SE527455C2 - Metod för tillverkning av göt med stor diameter av nickelbaserade superlegeringar göt och användning av göten - Google Patents

Description

110104100 z” närvarande endast i en utsträckning som inte gör götet oanvandbart för användning i kritiska tillämpningar, såsom användning för bearbetning till roterande komponenter för flyg- och landbaserade turbintillåmpningar.

Nickelbaserade superiegeringar utsatta för betydande positiv och negativ segregation under gjutning inkluderar, t.ex. Alloy 718 och Alloy 706. För att minska segregation vid gjutning av dessa legeringar för användning i kritiska tillämpningar, och också för att battre tillförsaio-a att giutlegeringen år fri fràn skadliga icke metalliska inneslutningar, renas det smälta metalliska materialet ordentligt innan det slutligen gjuta.

Alloy 718, såväl som vissa andra segregationsbenâgna niokelbaserade superlegeringar såsom Alloy 706 (UNS N09706), renas typiskt genom en ”trippelsmaltningsflteknik som kombinerar. sekvensíellt, vakuuminduktionssmältning (VIM), elelctroslaggomsmáltiting (ESR), och vakuumbågomsmaltrting (VAR). Premiumkvalitetsgöt av dessa segregationsbenàgna material, emellertid, är svåra att producera i stora diametrar med VAR-smältning, det sista steget i tnppelsmaltriingssekvensen. I vissa fall, bearbetas got med stor diameter till singelkomponenter, så områden med oacceptabel segregation i VAR-gjutningsgöten inte valbart kan avlägsnas innan komponenttillverkningen. Följaktligen kan hela götet eller en del av götet komma att behövas skrotas.

VAR-got av Alloy 718, Alloy 706, och andra nlckelbaserade superlegeringar såsom Alloy 600, Alloy 625, Alloy 720, och Waspaloy, krävs i ökande större vikter, och motsvarande större diametrar, för uppdykande tillämpningar. Sådana tillämpningar innefattar, t.ex., roterande komponenter för större landbaserade och flygturbiner under utveckling. Större got behövs inte bara för att uppnå den slutliga komponentvikten ekonomiskt, men också för att underlätta tillräcklig termomekanisk bearbetning för att tillräckligt bryta ner gotstrukturen och uppnå alla slutliga mekaniska och strukturella krav.

Smaitningen av stora superlegenngsgot accentuerar ett antal basala och prooessreiaterade frågor. Vänneutslâppning under smältning blir svårare med ökande götdiameter, vilket resuiterari längre stelningstider och djupare smàltningspoler. Detta ökar tendensen mot positiv och negativ segregation. Större got och elektroder kan ocksâ generera högre tenniska spänningar under upphettning och kylning. Emedan gotet med storleken övervagd genom denna uppfinning framgångsrikt har producerats av flera nickelbaserade legeringar (t. ex., Alloys 600, 625, 706, och Waspaloy) ar Alloy 718 särskilt benägen till dessa problem. För att tillåta produktionen av VAR-got med stor diameter med acceptabel metallurgisk kvalitet av Alloy 718 och vissa andra segregationsbenagna nickelbaserade superiegeringar, har specialiserade smàltnings- och upphettningsbehand- lingssekvenssr utvecklats. Trots dessa ansträngningar, är den största kommersiellt tillgängliga VAR-götet av Alloy 718 med premiumkvaiitet, t. ex., för närvarande 20 tum (508 mm) i diameter, med begränsat material producerat upp till 28 tum (711 mm) diameter.

K:\Pabnt\110-\110104100se\040906b98k.d00 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 Försök med gjutnlng av VAR-göt av Alloy 718-material med större diameter har varit resultatlösa på grund av uppkomsten av termisk sprickning och oönskad segregation. På grund av längdrestrlktioner, väger 28-tums VAR-göt av Alloy 718 inte mer än omkring 21500 pund (9772 kg). Följaktligen uppnår Alloy 718 VAR-göt i den största kommersiellt tillgängliga diametem inte alls de vikter som behövs i uppkommande tillämpningar som kräver nickelbaserat superlegeringsmaterial av premiumkvalltet.

Följaktligen finns ett behov för en förbättrad metod för att producera VAR~göt av Alloy 718 med stor diameter av premiumkvalltet. Det finns också ett behov för en förbättrad metod att producera göt av andra segregatlonsbenagna nickelbaserade superlegeringar som är huvudsakligen fria från negativ segregation, fria från segringsftäckar. och huvudsakligen saknar annan positiv segregation.

