Laufrads zum Durchmesser (D) desselben auf 0,15 bis 0,3 begrenzt, was eine Verringerung des Gewichts der Scheibe ermöglicht. Insbesondere ist es durch Begrenzen des Verhältnisses (t/D) auf 0,18 bis 0,22 möglich, den Abstand zwischen jeweiligen Scheiben zu verkürzen, wodurch eine Verbesserung beim thermischen Wirkungsgrad erwartet werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den sich drehenden Teil einer Gasturbine, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kerbschlagzähigkeitswert nach Versprödung und dem Verhältnis (Mn/Ni) zeigt;
Fig. 3 ist ein Diagramm ähnlich dem von Fig. 2, das jedoch die Beziehung zwischen dem Kerbschlagzähigkeitswert nach Versprödung und dem Mn-Gehalt zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm ähnlich dem von Fig. 2, das jedoch die Beziehung zwischen dem Kerbschlagzähigkeitswert nach Versprödung und dem Ni-Gehalt zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Zeitstandfestigkeit und dem Ni-Gehalt zeigt;
Fig. 6 ist ein Querschnitt, der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbinenscheibe zeigt; und
Fig. 7 ist eine Darstellung eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, die schematisch den sich drehenden Teil einer Gasturbine teilweise im Querschnitt zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich des Grundes zum Begrenzen des Zusammensetzungsbereichs der Materialien bei der Erfindung.
Minimal 0,05 Gew.-% C sind erforderlich, um hohe Zugfestigkeit und eine hohe Dehngrenze zu erzielen. Wenn jedoch eine übermäßige Menge an C zugegeben wird, wird die metallische Struktur instabil, wenn der Stahl hohen Temperaturen für eine lange Zeitspanne ausgesetzt wird, wodurch die Dehngrenze mit 10&sup5; h verringert wird, so daß der C-Gehalt unter 0,20 Gew.-% sein muß. Vorzugsweise beträgt der C-Gehalt 0,07 bis 0,15 Gew.-%, bevorzugter 0,10 bis 0,14 Gew.-%.
Si wird als Reduktionsmittel und Mn wird als Reduktionsmittel und Entschwefelungsmittel zugegeben, wenn der Stahl geschmölzen wird, und sie sind selbst in kleiner Menge wirksam. Si ist ein Bildungsmittel für 6-Ferrit, und da die Zugabe einer großen Menge an Si die Ausbildung von 6-Ferrit bewirkt, das die Zeitschwingfestigkeit und die Zähigkeit verringert, muß der Si-Gehalt unter 0,5 Gew.-% liegen. Übrigens ist es bei einem Kohlenstoff-Vakuumreduktionsverfahren, einem Elektroschlacke-Schmelzverfahren und dergleichen überflüssig, Si zuzugeben, so daß es bevorzugt ist, kein Si zuzugeben.
Insbesondere beträgt der Si-Gehalt vorzugsweise vom Gesichtspunkt der Versprödung her unter 0,2 Gew.-%, und selbst dann, wenn kein Si zugegeben wird, sind 0,01 bis 0,1 Gew.-% Si als Verunreinigung vorhanden.
Der Mn-Gehalt muß unter 0,6 Gew.-% liegen, da Mn die Versprödung beim Erhitzen fördert. Insbesondere ist Mn als Entschwefelungsmittel wirksam, und so beträgt der Mn-Gehalt 0,1 bis 0,4 Gew.-%, um keine Versprödung beim Erhitzen hervorzurufen. Darüber hinaus beträgt er am bevorzugtesten 0,1 bis 0,25 Gew.-%. Auch ist die Gesamtmenge an Si + mn vorzugsweise vom Gesichtspunkt der Verhinderung von Versprödung her kleiner als 0,3 Gew.-%.
Cr verbessert die Korrosionsbeständigkeit und die Hochtemperaturfestigkeit, jedoch bewirkt es, wenn mehr als 13 Gew.-% Cr zugegeben werden, die Ausbildung der δ-Ferrit-Struktur. Wenn der Cr-Gehalt unter 8 Gew.-% liegt, können keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit erhalten werden. Daher ist der Cr-Gehalt auf 8 bis 13 Gew.-% begrenzt. Insbesondere beträgt der Cr-Gehalt vorzugsweise 11 bis 12,5 Gew.-%.
Mo verbessert die Zeitstandfestigkeit dank seiner Wirkungen des Verbesserns einer festen Lösung und des Verbesserns eines Ausfällvorgangs, und es hat ferner die Wirkung des Verhinderns von Versprödung. Wenn der Mo-Gehalt unter 1,5 Gew.-% ist, wird keine ausreichende Wirkung zum Verbessern der Zeitstandfestigkeit erzielt. Über 3,0 Gew.-% Mo bewirken die Ausbildung von 8-Ferrit. Daher ist der Mo-Gehalt auf 1,5 bis 3,0 Gew.-% begrenzt, insbesondere bevorzugt auf 1,8 bis 2,5 Gew.-%. Darüber hinaus hat Mo dann, wenn der Ni-Gehalt 2,1 Gew.-% übersteigt, die Wirkung, daß die Zeitstandfestigkeit um so höher ist, je höher der Mo-Gehalt ist, und diese Wirkung ist insbesondere dann merklich, wenn der Mo-Gehalt über 2,0 Gew.-% liegt.
V und Nb fällen Carbide aus, wodurch sie die Wirkung des Verbesserns der Hochtemperaturfestigkeit als auch eine Verbesserung der Zähigkeit mit sich bringen. Bei der Erfindung beträgt der Minimalgehalt an V 0,05 Gew.-%. Wenn die Gehalte von V und Nb kleiner als 0,1 Gew.-% bzw. kleiner als 0,02 Gew.-% sind, kann keine ausreichende Wirkung erzielt werden, wohingegen die Ausbildung von 6-Ferrit hervorgerufen wird und sich eine Tendenz zum Verringern der Zähigkeit zeigt, wenn die Gehalte von V und Nb über 0,3 Gew.-% bzw. über 0,2 Gew.-% liegen. Insbesondere ist es bevorzugt, daß der V-Gehalt 0,15 bis 0,25 Gew.-% und der Nb-Gehalt 0,04 bis 0,08 Gew.-% beträgt. Anstatt von Nb kann Ta mit genau demselben Gehalt zugegeben werden, und Nb und Ta können auch in Kombination zugegeben werden.
Ni verbessert die Zähigkeit nach dem Aufheizen auf hohe Temperaturen für lange Zeit, und es hat die Wirkung des Verhinderns der Ausbildung von 6-Ferrit. Wenn der Ni-Gehalt unter 2,0 Gew.-% liegt, kann keine ausreichende Wirkung erzielt werden, wohingegen dann, wenn es mit über 3 Gew.-% vorliegt, die Langzeit-Standfestigkeit verringert wird. Insbesondere ist es bevorzugt, daß der Ni-Gehalt 2,0 bis 3,0 Gew.-% beträgt, bevorzugter übersteigt er 2,5 Gew.-%.
