DE492461C - Manufacture of items that are exposed to strong temperature fluctuations - Google Patents

Description

Herstellung von Gegenständen, die starken Temperaturschwahkungen ausgesetzt sind Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Gegenständen, die starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, insbesondere von Schaufeln für Dampfturbinen, aus Legierungen, die aus mindestens qo°/" Nickel, bis zu U",'" Aluminium, Kupfer und unter Umständen kleinen Mengen von Eisen, Mangan und Kohlenstoff bestehen.Manufacture of objects that are exposed to strong temperature fluctuations The invention relates to the manufacture of objects that are strong Are exposed to temperature fluctuations, especially of blades for steam turbines, from alloys consisting of at least qo ° / "nickel, up to U", '"aluminum, copper and may consist of small amounts of iron, manganese and carbon.

Legierungen dieser Zusammensetzung können in ihren physikalischen Eigenschaften wesentlich verändert werden, wenn man sie einer geeigneten Hitzebehandlung unterwirft. Insbesondere wurde gefunden, daß diese Legierungen bei schnellem Abkühlen (Ablöschen) von einer Temperatur von 815' oder darüber sehr weich «-erden und sich naturgemäß in diesem Zustand leicht bearbeiten lassen.Alloys of this composition can be in their physical Properties can be changed significantly when given a suitable heat treatment subject. In particular, these alloys have been found to cool rapidly (Extinguishing) from a temperature of 815 'or above very soft «-ground and yourself naturally easy to edit in this state.

Wird dieses weiche Gut wieder erhitzt, so ergibt sich, daß a) bis etwa 3r6° praktisch keine Änderung der physikalischen Eigenschaften eintritt, b) zwischen 3i6° und 538° eine stufenweise Steigerung der physikalischen Eigenschaften, also Erhöhung der Härte. eintritt und c) bei einer Temperatur zwischen 538° und 6.49° die erwünschten Eigenschaften ihren Höchstwert erreichen.If this soft material is heated again, it follows that a) to about 3r6 ° practically no change in the physical properties occurs, b) between 3i6 ° and 538 ° a gradual increase in physical properties, thus increasing the hardness. occurs and c) at a temperature between 538 ° and 6.49 ° the desired properties reach their maximum value.

Als »physikalische Eigenschaftencc im Sinne der vorstehenden Angaben sind die Pr oportionalitätsgrenze, Fließgrenze und bleibende Widerstandsfähigkeit und Härte anzusehen.As »physical propertiescc in the sense of the above information are the proportionality limit, flow limit and permanent resistance and harshness to look at.

Die oben gemachten Feststellungen treffen zu unabhängig von der Geschwindigkeit der Abkühlung; jedoch gibt im allgemeinen eine langsame Abkühlung von einer der obengenannten Temperaturen aus bessere physikalische Eigenschaften, als wenn das Gut rasch von diesen Temperaturen aus heruntergekühlt wird, beispielsweise durch Ablöschen in COl oder Wasser oder in einem anderen geeigneten Löschmittel.The statements made above apply regardless of the speed the cooling; however, there is generally a slow cool down from one of the Above temperatures from better physical properties than if that Well cooled down quickly from these temperatures, for example by Extinguish in COl or water or in another suitable extinguishing agent.

Wenn das Gut auf eine Temperatur von über 6d.9° C erhitzt wird, ergibt sich eine Verminderung dieser physikalischen Eigenschaften, und diese Herabsetzung ist proportional zu der Temperatursteigerung von 649 bis unter 982° C.If the material is heated to a temperature of over 6d.9 ° C, results in a decrease in these physical properties, and this decrease is proportional to the temperature increase from 649 to below 982 ° C.

Auch die Geschwindigkeit der Abkühlung wird in diesem Fall die erwiinschten physikalischen Eigenschaften beeinflussen. Wenn rasch gekühlt oder abgelöscht wird, werden die gewünschten Eigenschaften ein wenig geringer sein, als wenn von der gleichen Temperatur aus allmählich abgekühlt wird.The rate of cooling also becomes the desired one in this case physical Affect properties. If chilled quickly or is quenched, the desired properties will be a little less than when cooling gradually from the same temperature.

Auch die Zeitdauer der Erhitzung hat Einfluß, da die Ausdehnung der Erhitzungsdauer geeignet ist, die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu verstärken. Wenn man beispielsweise ganz weiches Gut verwendet, so ergibt eine einstündige Erhitzung bei der besten Temperatur von etwa 593° C halbhartes Metall, unabhängig davon, ob die Abkühlung langsam oder schnell erfolgt. Setzt man aber diese Erhitzung des gleichen Gutes bei der gleichen Temperatur während 8 oder mehr Stunden fort, so wird ein hartes Metall erzeugt, bei dem die erwünschten physikalischen Eigenschaften sehr viel stärker auftreten als bei einer nur einstündigen Hitzebehandlung; auch hier besteht Unabhängigkeit davon, ob die Abkühlung rasch oder langsam erfolgt..The duration of the heating also has an influence, since the expansion of the Heating time is appropriate to reinforce the desired physical properties. For example, if you use very soft goods, the result is an hour of heating semi-hard metal at the best temperature of around 593 ° C, regardless of whether the cooling takes place slowly or quickly. But if one puts this heating of the same Good things continue at the same temperature for 8 or more hours, so becomes a hard metal is produced which has the desired physical properties very much appear much more severe than with just an hour's heat treatment; here too is independent of whether the cooling takes place quickly or slowly ..