Kort sammanfattning av uppfinningen För att ta ltu med de ovan beskrivna behoven, tillhandahåller föreliggande uppfinning en ny metod för tillverkning av en nickelbaserad superlegering. Metoden kan användas till att gjuta VAR-göt med premlumkvalltet av Alloy 718 i diametrar större än 30 tum (762 mm) och med vikter högre än 21500 pund (9772 kg). Det anses att metoden enligt föreliggande uppfinning också kan användas i produktion av VAR-göt med stor diameter av andra nickelbaserade superlegeringar utsatta för betydande segregation under gjutning, såsom t.ex. Alloy 706.

Metoden enligt föreliggande uppfinning innefattar det första steget att gjuta en nickelbaserad superlegering inuti en gjutform. Detta kan åstadkommas med VlM, argon- oxygenfârskning (AOD), vacuumoxygenfärskning (VOD), eller någon annan passande primär smältnlngs- och gjutningsteknik. Gjutningsgötet vännebehandlas och överåldras därefter genom upphettning av legeringen vid en ugnstemperatur av åtminstone 1200°F (649°C) i åtminstone 10 timmar. (Såsom här använt, hänvisar ”följande' och ”därefter” till metodsteg och händelser som sker omedelbart efter varandra, men hänvisar också till metodsteg eller andra händelser som är separerade i tid ochlelier av mellanliggande metodsteg eller andra händelsen' I ett följande steg, används götet som en ESR-elektrod och är eiektroslaggsmält med en smälthastighet av åtminstone 8 pund/min (3,63 kg/min). ESR-götst överförs till en upphettningsugn 4 timmar innan fullständig stelning, och utsätts därefter för en post-ESR upphettningsbehandling. Upphettningsbehandlingen innefattar stegen att hälla legerlngen vid en första ugnstemperatiir pá 600°F (316°C) till 1800°F (982°C) l åtminstone 10 timmar, och därefter öka ugnstemperaturen, i antingen ett enda steg eller i flera steg, från den första ugnstemperaturen till en andra ugnstemperatur på åtminstone 2125°F (1163°C) på ett sätt som förhindrar tenniska spänningar i götet. Götet hålls vid den andra temperaturen i åtminstone 10 timmar för att ge götet en homogeniserad struktur och med minimal Laves fas.

I(:\Pa19t'li\110-\11010410086 doc 10 15 20 25 30 35 110104100 I vissa fall kan ESR-götet gjutas med en diameter som âr större än den önskade diametem hos VAR-eiektroden som skall användas i ett följande steg av metoden. Därför kan metoden enligt den föreliggande uppfinningen innefatta, efterföljande hållandet av ESR- götet vid en andra ugnstemperatur, och före vakuumbågomsmâltning, mekanisk bearbetning av ESR-götet vid en höjd temperatur för att ändra dimensionerna på götet och för att tillhandahålla en VAR-elektrod av den önskade diametern. Följaktligen kan efter att ESR- götet har hållits vid den andra ugnstemperaturen, det ytterligare bearbetas på ett av flera satt, innefattande kylning till en passande mekanisk bearbetningstemperamr eller kylning till omkring mmstemperatur och därefter upphettning till en passande mekanisk bearbetningstemperatur. Altemetivt kan, om justering av götdiametem är onödig. götet direkt kylas till mmstemperatur och därefter bearbetas med vakuumbagomsmàltrting utan steget med mekanisk bearbetning. Alla steg med kylning och återupphettning av ESR-götet efter hållande ESR-götet vid en andra temperatur utförs på ett satt som avlägsnar tenniska spänningar och som inte resulterar i termisk sprickning av götet. l ett efterföljande steg enligt föreliggande metod, vakuumbågomsmalts ESR-götet vid en smalthastighet på 8 till 11 pund/min (3,63 - 5 kglmin) för att tillhandahålla ett VAR-göt.

VAR-smalthastigheten är företrädesvis 9 till 10,25 pundlmin (4,09 - 4,66 kglmin), och mer företrädesvis 9,25 - 10,2 pund/min (420 - 4,63 kg/min). VAR-götet har företrädesvis en diameter större än 30 tum (762 mm), mera företrädesvis en diameter på åtminstone 36 tum (914 mm).

Föreliggande uppfinning är vidare inriktad pà en metod för tillverkning av en nickelbaserad superlegering som huvudsakligen år fn' från positiv och negativ segregation och som innefattar steget med gjutning i en gjutfonn av en legering vald från Alloy 718 och andra nickelbaserade superlegeringar som uppvisar betydande segregation under gjutnlng.