Ni weist die Wirkung des Verhinderns der Versprödung beim Aufheizen auf, wohingegen Mn umgekehrt diesen Effekt beeinträchtigt. Die Erfinder haben herausgefunden, daß eine enge Beziehung zwischen diesen Elementen besteht. Genauer gesagt, haben sie die Tatsache herausgefunden, daß dann, wenn das Verhältnis (Mn/Ni) kleiner als 0,11 ist, eine Versprödung beim Aufheizen merklich verhindert wird. Insbesondere ist das Verhältnis vorzugsweise kleiner als 0,10, bevorzugter 0,04 bis 0,10.
N ist beim Verbessern der Zeitstandfestigkeit und beim Verhindern der Ausbildung von 6-Ferrit wirksam, wenn jedoch der N-Gehalt unter 0,02 Gew.-% liegt, kann keine ausreichende Wirkung erzielt werden. Wenn der N-Gehalt 0,1 Gew.-% übersteigt, verringert sich die Zähigkeit. Insbesondere können hervorragende Eigenschaften in einem Bereich des N-Gehalts von 0,04 Gew.-% bis 0,08 Gew.-% erzielt werden.
Beim erfindungsgemäßen hitzebeständigen Stahl ist Co hinsichtlich einer höheren Festigkeit des Stahls wirksam, jedoch fördert es die Versprödung, so daß der Co-Gehalt unter 0,5 Gew.-% liegen sollte. Da W ähnlich wie Mo zum Erhöhen der Festigkeit beiträgt, kann es mit einer Menge unter 1 Gew.-% vorhanden sein. Darüber hinaus kann die Hochtemperaturfestigkeit dadurch verbessert werden, daß unter 0,01 Gew.-% B, unter 0,3 Gew.-% Al, unter 0,5 Gew.-% Ti, unter 0,1 Gew.-% Zr, unter 0,1 Gew.-% Hf, unter 0,01 Gew.-% Ca, unter 0,01 Gew.-% Mg, unter 0,01 Gew.-% Y, unter 0,01 Gew.-% Seltenerdelemente und unter 0,5 Gew.-% Cu zugegeben werden.
Was die bevorzugte Wärmebehandlung des erfindungsgemäßen Materials betrifft, wird das Material gleichmäßig auf eine Temperatur (mindestens 900ºC, höchstens 1150ºC) aufgeheizt, die dazu ausreicht, es vollständig in einen Austenit umzuwandeln, und dann wird es abgeschreckt, um eine Martensitstruktur zu erhalten. Die Martensitstruktur wird vorzugsweise dadurch erhalten, daß das Material mit einer Geschwindigkeit über 100ºC/h abgeschreckt wird, und es wird auf eine Temperatur zwischen 450 und 600ºC (erstes Tempern) erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten, und dann wird es einem zweiten Tempern dadurch unterzogen, daß es auf eine Temperatur zwischen 550 und 650ºC erwärmt und dort gehalten wird.
Für das Härten ist es bevorzugt, das Abschrecken bei einer Temperatur unmittelbar über einem Ms-Punkt zu beenden, um Abschreckrisse zu verhindern. Genau gesagt, ist es bevorzugt, das Abschrecken auf einer Temperatur über 150ºC zu beenden. Es ist bevorzugt, das Aushärten durch Ölhärtung oder Wassersprühhärtung vorzunehmen. Das erste Tempern wird ausgehend von derjenigen Temperatur begonnen, bei der das Abschrecken beendet wird.
Aus dem erfindungsgemäßen hitzebeständigen Stahl können mehr als eines der vorgenannten Teile, wie das Distanzstück, der Turbinenabstandshalter, die Turbinenstapelschraube, die Kompressorstapelschraube und mindestens eine Endstufenscheibe der Kompressorscheiben hergestellt werden. Wenn alle diese Teile aus diesem hitzebeständigen Stahl hergestellt werden, ist es möglich, die Gastemperatur weiter zu erhöhen, um dadurch den thermischen Wirkungsgrad zu verbessern. Hohe Widerstandsfähigkeit gegen Versprödung wird erhalten, und es wird auch eine merklich sichere Gasturbine erhalten.
Ferner weist der Martensitstahl, obwohl ein solcher mit einer Zeitstandfestigkeit bei 450ºC, 10&sup5; h von über 40 kg/ mm² und einem Charpy-Spitzkerbversuchswert bei 20ºC von über 5 kgm/cm² vorzugsweise als Material für diese Teile verwendet wird, besonders bevorzugt eine Zeitstandfestigkeit bei 450ºC, 10&sup5; h von über 50 kg/mm² und einen Charpy-Spitzkerbversuchswert bei 20ºC von über 5 kgm/cm² auf, nachdem er für 10³ Stunden auf 500ºC erwärmt wurde.
Was die Kompressorscheiben betrifft, kann die für zumindest die Endstufe oder es können diejenigen für alle Stufen aus dem vorstehend genannten hitzebeständigen Stahl bestehen; da jedoch die Temperatur des Gases in der Zone von der ersten bis zur mittleren Stufe niedrig ist, kann für die Scheiben in dieser Zone ein anderer niederlegierter Stahl verwendet werden, und der vorstehend genannte hitzebeständige Stahl kann für die Scheiben in der Zone von der mittleren bis zur Endstufe verwendet werden. Z. B. kann für die Scheiben von der ersten Stufe auf der stromaufwärtigen Seite des Gasflusses bis zur mittleren Stufe ein Ni-Cr-Mo-V-Stahl verwendet werden, der 0,15 bis 0,30 Gew.-% C, unter 0,5 Gew.-% Si, unter 0,6 Gew.-% Mn, 1 bis 2 Gew.-% Cr, 2,0 bis 4,0 Gew.-% Ni, 0,5 bis 1 Gew.-% Mo, 0,05 bis 0,2 Gew.-% V und als Rest im wesentlichen Fe enthält und der bei Raumtemperatur eine Zugfestigkeit über 80 kg/mm² und bei Raumtemperatur einen Charpy-Kerbschlagversuchswert über 20 kgm/cm² aufweist, und für die Scheiben von der mittleren Stufe bis zu den folgenden Stufen mit Ausnahme der Endstufe ist es möglich, einen Cr-Mo-V-Stahl zu verwenden, der 0,2 bis 0,4 Gew.-% C, 0,1 bis 0,5 Gew.-% Si, 0,5 bis 1,5 Gew.-% Mn, 0,5 bis 1,5 Gew.-% Cr, unter 0,5 Gew.-% Ni, 1,0 bis 2,0 Gew.-% Mo, 0,1 bis 0,3 Gew.-% V und als Rest im wesentlichen Fe enthält und der bei Raumtemperatur eine Zugfestigkeit über 80 kg/mm², eine Dehnung von über 18% und eine Querschnittsverringerung von über 50% aufweist.
Der vorstehend genannte Cr-Mo-V-Stahl kann für die Kompressorflanschwelle und die Turbinenflanschwelle verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Kompressorscheibe hat flache Kreisform und verfügt in ihrem Außenbereich über mehrere Löcher, in die Schrauben zur Stapelung eingeführt sind, und es ist bevorzugt, daß das Verhältnis (t/D) der minimalen Dicke (t) der Kompressorscheibe zum Durchmesser (D) derselben auf 0,05 bis 0,10 begrenzt ist.
Das erfindungsgemäße Distanzstück ist von zylindrischer Form und ist an seinen beiden Enden mit Flanschen versehen, die jeweils mit einer Kompressorscheibe und einer Turbinenscheibe über Schrauben verbunden sind, und es ist bevorzugt, daß das Verhältnis (t/D) der minimalen Dicke (t) zum maximalen Innendurchmesser (D) auf 0,5 bis 0,10 begrenzt ist.