Fortgesetzte Erhitzung bei der Höchsttemperatur von etwa 593° C während mehr als 8 Stunden erhöht langsam, aber bleibend die physikalischen Eigenschaften unabhängig von der Geschwindigkeit der Abkühlung.Continued heating at the maximum temperature of about 593 ° C during more than 8 hours slowly but permanently increases the physical properties regardless of the rate of cooling.

Als Beispiel sei die Behandlung einer Legierung aus etwa 45% Nickel, 55°/o Kupfer und 4% Aluminium betrachtet, die außerdem noch i,o bis 2,5% Eisen und Mangan und o,o5 bis o,250/, Kohlenstoff enthält. Ausführungsbeispiel i Das Ausgangsgut, dessen Proportionalitätsgrenze 8o,ooo psi. betrug, wurde nach einer einstündigen Erhitzung auf 8i5° C abgelöscht, wodurch deren Wert auf 30,00 psi. vermindert wurde. Eine Erhitzung auf 593° C erhöhte nach 3 Stunden die Proportionalitätsgrenze von go,ooo psi. auf 8o,oo psi. Die Proportionalitätsgrenze war am Ende der fünften Stunde weiter erhöht auf 95,ooo psi. Längere Hitzebehandlung bei 815' C oder eine entsprechend lange Dehandlung bei 954° C, gefolgt von einer Ablöschung, erniedrigt die Proportionalitätsgrenze des Ausgangsgutes auf 2o,ooo psi. In diesem Fall ist eine längere Erhitzungszeit bei 593° C erforderlich, um die Proportionalitätsgrenze auf 95,000 psi. zu heben. In diesem Falle wurde die ganze Hitze-. beliandlung bei 593° C durchgeführt und war gefolgt von einer langsamen Abkühlung an der Luft, aber ähnliche Ergebnisse könnten erzielt werden durch rasche Kühlung nach der gleichen Hitzebehandlung.As an example, consider the treatment of an alloy made from about 45% nickel, 55% copper and 4% aluminum, which also contains from 1.0 to 2.5% iron and manganese and from 0.05 to 0.250% carbon . Embodiment i The initial product, the proportionality limit of which is 8o, ooo psi. was quenched after heating at 85 ° C for one hour, bringing its value to 30.00 psi. was decreased. Heating to 593 ° C after 3 hours increased the proportionality limit of go, ooo psi. on 8o, oo psi. The proportional limit was further increased to 95,000 psi by the end of the fifth hour. Longer heat treatment at 815 ° C or a correspondingly long treatment at 954 ° C, followed by quenching, lowers the proportionality limit of the original material to 20,000 psi. In this case, a longer heating time at 593 ° C is required to bring the proportional limit to 95,000 psi. to lift. In this case all the heat was. Treatment was performed at 593 ° C and was followed by slow cooling in air, but similar results could be obtained by rapid cooling after the same heat treatment.

Es ergibt sich aus diesem Ausführungslieispiel; --däß bei Zugrundelegung eines Ausgangsgutes von hohen physikalischen Eigenschaften die Hitzebehandlung diese physikalischen Eigenschaften auf ein Minimum herabsetzt und sie dann über ihren ursprünglichen Wert erhöht, und zwar ausschließlich durch die Hitzebehandlung und ohne mechanische Bearbeitung. Ausführungsbeispiel e Wenn diese Legierung gehärtet wurde und die gewünschten physikalischen Eigenschaften durch die Hitzebehandlung in der oben beschriebenen Weise auf einen hohen Betrag erhöht wurden, kann man sie in folgender Weise erhitzen, ohne ihre Eigenschaften zu heeintr ächtigen a) auf eine beliebige Temperatur nicht über 649° C mit langsamer Abkühlung, b) auf eine beliebige Temperatur nicht über 593° C mit Ablöschen oder raschem Abkühlen.It follows from this exemplary embodiment; - based on this a raw material with high physical properties is the heat treatment of these reduces physical properties to a minimum and then puts them above theirs original value increased, and only by the heat treatment and without mechanical processing. Embodiment e When this alloy is hardened and the desired physical properties through the heat treatment raised to a large amount in the manner described above, you can get them heat in the following way without affecting their properties a) any temperature not exceeding 649 ° C with slow cooling, b) to a any temperature not exceeding 593 ° C with extinguishing or rapid cooling.