Götet vârmebehandlas och överåldras därefter genom upphettning vid en ugnstemperatur pà åtminstone 1550°F (843°C) i åtminstone 10 timmar. Det vårmebehandlade götet elektroslaggomsmälts därefter vid en smalthastighet på åtminstone omkring 10 pund/min (4,54 kglmin), och ESR-götet överförs sedan till en upphettningsugn inom 4 timmar efter fullständig stelning. l efterföljande steg, utsätts ESR-götet för en flerstegs post-ESR- vânnebehandling genom att götet hålls vid en första ugnstemperatur på 900°F (482°C) till 1800°F (982°C) i åtminstone 10 timmar. Ugnstemperaturen ökas därefter med inte mer än 100°F!timme (55,6°Cltimme) till en mellanliggande ugnstemperatur, och ökas därefter ytterligare med inte mer an 200°Fltimme (HPC/timme) till en andra ugnstemperatur på åtminstone 2125°F (1163°C). Götet hålls vid den andra ugnstemperaturen i åtminstone 10 timmar. ESR-götet kan omvandlas till en VAR-elektrod av lämpliga dimensioner, om nödvändigt, och vakuumbàgomsmålts därefter vid en smalthastighet på 8-11 pund/minut (3,63 till 5 kg/mlnut) för att tillhandahålla ett VAR-göt Om önskat kan VAR-götet ytterligare KI\Pat0nt\1 1041 10104100se d0c 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 i - 5 bearbetas, såsom genom en homogenisering ochleller passande mekanisk omvandling till önskade dimensioner.

Föreliggande uppfinning år också inriktad på VAR-göt tillverkade med metoden enligt uppfinningen. Dessutom ar föreliggande uppflnning inriktad pà VAR-göt av Alloy 718 som har en diameter större än 30 tum, och är ytterligare inriktad pà Alloy 718-göt av premiumkvalitet som har en diameter större än 30 tum och som tillverkas med VAR eller med någon annan smålt- och gjutteknik.

Föreliggande uppfinning omfattar också framställda artiklar tillverkade av göt enligt föreliggande uppfinning. Representativa framställda artiklar som kan framställas av göten enligt föreliggande uppfinning innefattar tex., hjul och distanshållare för användning i iandbaserade turbiner och roterande komponenter för användning i flygturblner.

Läsaren inser de ovannämnda detaljema och fördelama hos föreliggande uppflnning, såväl som andra, under övervägande av den följande detaljerade beskrivningen av utföringsforrner av uppfinningen. Läsaren kan också inse sådana ytterligare fördelar och detaljer av föreliggande uppfinnlng vid utförandet eller användandet av uppfinningen.

Kortfattad beskrivning av rltnlngama Kànnetecknen och fördelarna hos föreliggande uppfinning kan förstås bättre med hänvisning till de medföljande ritningama l vilka: Flg. 1 år ett diagram generellt àskâdliggörande en utförlngsfonn av metoden enligt föreliggande uppfinning, i vilken ESR-götet har en 40~tums diameter och omvandlas till en 32-tums diameter VAR-elektrod innan vakuumbâgomsmàltning; Flg. 2 är ett diagram generellt àskàdliggörande en andra utförlngsforrn av metoden enligt föreliggande uppfinning, i vilken ESR-götet har en 36 tums diameter och omvandlas till en 32 tums diameter VAR elektrod innan vakuumbàgomsmaitriing; och Flg. 3 år ett diagram av en tredje utföringsfonn av metoden enligt föreliggande uppfinning, i vilken ett 33-tums diameter ESR-göt gjuts och år passande utan mekanisk omvandling för användning som VAR-elektroden.

Detaljerad beskrivning av utförlngsforrner enligt uppfinningen Metoden enligt föreliggande uppfinning tillåter tillverkning av göt av Alloy 718 av premiumkvalltet med stor diameter, en nickelbaserad superlegering som är benägen till segregation vid gjutning. Före utvecklingen av föreliggande metod, var de tyngsta kommersiellt tillgängliga göten av Alloy 718 begränsad till omkring 28 tum (711 mm) i diameter, med maximala vikter på omkring 21500 pund (9773 kg) pà grund av längd/diameter begränsningar. Uppfinnarna har framgångsrikt tillverkat göt av Alloy 718 av premiumkvalitet med diametrar större än 30 tum (762 mm) och åtminstone 36 tum (914 min) med föreliggande metod. Dessa göt vägde så mycket som 36000 pund (16363 kg). betydligt mer än tidigare maxirnumvikt för VAR-göt av prima kvalitet av Alloy 718. Uppfinnama anser K:\Patent\^l10-\11010410099 d0l2 10 15 20 25 527 455 110104100 i” att metoden enligt föreliggande uppfinning kan användas till att tillverka VAR-got av andra nickeibaserade superlegeringar som typiskt utsätts för betydande segregation under gjutning. Sådana andra iegeringar innefattar t.ex., Alloy 706.