Für die erfindungsgemäße Gasturbine ist es bevorzugt, daß das Verhältnis (l/D) zwischen dem Abstand (l) zwischen jeweiligen Turbinenscheiben und dem Durchmesser (D) einer Gasturbinenscheibe auf 0,15 bis 0,25 begrenzt ist.
Beispielsweise können im Fall einer Kompressorscheibe-Anordnung mit 17 Stufen die Scheiben der ersten bis zwölften Stufe aus dem vorstehend genannten Ni-Cr-Mo-V-Stahl bestehen, die Scheiben der dreizehnten bis sechzehnten Stufe können aus dem vorstehend genannten Cr-Mo-V-Stahl bestehen, und die Scheibe der siebzehnten Stufe kann aus dem vorstehend genannten Martensitstahl bestehen.
Bei der Kompressorscheibe-Anordnung weist die Scheibe der ersten Stufe eine höhere Steifigkeit als die Scheibe in der folgenden Stufe auf, und die Scheibe in der Endstufe weist eine höhere Steifigkeit als die Scheibe in der vorangehenden Stufe auf. Auch sind diese Scheiben so ausgebildet, daß sie von der ersten bis zur Endstufe allmählich weniger dick werden, wodurch die durch Umdrehung mit hoher Drehzahl hervorgerufene Spannung verringert wird.
Jedes der Blätter des Kompressors besteht vorzugsweise aus einem Martensitstahl mit 0,05 bis 0,2 Gew.-% C, unter 0,5 Gew.-% Si, unter 1 Gew.-% Mn, 10 bis 13 Gew.-% Cr und Fe als Rest, oder aus einem Martensitstahl, der ferner zusätzlich zur obigen Zusammensetzung unter 0,5 Gew.-% Mo und unter 0,5 Gew.-% Ni enthält.
Für ein Deckband, das in Form eines Rings ausgebildet ist und das in Gleitkontakt mit den äußeren Enden der Turbinenblätter steht, ist es möglich, in seinem der ersten Stufe entsprechenden Teil eine Gußlegierung auf Ni-Grundlage mit 0,05 bis 0,2 Gew.-% C, unter 2 Gew.-% Si, unter 2 Gew.-% Mn, 17 bis 27 Gew.-% Cr, unter 5 Gew.-% Co, 5 bis 15 Gew.-% Mo, 10 bis 30 Gew.-% Fe, unter 5 Gew.-% W, unter 0,02 Gew.-% B und im wesentlichen Ni als Rest zu verwenden und in seinen den restlichen Stufen entsprechenden Bereichen eine Gußlegierung auf Fe-Grundlage mit 0,3 bis 0,6 Gew.-% C, unter 2 Gew.-% Si, unter 2 Gew.-% Mn, 20 bis 27 Gew.-% Cr, 20 bis 30 Gew.-% Ni, 0,1 bis 0,5 Gew.-% Nb, 0,1 bis 0,5 Gew.-% Ti und im wesentlichen Fe als Rest zu verwenden. Diese Legierungen werden zu einer ringförmigen Struktur ausgebildet, die aus mehreren Blöcken ausgebildet ist.
Für eine Trennwand zum Befestigen einer Turbinendüse kann derjenige Bereich, der der Turbinendüse in der ersten Stufe entspricht, aus einem Cr-Ni-Stahl bestehen, der unter 0,05 Gew.-% C, unter 1 Gew.-% Si, unter 2 Gew.-% Mn, 16 bis 22 Gew.-% Cr, 8 bis 15 Gew.-% Ni und im wesentlichen Fe als Rest enthält, und diejenigen Bereiche, die den anderen Turbinendüsen entsprechen, bestehen aus einer Gußlegierung aus dem System mit hohen Gehalten an C und Ni.
Jedes der Turbinenblätter kann aus einer Gußlegierung auf Ni-Grundlage bestehen, die 0,07 bis 0,25 Gew.-% C, unter 1 Gew.-% Si, unter 1 Gew.-% Mn, 12 bis 20 Gew.-% Cr, 5 bis 15 Gew.-% Co, 1,0 bis 5,0 Gew.-% Mo, 1,0 bis 5,0 Gew.-% W, 0,005 bis 0,03 Gew.-% B, 2,0 bis 7,0 Gew.-% Ti, 3,0 bis 7,0 Gew.-% Al, mindestens ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mindestens 1,5 Gew.-% Nb, 0,01 bis 0,5 5 Gew.-% Zr, 0,01 bis 0,5 Gew.-% Hf und 0,01 bis 0,5 Gew.-% V besteht und im wesentlichen Ni als Rest enthält und eine Struktur aufweist, bei der eine γ'-Phase und eine γ''-Phase in einer Austenitphase-Matrix ausgefällt sind. Die Turbinendüse kann aus einer Gußlegierung auf Co-Grundlage bestehen, die 0,20 bis 0,60 Gew.-% C, unter 2 Gew.-% Si, unter 2 Gew.-% Mn, 25 bis 35 Gew.-% Cr, 5 bis 15 Gew.-% Ni, 3 bis 10 Gew.-% W, 0,003 bis 0,03 Gew.-% B und im wesentlichen Co als Rest enthält und die eine Struktur aufweist, bei der ein eutektisches Carbid und ein sekundäres Carbid in einer Austenitphase-Matrix enthalten sind, oder aus einer Gußlegierung auf Co-Grundlage, die ferner zusätzlich zur obigen Zusammensetzung mindestens eines der Materialien von 0,1 bis 0,3 Gew.-% Ti, 0,1 bis 0,5 Gew.-% Nb und 0,1 bis 0,3 Gew.-% Zr enthält und die eine Struktur aufweist, bei der ein eutektisches Carbid und ein sekundäres Carbid in einer Austenitphase-Matrix enthalten sind. Diese beiden Legierungen werden anschließend an eine Lösung-Wärmebehandlung einer Alterungsbehandlung unterworfen, um die vorstehend genannten Ausfällungen zu bilden, um dadurch die Festigkeit der Legierungen zu erhöhen.
Ferner kann zum Verhindern einer Korrosion der Turbinenblätter durch Verbrennungsgase hoher Temperatur ein Diffusionsüberzug von Al, Cr oder Al + Cr auf die Turbinenblätter aufgetragen sein. Es ist bevorzugt, daß die Dicke der Überzugsschicht 30 bis 150 um beträgt und daß der Überzug auf Blätter aufgetragen wird, die den Gasen ausgesetzt sind.
Mehrere Vergasungsbrenner können um die Turbine herum angeordnet sein, und jeder Vergasungsbrenner kann eine duale Struktur aufweisen, die aus einem äußeren und einem inneren Zylinder besteht. Der innere Zylinder kann aus einer in Lösung und Wärme behandelter Legierung auf Ni-Grundlage bestehen, die 0,05 bis 0,2 Gew.-% C, unter 2 Gew.-% Si, unter 2 Gew.-% Mn, 20 bis 25 Gew.-% Cr, 0,5 bis 5 Gew.-% Co, 5 bis 15 Gew.-% Mo, 10 bis 30 Gew.-% Fe, unter 5 Gew.-% W, unter 0,02 Gew.-% B und im wesentlichen Ni als Rest enthält und die insgesamt Austenitstruktur aufweist. Der innere Zylinder wird durch Verschweißen einer Platte aus der obigen Legierung auf Ni-Grundlage hergestellt, die einer plastischen Verformung so unterzogen wurde, daß sie eine Dicke von 2 bis 5 mm aufweist und die dem gesamten Umfang des zylindrischen Körpers vorhanden ist, mit halbmondförmigen Kühllöchern, durch die Luft zugeführt wird.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele klarer zu verstehen sein.