Diese Entdeckung ist wichtig, besonders bei der Benutzung des Metalls an Stellen, wo es :'nderungen der Temperaturverhältnisse unterworfen ist, beispielsweise bei der Verwendung zur Herstellung von Dampfturbinenschaufeln. Die Höchsttemperatur beim Betrieb von Dampfturbinen liegt unter den oben aufgezeigten Temper äturen, so daß das Metall seine wünschenswerten physikalischen Eigenschaften unter diesen Bedingungen behält, selbst wenn erhebliche Temperaturunterschiede darauf einwirken. Mit anderen Worten ergibt sich, daß aussetzende Benutzung bei solchen Temperaturen oder unterhalb dieser die kennzeichnenden Eigenschaften des Gutes nicht verändert hat, wenn man sie nach der Abkühlung untersucht.This discovery is important, especially when using the metal in places where it is subject to changes in temperature conditions, for example when used to manufacture steam turbine blades. The maximum temperature when operating steam turbines is below the temperatures shown above, so that the metal has its desirable physical properties among these Conditions, even when exposed to significant temperature differences. In other words, the result is intermittent use at such temperatures or below this does not change the characteristic properties of the goods when examined after cooling down.

Wenn das Gut bis oberhalb dieser Temperaturen erhitzt wird, ergibt sich eine Verminderung der erwünschten physikalischen Eigenschaften unabhängig von dem Grad der Abkühlung. Wenn aber das Gut nach einer solchen Erhitzung langsam abgekühlt wird, besitzt es höherwertige Eigenschaften, als wenn es nach der Erhitzung bis oberhalb der Temperatur abgelöscht wird.If the material is heated to above these temperatures, results a decrease in the desired physical properties regardless of the degree of cooling. But if the goods are slowly cooled down after such heating it possesses superior properties than when it is heated up is extinguished above the temperature.

Will man eine Legierung der beschriebenen Art zu einem Maschinenteil, z. B. einer Dampfturbinenschaufel, verarbeiten, so verfährt man zweckmäßig in der Weise, daß man das rohe Werkstück zunächst auf eine Temperatur oberhalb 8i5° erhitzt und dann schnell ablöscht. Dadurch erhält man ein Werkstück, das sehr weich und infolgedessen leicht zu bearbeiten ist. In diesem Zustand erhält nun das Werkstück seine endgültige Formgebung und wird hierauf auf eine Temperatur zwischen gib und 649° erhitzt, welche der gewollten Härte entspricht. Bei dieser Temperatur wird das Stück während einer geeigneten Zeitdauer erhalten und dann der Abkühlung überlassen. Nach der Kühlung hat man ein Stück, das je nach der Temperatur und Dauer der Erhitzung eine mittlere bis hohe Härte besitzt. Durch die beispielsweise in Dampfturbinen vorkommenden Temperaturschwankungen wird das Gut in seinen physikalischen Eigenschaften nicht verändert.If you want an alloy of the type described for a machine part, z. B. a steam turbine blade, process, it is appropriate to proceed in the Way that the raw workpiece is first heated to a temperature above 85 ° and then quickly extinguishes. This gives a workpiece that is very soft and as a result, is easy to work with. The workpiece is now in this state its final shape and is then brought to a temperature between gib and 649 °, which corresponds to the desired hardness. At this temperature will the piece during a suitable length of time and then the Let it cool down. After cooling you have a piece that depends on the temperature and duration of heating has medium to high hardness. For example Temperature fluctuations occurring in steam turbines are the physical properties of the goods Properties not changed.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Gegent,- nden, die starken Temperaturschwans kungen ausgesetzt sind, insbesondere von Dampfturbitienschaufeln o. dgl., aus einer Legierung, die mindestens 40°/0 Nickel, bis zu 17'i, Aluminium, außerdem Kupfer und gegebenenfalls geringe Mengen Eisen, Mangan und Kohlenstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück zunächst durch schnelles Abkühlen von einer Temperatur von 815' oder darüber in einen weichen Zustand übergeführt und in diesem Zustand bearbeitet und ihm hierauf durch Erwärmen auf mittlere Temperatur (vorzugsweise 316 bis 649°) die gewünschte bleibende Härte erteilt wird.PATENT CLAIM: Process for the production of counter-objects, the strong ones Temperature fluctuations are exposed to fluctuations, especially of steam turbine blades or the like, made of an alloy containing at least 40% nickel, up to 17'i, aluminum, also copper and possibly small amounts of iron, manganese and carbon contains, characterized in that the workpiece is initially cooled by rapid cooling softened from a temperature of 815 'or above and worked in this state and then given it by heating to medium temperature (preferably 316 to 649 °) the desired permanent hardness is granted.