Beispiel 1:

Proben mit den jeweiligen in Tabelle 1 dargestellten Zusammensetzungen (Gewichtsprozent) wurden mit einer Menge von 20 kg geschmolzen, zu Barren gegossen und auf 1150ºC aufgeheizt und bei dieser Temperatur geschmiedet, wodurch die Versuchsmaterialien erhalten wurden. Nachdem diese Materialien für 2 Stunden auf 1150ºC erhitzt wurden, wurden sie Luftstoßkühlung unterzogen, und die Kühlung wurde beendet, wenn die Temperatur 150ºC erreichte, und sie wurden durch Erwärmen von dieser Temperatur auf 580ºC und Beibehalten bei dieser für 2 Stunden einer ersten Temperung unterzogen, gefolgt von einer Luftkühlung mit anschließend einer zweiten Temperung durch Aufheizen auf 605ºC und einem Beibehalten auf dieser Temperatur über 5 Stunden, gefolgt von Abkühlung in einem Ofen.
Den den Wärmebehandlungen unterzogenen Materialien wurden Versuchsstücke für einen Zeitstandfestigkeitstest, einen Zugtest und einen Charpy-Spitzkerbversuch entnommen, und diese wurden den Versuchen zugeführt. Der Kerbschlagversuch wurde bei einem versprödeten Material ausgeführt, das dadurch erhalten wurde, daß das wärmebehandelte Material für 1000 Stunden auf 500ºC erhitzt wurde. Aus den Larson-Miller- Parametern wird angenommen, daß dieses versprödete Material denselben Zustand wie ein Material aufweist, das durch Aufheizen auf 450ºC für 10&sup5; Stunden versprödet wurde. TABELLE 1 Nr. Zusammensetzung (Gewichtsprozent) Rest TABELLE 2 Nr. Zugfestigkeit (kg/mm²) 0,2%-Dehnspannung Dehnung Querschnittsverringerung (%) Bruchfestigkeit bei 450ºC Kerbschlagzähigkeitswert bei 25ºC vor der Versprödung nach der Versprödung
Gemäß Tabelle 1 sind die Proben Nr. 1 und 8 erfindungsgemäße Materialien, die Proben Nr. 2 bis 7 sind Vergleichsmaterialien und die Probe Nr. 2 entspricht dem Stahl M 152, der derzeit als Material für Platten verwendet wird.
Tabelle 2 zeigt die mechanischen Eigenschaften dieser Proben. Es wurde bestätigt, daß die erfindungsgemäßen Materialien (Proben Nr. 1 und 8) zufriedenstellend einer Zeitstandfestigkeit (> 50 kg/mm²) bei 450ºC, 10&sup5;-h, wie sie für ein Material erforderlich ist, das für Gasturbinen bei hoher Temperatur und hohem Druck verwendet wird, sowie einem Charpy-Spitzkerbversuchswert [über 4 kg - m (5 kgm/cm²)) nach der Versprödungsbehandlung genügen. Im Gegensatz hierzu kann das dem Stahl M 152 entsprechende Material (Probe Nr. 2), das gegenwärtig für Gasturbinen verwendet wird, nicht die mechanischen Eigenschaften erfüllen, die für ein Material erforderlich sind, die für Gasturbinen bei hoher Temperatur und hohem Druck verwendet werden, da die Zeitstandfestigkeit bei 450ºC, 10&sup5; h 42 kg/mm² ist und der Charpy-Spitzkerbversuchswert bei 25ºC 2,7 kgm beträgt. Nachfolgend ist betreffend die mechanischen Eigenschaften der Stahlproben (Proben Nr. 3 bis 7), in denen der Gehalt von Si + Mn 0,4 bis ungefähr 1 Gew.-% ist und das Verhältnis (Mn/Ni) höher als 0,12 ist, festzustellen, daß die jeweiligen Proben dem Zeitstandfestigkeitswert genügen, der für ein Material erforderlich ist, das für Gasturbinen bei hoher Temperatur und hohem Druck erforderlich ist, daß sie jedoch nicht den Charpy-Spitzkerbversuchswert nach der Versprödung erfüllen können, da ihr Wert unter 3,5 kgm liegt.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kerbschlagzähigkeitswert nach Versprödung und dem Verhältnis (Mn/Ni) zeigt. Wie in Fig. 2 dargestellt, tritt keine merkliche Verbesserung auf, wenn das Verhältnis (Mn/Ni) über 0,12 liegt, wenn jedoch das Verhältnis unter 0,11 liegt, ist die Versprödung stark auf über 4 kgm (5 kgm/cm²) verbessert, und ferner ist sie auf über 6 kgm (7,5 kgm/cm²) verbessert, wenn das Verhältnis kleiner als 0,10 ist. Mn ist als Reduktionsmittel und Entschwefelungsmittel unabdingbar, so daß es erforderlich ist, Mn mit einer Menge von unter 0,6 Gew.-% zuzugeben.
Fig. 3 ist ein Diagramm ähnlich dem von Fig. 2, das jedoch die Beziehung zwischen dem Kerbschlagzähigkeitswert nach Versprödung und dem Mn-Gehalt zeigt. Wie in Fig. 3 dargestellt, erzeugt dann, wenn der Ni-Gehalt unter 2,1 Gew.-% liegt, eine Verringerung des Mn-Gehalts keinen großen Effekt, jedoch erzeugt ein Verringerung des Mn-Gehalts dann, wenn der Ni-Gehalt über 2,1 Gew.-% liegt, einen merklichen Effekt. Insbesondere dann, wenn der Ni-Gehalt über 2,4 Gew.-% liegt, kann ein großer Effekt erzielt werden.
Darüber hinaus wird dann, wenn der Mn-Gehalt nahe bei 0,7 Gew.-% liegt, unabhängig vom Ni-Gehalt keine Verbesserung beim Kerbschlagzähigkeitswert erhalten, wenn jedoch der Mn- Gehalt auf unter 0,6 Gew.-% verringert wird und der Ni-Gehalt höher als 2,4 Gew.-% eingestellt wird, kann ein um so höherer Kerbschlagzähigkeitswert erhalten werden, je niedriger der Mn-Gehalt ist.
Fig. 4 ist ein Diagramm ähnlich dem von Fig. 2, zeigt jedoch die Beziehung zwischen dem Kerbschlagzähigkeitswert nach Versprödung und dem Ni-Gehalt. Wie in Fig. 4 dargestellt, verbessert eine Erhöhung des Ni-Gehalts dann, wenn der Mn- Gehalt höher als 0,7 Gew.-% ist, die Versprödung mit leichtem Ausmaß, jedoch ist offensichtlich, daß dann, wenn der Mn-Gehalt unter 0,7 Gew.-% liegt, eine Erhöhung des Ni-Gehalts die Versprödung deutlich verbessert. Insbesondere ist erkennbar, daß dann, wenn der Mn-Gehalt 0,15 bis 0,4 Gew.-% beträgt, die Versprödung deutlich verbessert wird, wenn der Ni-Gehalt über 2,2 Gew.-% liegt: d. h., daß dann, wenn er über 2,4 Gew.-% liegt, Kerbschlagzähigkeitswerte über 6 kgm (7,5 kgm/cm²) erhalten werden können, und ferner können Werte über 7 kgm erhalten werden, wenn er über 2,5 Gew.-% liegt.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bruchfestigkeit bei 450ºC · 10&sup5; h und dem Ni-Gehalt zeigt. Wie in Fig. 5 dargestellt, beeinflußt ein Ni-Gehalt bis zu etwa 2,5 Gew.-% die Zeitstandfestigkeit nicht wesentlich, jedoch wird die Festigkeit auf unter 50 kg/mm² verringert, wenn er 3,5 Gew.-% übersteigt, so daß kein erwünschter Festigkeitswert erhalten werden kann. Ferner wird darauf hingewiesen, daß eine um so höhere Festigkeit erhalten werden kann, je kleiner der Mn-Gehalt ist, und daß die beachtlichste Festigkeitserhöhung in der Nähe von 0,15 bis 0,25 Gew.-% erzielt werden kann, wodurch hohe Festigkeit erzielt wird.
Fig. 6 ist ein Querschnitt, der schematisch eine erfindungsgemäße Gasturbinenscheibe zeigt. Tabelle 3 zeigt die chemische Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) der Gasturbinenscheibe. TABELLE 3 Rest
Das Schmelzen des Stahlmaterials wurde durch das Kohlenstoff-Vakuumreduktionsverfahren bewerkstelligt. Nachdem das Schmieden abgeschlossen war, wurde der geschmiedete Stahl für zwei Stunden auf 1050ºC erhitzt und in Öl von 150ºC gehärtet, und anschließend wurde der gehärtete Stahl dem ersten Tempern durch Aufheizen ausgehend von 150ºC auf 520ºC bei Halten auf dieser Temperatur für 5 Stunden unterzogen, gefolgt von Luftkühlung, und dann dem zweiten Tempern durch Aufheizen von 590ºC für 5 Stunden, gefolgt von einem Abkühlen im Ofen. Nach dem Abschluß dieser Wärmebehandlungen wurde das Stahlmaterial zu der in Fig. 6 dargestellten Form bearbeitet, und die so erhaltene Scheibe wies einen Außendurchmesser von 1000 mm und eine Dicke von 200 mm auf. Das Mittelloch 11 hat einen Durchmesser von 65 mm. Löcher, in die Stapelschrauben eingeführt werden, sind in durch 12 bezeichneten Bereichen ausgebildet, und die Turbinenblätter werden in mit 13 bezeichnete Bereiche eingesetzt.
Diese Scheibe wies hervorragende Eigenschaften auf, d. h. einen Kerbschlagzähigkeitswert nach der vorstehend genannten Versprödung von 8,0 kgm (10 kgm/cm²) und eine Zeitstandfestigkeit bei 450ºC · 10&sup5; h von 55,2 kg/mm².

Beispiel 2:

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den sich drehenden Abschnitt einer Gasturbine, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, bei dem die vorstehend genannten Scheiben verwendet werden. Der dargestellte, sich drehende Abschnitt weist eine Turbinenflanschwelle 1, Turbinenblätter 2, Turbinenstapelschrauben 3, einen Turbinenabstandshalter 4, ein Distanzstück 5, Kompressorscheiben 6, Kompressorblätter 7, Kompressorstapelschrauben 8, eine Kompressorflanschwelle 9, Turbinenscheiben 10 und ein Mittelloch 11 auf. Die erfindungsgemäße Gasturbine verfügt über siebzehn Stufen von Kompressorscheiben 6 und zwei Stufen von Turbinenblättern 2. Die Turbinenblätter 2 können dreistufig sein, und der erfindungsgemäße Stahl kann für beide Konstruktionen verwendet werden.
Die in Tabelle 4 dargestellten Materialien wurden durch das Elektroschlacke-Rückschmelzverfahren zu einem großen Stück Stahl entsprechend einer tatsächlichen Größe ausgebildet, gefolgt von Schmieden und Wärmebehandlung. Das Schmieden wurde im Temperaturbereich von 850 bis 1150ºC ausgeführt, und die Wärmebehandlung wurde unter den in Tabelle 4 dargestellten Bedingungen ausgeführt. Tabelle 4 zeigt die chemischen Zusammensetzungen der Proben in Gewichtsprozent. Hinsichtlich der Mikrostrukturen dieser Materialien wiesen die Proben Nr. 6 bis 9 ganz durchgetemperte Martensitstruktur auf, und die Proben Nr. 10 und 11 wiesen ganz durchgetemperte Bainitstruktur auf. Bei einer Vergleichskonstruktion wurde die Probe Nr. 6 für das Distanzstück und die Kompressorscheibe in der Endstufe verwendet, wobei das erstere eine Dicke von 60 mm, eine Breite von 500 mm und eine Länge von 1000 mm aufwies und die letztere einen Durchmesser von 1000 mm und eine Dicke von 180 mm aufwies. Die Probe Nr. 7 wurde für die Turbinenscheiben mit jeweils einem Durchmesser von 1000 mm und einer Dicke von 180 mm verwendet. Die Probe Nr. 8 wurde für den Abstandshalter mit einem Außendurchmesser von 1000 mm, einem Innendurchmesser von 400 mm und einer Dicke von 100 mm verwendet. Die Probe Nr. 9 wurde sowohl für die Turbinen- als auch die Kompressorstapelschraube verwendet, die jeweils einen Durchmesser von 40 mm und eine Länge von 500 mm aufweisen. Übrigens wurde die Probe Nr. 9 auch dazu verwendet, Schrauben zum Verbinden des Distanzstücks und der Kompressorscheiben herzustellen. Die Proben Nr. 10 und 11 wurden jeweils zur Turbinen- und Kompressorflanschwelle geschmiedet, die beide eine Form mit einem Durchmesser von 250 mm und einer Länge von 300 mm aufwiesen. Darüber hinaus wurde die Stahlprobe Nr. 10 für die Kompressorscheiben 6 in der dreizehnten bis sechzehnten Stufe verwendet, und die Stahlprobe Nr. 11 wurde für die Kompressorscheiben in der ersten bis zwölften Stufe verwendet. Alle Kompressorscheiben wurden so hergestellt, daß die Turbinen- und Kompressorscheiben dieselbe Größe aufwiesen. Die Versuchsstücke wurden mit Ausnahme des Stahls Nr. 9 dem mittleren Bereich der Proben in einer Richtung rechtwinklig zur axialen (Längs-) Richtung jeder der Proben entnommen. Bei diesem Beispiel wurden die Versuchsstücke in Längsrichtung der Proben entnommen.
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse für einen Zugfestigkeitstest bei Raumtemperatur, für einen Charpy-Spitzkerbversuch bei 20ºC und für einen Zeitstandfestigkeitsversuch für die in Tabelle 4 dargestellten Stahlproben. Die Zeitstandfestigkeit bei 450ºC · 10&sup5; h wurde aus dem allgemein verwendeten Larson- Miller-Verfahren erhalten.
Was die Stähle (12Cr-Stahl) Nr. 6 bis 9 betrifft, ist die Zeitstandfestigkeit bei 450ºC, 10&sup5; h höher als 51 kg/mm², und der Charpy-Spitzkerbversuchswert ist höher als 7 kgm/cm². Daher wurde bestätigt, daß die Stähle Nr. 6 bis 9 ausreichende Festigkeit für ein Material aufweisen, das für eine Hochtemperatur-Gasturbine verwendet wird.
Die niederlegierten Stähle Nr. 10 und 11 für die Flanschwelle zeigten einen kleinen Wert der Zeitstandfestigkeit bei 450ºC, jedoch eine hohe Zugfestigkeit von über 86 kg/mm² und einen Charpy-Spitzkerbversuchswert von über 7 kgm/cm². Daher wurde bestätigt, daß die Stähle Nr. 10 und 11 in ausreichender Weise einer Festigkeit genügen, wie sie für eine Flanschwelle erforderlich ist (Zugfestigkeit ≥ 81 kg/mm² und Charpy-Spitzkerbversuchswert von 20ºC ≥ 5 kgm/cm²).
Die so durch eine Kombination der vorstehend genannten Materialien aufgebaute Gasturbine ermöglicht ein Kompressionsverhältnis von 14,7, eine zulässige Temperatur über 350ºC, einen Kompressionswirkungsgrad über 86% und eine Gastemperatur von ungefähr 1200ºC am Einlaß der Düse in der ersten Stufe, wodurch sich ein thermischer Wirkungsgrad von über 32% (LHV) ergibt.
Unter diesen Bedingungen wird die Temperatur des Distanzstücks und der Kompressorscheibe in der Endstufe höchstens 450ºC. Es ist bevorzugt, daß das erstere eine Dicke von 25 bis 30 mm aufweist und die letztere eine Dicke von 40 bis 70 mm aufweist. Die Turbinen- und Kompressorscheiben weisen jeweils ein mittleres Durchgangsloch auf, und es verbleibt eine Druckeigenspannung entlang des mittleren Durchgangslochs der jeweiligen Turbinenscheiben.
Bei einer die Erfindung verkörpernden Turbine wurde der oben genannte, erfindungsgemäße hitzebeständige Stahl, wie er in Tabelle 3 dargestellt ist, für den Turbinenabstandshalter 4, das Distanzstück 5 und die Endstufe-Kompressorscheibe 6 verwendet, und die anderen Konstruktionsteile wurden entsprechend unter Verwendung desselben Stahls wie oben beschrieben hergestellt. Der sich ergebende Aufbau ermöglicht ein Kompressionsverhältnis von 14,7, eine zulässige Temperatur über 350ºC, einen Kompressionswirkungsgrad über 86% und eine Gastemperatur von 1200ºC am Einlaß der Düse in der ersten Stufe. Infolgedessen ist es möglich, nicht nur einen thermischen Wirkungsgrad über 32% zu erzielen, sondern auch, wie oben beschrieben, einen hohen Wert der Zeitstandfestigkeit und einen hohen Kerbschlagzähigkeitswert nach Versprödung durch Erhitzen, wodurch eine hochzuverlässige Gasturbine erhalten wird. TABELLE 4 Beispiel für die Stahlart Zusammensetzung (%) Wärmebehandlung 6 (Distanzstück) 7 (Turbinenscheibe) 8 (Abstandshalter) 9 (Stapelschraube) 10 Cr-Mo-V-Stahl 11 Ni-Cr-Mo-V-Stahl TABELLE 5 Beispiel für die Stahlart Zugfestigkeit (kg/mm²) 0,2%-Dehnspannung Dehnung Querschnittsverringerung Kerbschlagzähigkeitswert Zeitstandfestigkeit für 10&sup5; h

Beispiel 3:

Fig. 7 veranschaulicht ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das über Gasturbinenscheiben verfügt, die aus dem erfindungsgemäßen hitzebeständigen Stahl hergestellt sind, und sie zeigt insbesondere den sich drehenden Abschnitt der Gasturbine teilweise im Schnitt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Stufen von Turbinenscheiben 10 vorhanden, und die Turbinenscheibe 10 auf der stromabwärtigen Seite des Gasflusses weist ein Mittelloch 11 auf. Alle Turbinenscheiben bei diesem Ausführungsbeispiel wurden aus dem in Tabelle 3 dargestellten hitzebeständigen Stahl hergestellt. Darüber hinaus wurde bei diesem Ausführungsbeispiel der in Tabelle 3 dargestellte hitzebeständige Stahl für die Kompressorscheibe 6 in der Endstufe auf der stromabwärtigen Seite des Gasflusses, für das Distanzstück 5, für den Turbinenabstandshalter 4, für die Turbinenstapelschrauben 3 und die Kompressorstapelschrauben 8 verwendet. Die in Tabelle 6 dargestellten Legierungen wurden für andere Teile verwendet, nämlich für die Turbinenblätter 2, die Turbinendüse 14, die Auskleidungen 17 der Vergasungsbrenner 15, die Kompressorblätter 7, die Kompressordüse 16, die Trennwand 18 und das Deckband 19. Insbesondere wurden die Turbinendüse 14 und die Turbinenblätter 2 durch Gießen hergestellt. Der Kompressor bei diesem Ausführungsbeispiel weist siebzehn Stufen von Kompressorscheiben auf, und er ist auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 2 ausgebildet. Die Turbinenflanschwelle 1 und die Kompressorflanschwelle 9 bei diesem Ausführungsbeispiel waren ebenfalls auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 2 aufgebaut. TABELLE 6 Andere Turbinenblatt Turbinendüse Brennerauskleidung Kompressorblatt und -düse Deckband (1) Segment (2) Trennwand
Das Turbinenblatt, die Turbinendüse, das Deckblattsegment (1) und die Trennwand, wie sie in Tabelle 6 aufgelistet sind, wurden in der ersten Stufe auf der stromaufwärtigen Seite des Gasflusses innerhalb der Gasturbine verwendet, und das Deckblattsegment (2) wurde in der zweiten Stufe verwendet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Endstufe-Kompressorscheibe 6 ein Verhältnis (t/D) der minimalen Dicke (t) zum Außendurchmesser (D) von 0,08 auf, und das Distanzstück 5 weist ein Verhältnis (t/D) von 0,04 auf. Darüber hinaus beträgt das Verhältnis (t/D) der maximalen Dicke (t) im mittleren Bereich jeder der Turbinenscheiben zu ihrem Durchmesser (D) in der ersten Stufe 0,19 und 0,205 in der zweiten Stufe, und das Verhältnis (l/D) des Abstands (l) zwischen den Scheiben zum Durchmesser (D) derselben ist 0,21. Zwischen den jeweiligen Turbinenscheiben ist für Abstände gesorgt. Die jeweiligen Turbinenscheiben weisen mehrere Löcher um ihren gesamten Rand herum in gleichmäßigen Abständen zum Einführen der Schrauben auf, um die Scheibe miteinander zu verbinden.
Die vorstehend beschriebene Anordnung ermöglicht ein Kompressionsverhältnis von 14,7, einen zulässigen Bereich über 350ºC, einen Kompressionswirkungsgrad über 86% und eine Gastemperatur von 1200ºC am Einlaß der in der ersten Stufe der Turbine angeordneten Düse, was zu einem thermischen Wirkungsgrad über 32% führt. Darüber hinaus kann der vorstehend genannte hitzebeständige Stahl, der hohe Zeitstandfestigkeit aufweist und durch Erhitzen wenig versprödet wird, für die Turbinenscheiben, das Distanzstück, die Abstandshalter, die Kompressorscheibe in der Endstufe und die Stapelschrauben verwendet werden. Ferner ist es möglich, eine gut ausgeglichene und völlig zuverlässige Gasturbine zu erhalten, da eine Legierung mit hoher Hochtemperaturfestigkeit für die jeweiligen Turbinenblätter verwendet wird, eine Legierung mit hoher Hochtemperaturfestigkeit und hoher Hochtemperaturduktilität für die Turbinendüse verwendet wird und eine Legierung mit hoher Hochtemperaturfestigkeit und hoher Zeitschwingfestigkeit für die Auskleidungen der Vergasungsbrenner verwendet wird.
Erfindungsgemäß ist es möglich, einen hitzebeständigen Stahl zu erhalten, der für eine Zeitstandfestigkeit und einen Kerbschlagzähigkeitswert nach Versprödung durch Erhitzen sorgt, wie sie für Scheiben für bei hoher Temperatur und hohem Druck arbeitende Gasturbinen erforderlich sind (Gastemperaturgrößenordnung: über 1200ºC, Kompressionsverhältnis: 15), so daß eine unter Verwendung des vorstehenden Stahls hergestellte Gasturbine ausgezeichnete Wirkungen zeigen kann wie das Erzielen eines extrem hohen thermischen Wirkungsgrads.

Claims

1. Hitzebeständiger Stahl aus

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

0,1 bis 0,40 Gew.-% Mn,

8 bis 13 Gew.-% Cr,

1,5 bis 3 Gew.-% Mo,

2 bis 3 Gew.-% Ni,

0,05 bis 0,3 Gew.-% V,

0,02 bis 0,2 Gew.-% insgesamt an Nb und/oder Ta,

0,02 bis 0,1 Gew.-% N,

unter 0,5 Gew.-% Co,

unter 1 Gew.-% W,

unter 0,01 Gew.-% B,

unter 0,3 Gew.-% Al,

unter 0,5 Gew.-% Ti,

unter 0,1 Gew.-% Zr,

unter 0,1 Gew.-% Hf,

unter 0,01 Gew.-% Ca,

unter 0,01 Gew.-% Mg,

unter 0,01 Gew.-% Y,

unter 0,01 Gew.-% Seltenerdelemente,

unter 0,5 Gew.-% Cu,

bei einem Verhältnis (Mn/Ni) von Mn zu Ni unter 0,11,

und mit Fe und unvermeidlichen Verunreinigungen als Rest.

2. Hitzebeständiger Stahl nach Anspruch 1, mit

0,07 bis 0,15 Gew.-% C,

0,01 bis 0,1 Gew.-% Si,

0,15 bis 0,4 Gew.-% Mn,

11 bis 12,5 Gew.-% Cr,

2,2 bis 3,0 Gew.-% Ni,

1,8 bis 2,5 Gew.-% Mo,

0,04 bis 0,08 Gew.-% insgesamt an Nb und/oder Ta,

0,15 bis 0,25 Gew.-% V,

0,04 bis 0,08 Gew.-% N,

wobei das Verhältnis (Mn/Ni) von Mn zu Ni 0,04 bis 0,10 ist, und mit einer ganz durchgetemperten Martensitstruktur.

3. Hitzebeständiger Stahl nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit einer Zeitstandfestigkeit bei 450ºC, 10&sup5; h über 50 kg/mm² und einem Charpy-Spitzkerbversuchswert bei 25ºC über 5 kgm/cm² nach einer Erwärmung auf 500ºC für 10³ Stunden.

4. Gasturbinenscheibe, die an ihrem Außenumfangsbereich mehrere eingezogene Nuten aufweist, in die Blätter eingesetzt sind, mit maximaler Dicke in ihrer Mitte und mit mehreren Durchgangslöchern in ihrem Außenumfangsbereich, in die Schrauben eingesetzt sind, um mehrere der Scheiben miteinander zu verbinden, wobei die Scheibe aus einem Martensitstahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 besteht.

5. Gasturbinenscheibe nach Anspruch 4, bei der das Verhältnis (t/D) der Dicke (t) der Scheibe zum Durchmesser (D) derselben im Bereich von 0,15 bis 0,30 liegt.

6. Turbinenabstandshalter für eine Gasturbine zur Verwendung, wenn mehrere Turbinenscheiben an ihren Außenumfangsbereichen durch Schrauben miteinander unter Zwischenfügung des Abstandshalters oder von Abstandshaltern verbunden werden, wobei der Abstandshalter aus einem Martensitstahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 besteht.

7. Zylindrisches Distanzstück für eine Gasturbine, wie es verwendet wird, wenn mehrere Turbinenscheiben und mehrere Kompressorscheiben miteinander über Schrauben durch die Abstandsstücke verbunden werden, wobei das Abstandsstück aus einem Martensitstahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 besteht.

8. Zylindrisches Distanzstück gemäß Anspruch 7, bei dem das Verhältnis (t/D) der minimalen Dicke (t) des Distanzstücks zum maximalen Innendurchmesser (D) desselben im Bereich von 0,05 bis 0,10 liegt.

9. Kompressorscheibe, die in ihrem Außenumfangsbereich mehrere eingezogene Nuten aufweist, in die Blätter eingesetzt sind und die in ihrem Außenumfangsbereich mehrere Durchgangslöcher aufweist, in die Schrauben eingesetzt sind, um mehrere Scheiben zu verbinden, und die in ihrer Mitte und in den mit den Durchgangslöchern versehenen Bereichen maximale Dicke aufweist, welche Kompressorscheibe aus einem Stahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 besteht.

10. Kompressorscheibe nach Anspruch 9, bei der das Verhältnis (t/D) der Dicke (t) der Kompressorscheibe zum Durchmesser (D) derselben im Bereich von 0,05 bis 0,10 liegt.

11. Stapelschrauben für eine Gasturbine, die jeweils dazu verwendet werden, mehrere Turbinenscheiben und Kompressorscheiben miteinander zu verbinden, und die aus einem Martensitstahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt ist.

12. Gasturbine mit:

- einer Gasturbinenflanschwelle;

- mehreren Turbinenscheiben, die durch Turbinenstapelschrauben über einen zwischengefügten Turbinenabstandshalter oder mehrere zwischengefügte Turbinenabstandshalter mit der Turbinenflanschwelle verbunden sind;

- Turbinenblättern, die in jede der Turbinenscheiben eingesetzt sind;

- einem mit den Turbinenscheiben über die Turbinenstapelschrauben verbundenen Distanzstück;

- mehreren Kompressorscheiben, die mit dem Distanzstück über Kompressorstapelschrauben verbunden sind;

- Kompressorblättern, die in jede der Kompressorscheiben eingesetzt sind; und

- einer Kompressorflanschwelle, die integral mit der Erststufenscheibe der Kompressorscheiben ausgebildet ist;

- wobei mindestens die Turbinenscheiben jeweils aus einem Martensitstahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 bestehen.

13. Gasturbine nach Anspruch 12, bei der das Verhältnis (l/D) des Spalts (l) zwischen den jeweiligen Turbinenscheiben und dem Außendurchmesser (D) derselben 0,15 zu 0,25 beträgt.

14. Gasturbine nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei der die Endstufenscheibe der Kompressorscheiben stabiler ist als die Scheibe in der vorangehenden Stufe.

15. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der mindestens ein Teil unter den Turbinenstapelschrauben, dem Distanzstück, dem Turbinenabstandshalter, mindestens den Kompressorscheiben von der Endstufe bis zur mittleren Stufe und der Kompressorstapelschrauben aus einem Martensitstahl besteht.

16. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der mindestens eines der Teile der Turbinenstapelschrauben, des Distanzstücks, des Turbinenabstandshalters, mindestens der Kompressorscheiben von der Endstufe zur mittleren Stufe und der Kompressorstapelschrauben aus einem Martensitstahl besteht, der ein Stahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ist.

17. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Turbinenflanschwelle aus einem Cr-Mo-V-Stahl besteht, der aus folgendem besteht:

0,2 bis 0,4 Gew.-% C,

0,5 bis 1,5 Gew.-% Mn,

0,1 bis 0,5 Gew.-% Si,

0,5 bis 1,5 Gew.-% Cr,

unter 0,5 Gew.-% Ni,

1,0 bis 2,0 Gew.-% Mo,

0,1 bis 0,3 Gew.-% V und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

18. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der der Turbinenabstandshalter aus einem hitzebeständigen Stahl besteht, der aus folgendem besteht:

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

unter 1 Gew.-% Mn,

8 bis 13 Gew.-% Cr,

1,5 bis 3,0 Gew.-% Mo,

unter 3 Gew.-% Ni,

0,05 bis 0,3 Gew.-% V,

0,02 bis 0,2 Gew.-% Nb,

0,02 bis 0,1 Gew.-% N und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

19. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der die Turbinenstapelschrauben jeweils aus einem hitzebeständigen Stahl bestehen, der aus folgendem besteht:

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

unter 1 Gew.-% Mn,

8 bis 13 Gew.-% Cr,

1,5 bis 3,0 Gew.-% Mo,

unter 3 Gew.-% Ni,

0,05 bis 0,3 Gew.-% V,

0,02 bis 0,2 Gew.-% Nb,

0,02 bis 0,1 Gew.-% N und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

20. Garturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei der das Turbinendistanzstück aus einem hitzebeständigen Stahl besteht, der aus folgendem besteht:

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

unter 1 Gew.-% Mn,

8 bis 13 Gew.-% Cr,

1,5 bis 3,0 Gew.-% Mo,

unter 3 Gew.-% Ni,

0,05 bis 0,3 Gew.-% V,

0,02 bis 0,2 Gew.-% Nb,

0,02 bis 0,1 Gew.-% N und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

21. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 20, bei der die Kompressorstapelschrauben jeweils aus einem hitzebeständigen Stahl bestehen, der aus folgendem besteht:

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

unter 1 Gew.-% Mn,

8 bis 13 Gew.-% Cr,

1,5 bis 3,0 Gew.-% Mo,

unter 3 Gew.-% Ni,

0,05 bis 0,3 Gew.-% V,

0,02 bis 0,2 Gew.-% Nb,

0,02 bis 0,1 Gew.-% N und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

22. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 21, bei der die Kompressorblätter jeweils aus einem Martensitstahl bestehen, der aus folgendem besteht:

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

unter 1 Gew.-% Mn,

10 bis 13 Gew.-% Cr und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

23. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 22, bei der die von der ersten bis in die mittlere Stufe auf der stromaufwärtigen Seite einer Gasströmung angeordneten Kompressorscheiben jeweils aus einem Ni-Cr-Mo-V-Stahl bestehen, der aus folgendem besteht:

0,15 bis 0,30 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

unter 0,6 Gew.-% Mn,

1 bis 2 Gew.-% Cr,

2,0 bis 4,0 Gew.-% Ni,

0,5 bis 1,0 Gew.-% Mo,

0,05 bis 0,2 Gew.-% V und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest,

und wobei die von der mittleren Stufe ausgehend bis zur stromabwärtigen Seite hin angeordneten Kompressorscheiben mit Ausnahme derjenigen in der Endstufe jeweils aus einem Cr-Mo-V-Stahl bestehen, der aus folgendem besteht:

0,2 bis 0,4 Gew.-% C,

0,1 bis 0,5 Gew.-% Si,

0,5 bis 1,5 Gew.-% Mn,

0,5 bis 1,5 Gew.-% Cr,

unter 0,5 Gew.-% Ni,

1,2 bis 2,0 Gew.-% Mo,

0,1 bis 0,3 Gew.-% V und

im wesentlichen Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

24. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 23, bei der die Kompressorflanschwelle aus einem Cr-Mo-V-Stahl besteht, der aus folgendem besteht:

0,15 bis 0,3 Gew.-% C,

unter 0,6 Gew.-% Mn,

unter 0,5 Gew.-% Si,

2,0 bis 4,0 Gew.-% Ni,

1 bis 2 Gew.-% Cr,

0,5 bis 1 Gew.-% Mo,

0,05 bis 0,2 Gew.-% V und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

25. Gasturbine nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei der der Stahl der Turbinenscheiben eine ganz durchgetemperte Martensitstruktur aufweist.

26. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der das Turbinendistanzstück und mindestens die als Endstufenscheibe verwendete Kompressorscheibe auf der Hochtemperaturseite jeweils aus einem Martensitstahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 bestehen.

27. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der die Turbinenstapelschrauben, die Abstandshalter, die Turbinenscheiben, das Distanzstück, die Kompressorstapelschrauben und die als Endstufenscheibe verwendete Kompressorscheibe auf der Hochtemperaturseite jeweils aus einem Martensitstahl bestehen, der eine Zeitstandfestigkeit bei 450ºC, 10&sup5; h über 50 kg/mm² und einen Charpy-Spitzkerbversuchswert bei 25ºC über 5 kgm/cm² nach Erhitzen auf 500ºC für 10³ Stunden aufweist und eine ganz durchgetemperte Martensitstruktur aufweist.

28. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 27 mit:

- der genannten Gasturbinenflanschwelle;

- den genannten mehreren Turbinenscheiben, die durch Turbinenstapelschrauben über einen zwischengefügten Turbinenabstandshalter oder mehrere zwischengefügte Turbinenabstandshalter mit der Turbinenflanschwelle verbunden sind;

- den Turbinenblättern, die in jede der Turbinenscheiben eingesetzt sind;

- einem Deckband, das ringförmig so angeordnet ist, daß es in Gleitberührung mit den Außenumfangsenden der Turbinenblätter steht;

- mehreren Brennkammern mit jeweils einer Turbinendüse zum Richten einer Strömung des Hochtemperaturgases gegen die Turbinenblätter, um ein Drehen derselben zu bewirken, und mit einem zylindrischen Körper zum Erzeugen des Hochtemperaturgases;

- dem genannten, mit den Turbinenscheiben über die Turbinenstapelschrauben verbundenen Distanzstück;

- den genannten mehreren Kompressorscheiben, die mit dem Distanzstück über Kompressorstapelschrauben verbunden sind;

- den genannten Kompressorblättern, die in jede der Kompressorscheiben eingesetzt sind; und

- der genannten Kompressorflanschwelle, die integral mit der Erststufenscheibe der Kompressorscheiben ausgebildet ist;

- wobei das Deckband in seinem dem Turbinenblatt der ersten Stufe entsprechenden Bereich aus einer Legierung auf Ni- Grundlage besteht, die aus folgendem besteht:

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 2 Gew.-% Si,

unter 2 Gew.-% Mn,

17 bis 27 Gew.-% Cr,

unter 5 Gew.-% Co,

5 bis 15 Gew.-% Mo,

10 bis 30 Gew.-% Fe,

unter 5 Gew.-% W,

unter 0,02 Gew.-% B und

Ni und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest, mit durchgehend Austenitstruktur, und

es in seinen Bereichen, die den in den restlichen Stufen angeordneten Turbinenblättern entsprechen, aus einer Gußlegierung auf Fe-Grundlage besteht, die aus folgendem besteht:

0,3 bis 0,6 Gew.-% C,

unter 2 Gew.-% Si,

unter 2 Gew.-% Mn,

20 bis 27 Gew.-% Cr,

20 bis 30 Gew.-% Ni,

0,1 bis 0,5 Gew.-% Nb,

0,1 bis 0,5 Gew.-% Ti und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

29. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 28 mit:

- der genannten Gasturbinenflanschwelle;

- den Turbinenblättern, die in jede der Turbinenscheiben eingesetzt sind;

- den genannten mehreren Brennkammern mit jeweils der genannten Turbinendüse zum Richten einer Strömung des Hochtemperaturgases gegen die Turbinenblätter, um ein Drehen derselben zu bewirken, mit einer Trennwand zum Befestigen der Turbinendüse und mit dem zylindrischen Körper zum Erzeugen des Hochtemperaturgases;

- wobei die Trennwand in ihrem dem Turbinenblatt in der ersten Stufe entsprechenden Bereich zum Ausrichten der Strömung des Hochtemperaturgases zu den Turbinenblättern der ersten Stufe aus einem Cr-Ni-Stahl ausgebildet ist, der aus folgendem besteht:

unter 0,05 Gew.-% C,

unter 1 Gew.-% Si,

unter 2 Gew.-% Mn,

16 bis 22 Gew.-% Cr,

8 bis 15 Gew.-% Ni,

und Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

30. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 22 mit:

- der genannten Gasturbinenflanschwelle;

- den Turbinenblättern, die in jede der Turbinenscheiben eingesetzt sind;

- den genannten mehreren Brennkammern mit jeweils der genannten Turbinendüse zum Richten einer Strömung des Hochtemperaturgases gegen die Turbinenblätter, um ein Drehen derselben zu bewirken, und mit einem zylindrischen Körper zum Erzeugen des Hochtemperaturgases;

- den genannten Kompressorblättern, die in jede der Kompressorscheiben eingesetzt sind;

- einer Kompressordüse zum Ausrichten von Luft auf die Kompressorblätter; und

- wobei die Kompressordüse aus einem Martensitstahl besteht, der aus folgendem besteht:

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

unter 1 Gew.-% Mn,

10 bis 30 Gew.-% Cr,

unter 0,05 Gew-% Ni und

unter 0,5 Gew.-% Mo; und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest;

die Kompressorscheiben, die im Niedertemperaturbereich einschließlich der ersten Stufe angeordnet sind, jeweils aus einem Ni-Cr-Mo-V-Stahl bestehen, der aus folgendem besteht:

0,15 bis 0,3 Gew.-% C,

unter 0,5 Gew.-% Si,

unter 0,6 Gew.-% Mn,

1 bis 2 Gew.-% Cr,

2 bis 4 Gew.-% Ni,

0,5 bis 1 Gew.-% Mo,

0,05 bis 0,2 Gew.-% V und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest; und

die Kompressorscheiben, die in den restlichen Stufen auf der Hochtemperaturseite angeordnet sind, jeweils aus einem Cr- Mo-V-Stahl bestehen, der aus folgendem besteht:

0,2 bis 0,4 Gew.-% C,

0,1 bis 0,5 Gew.-% Si,

0,5 bis 1,5 Gew.-% Mn,

0,5 bis 1,5 Gew.-% Cr,

unter 0,5 Gew.-% Ni,

1 bis 2 Gew.-% Mo,

0,1 bis 0,3 Gew.-% V und

Fe und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest.

31. Gasturbine nach einem der Ansprüche 12 bis 30 mit:

- der genannten Gasturbinenflanschwelle;

- den Turbinenblättern, die in jede der Turbinenscheiben eingesetzt sind;

- wobei die Turbinenblätter jeweils aus einer Gußlegierung auf Ni-Grundlage bestehen, die aus folgendem besteht:

0,07 bis 0,25 Gew.-% C,

unter 1 Gew.-% Si,

unter 1 Gew.-% Mn,

12 bis 20 Gew.-% Cr,

5 bis 15 Gew.-% Co,

1 bis 5 Gew.-% Mo,

1 bis 5 Gew.-% W,

0,005 bis 0,03 Gew.-% B,

2 bis 7 Gew.-% Ti,

3 bis 7 Gew.-% A,

mindestens einem Element, das aus folgendem ausgewählt ist:

unter 1,5 Gew.-% Nb,

0,01 bis 0,5 Gew.-% Zr,

0,01 bis 0,5 Gew.-% Hf und

0,01 bis 0,5 Gew.-% V und

Ni und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest und mit den Phasen γ' und γ'';

die Turbinendüse aus entweder einer Gußlegierung auf Co- Grundlage besteht, die aus folgendem besteht:

0,20 bis 0,6 Gew.-% C,

unter 2 Gew.-% Si,

unter 2 Gew.-% Mn,

25 bis 35 Gew.-% Cr,

5 bis 15 Gew.-% Ni,

3 bis 10 Gew.-% W,

0,003 bis 0,03 Gew.-% B und

Co und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest, und mit einer Austenitmatrix, die ein eutektisches Carbid und ein Sekundärcarbid enthält,

oder einer Gußlegierung auf Co-Grundlage besteht, die ferner zusätzlich zur obigen Zusammensetzung mindestens ein Element enthält, das aus

0,1 bis 0,3 Gew.-% Ti,

0,1 bis 0,5 Gew.-% Nb und

0,1 bis 0,3 Gew.-% Zr ausgewählt ist, und

eine Austenitmatrix aufweist, die ein eutektisches Carbid und ein Sekundärcarbid enthält; und

die Brennkammern jeweils aus einer Legierung auf Ni-Grundlage bestehen, die aus folgendem besteht:

0,05 bis 0,2 Gew.-% C,

unter 2 Gew.-% Si,

unter 2 Gew.-% Mn,

20 bis 25 Gew.-% Cr,

0,5 bis 5 Gew.-% Co,

5 bis 15 Gew.-% Mo,

10 bis 30 Gew.-% Fe,

unter 5 Gew.-% W,

unter 0,02 Gew.-% B und

Ni und unvermeidliche Verunreinigungen als Rest und mit durchgehend Austenitstruktur.