Metoden enligt föreliggande uppfinning innefattar steget att gjuta en nlckelbaserad superiegering inuti en gjutforrn. Såsom angivits kan de nickelbaserade legeringama vara t.ex. Alloy 718. Alloy 718 har följande breda sammansättning, allt i viktprocent: omkring 50,0 till omkring 55,0 nickel; omkring 17 till omkring 21,0 krom; O till omkring 0,08 kol; 0 till omkring 0,35 mangan; 0 till omkring 0,35 kisel; omkring 2,8 till omkring 3,3 molybden; åtminstone en av niob och tantal, där summan av niob och tantal år omkring 4,75 till omkring 5,5; omkring 0,65 till omkring 1,15 titan; omkring 0,20 till omkring 0,8 aluminium: 0 till omkring 0,006 bor, och järn ooh händelsevisa orenheter. Alley 718 är tillgänglig under varumärket Allvac 718 från Allvac divisionen av Allegheny Technologies lncorporated, Pittsburgh, Pennsylvania. Allvac 718 har följande nominella sammansättning (l vlktprooent) när det gjuts i större VAR-götdiametrar, 54,0 nickel; 0,5 aluminium; 0,01 kol; 5,0 niob; 18,0 krom; 3,0 moiybden; 0,9 titan; och järn och händeisevlsa orenheter.

Alla passande tekniker kan användas att smälta och gjuta legeringen i en gjutfonn.

Passande tekniker innefattar, t.ex., VliVi, AOD, och VOD. Valet av smält- och gjutteknik är ofta bestämd av en kombination av kostnads- och teknikfrågor. Elektrisk bâgugns/AOD- smaltning underlättar användningen av råmaterial med låg kostnad, men tenderar till att ge en lägre avkastning än VilVl-smältning, särskilt om bottentappning används. Allt efter kostnaden av råmeterialen ökar, kan den högre avkastningen från VlM-smältning göra denna en mera ekonomisk ansats. Legeringen som innehåller höga nivåer av reaktiva element kan behöva VlM-småltnlng för att försäkra tillräcklig utvinning. Behovet av lågt innehåll av gasformiga rester, särskilt kväve, kan också bestämma användningen av VlM-smältnlng för att nå de önskade nivåema.

Efter att legeringen har gjutlts, kan den hållas iformen under en bestämd period för att säkra tillräcklig stelning så att den lossas saken från gjutforrnen. Fackmannen inom området kan enkelt bestämma en tillräcklig tid, om någon, att hålla kvar götet l formen.

Denna tidsperiod beror på, tex., storleken och dimensionerna hos götet, parametrama hos gjutprocessen och sammansáttninen av götet.

Efter avlågsnandet av götet från gjutfon-nen, placeras den i en upphettriingsugn och vännebehandlas och överåldras genom upphettning vid en ugnstemperatrrr på åtminstone 1200°F (649°C) i åtminstone 10 timmar. Götet upphettas företrädesvis vid en ugnstemperatur på åtminstone 1200°F (649°C) i åtminstone 18 timmar. En mera föredragen upphettningstemperatur är åtminstone 1550°F (843°C). Värme- och överåldflngs- behandlingen är avsedd att avlägsna kvarvarande spänningar i götet skapade under stelning. Når götdlametem ökar, blir kvarvarande spänningar ett större bekymmer på grund K:\Pa'bttt\110-\1101 Miflüselflæflfibesitdøc 10 15 20 25 30 527 455 OO OO UIOO 110104100 :zzï-íš s” av ökade terrniska gradienter i götet och graden av mikrosegregation och makrosegregation ökar, vilket ökar känsligheten mot termisk sprlckning. När kvarvarande spänningar blir överdrivna, kan tenniska sprickor initleras. Vissa terrniska sprickor kan bli katastrofala, och resultera i nödvändigheten att skrota produkten. Sprickning kan också vara mera diskret och resultera i smältningsoregelbundenheter och efterföljande Oacceptabel segregation. En typ av smältningsoregelbundenheter känd som 'smälthastighetscykef orsakas av termiska sprickor införda i ESR- och VAR-elektroden som avbryter värrneledning längs elektroden från toppen som smälter. Detta koncentrerar vännen nedanför sprickan, vilket orsakar att smälthastigheten ökar allteftersom smältningsfronten närmar sig sprlckan. När sprickan nås, är änden av elektroden relativt kall, vilket gör smältningsprocessen plötsligt långsammare.

När sprickområdet smälter, ökar smälthastigheten gradvis tills en stabil temperaturgradient har återetablerats i elektroden och den nomlnala smälthastigheten har nåtts.

I ett efterföljande steg används götet som en ESR-elektrod för att bilda ett ESR-göt Uppfinnama har upptäckt att en ESR~smälthastighet på åtminstone omkring 8 pundlminut (3,63 leg/minut) och mera företrädesvis ätrnlnstone 10 pund per minut (4,54 kg/minut) bör användas för att åstadkomma ett ESR-göt passande för vidare bearbetning till ett VAR-göt med en stor diameter. Vilket passande flöde och flödesmamingshastighetsom helst kan användas och faokmannen inom omrâdet kan lätt bestämma passande flöden och matningshastlghet för en given ESR-process. l viss utsträckning beror den passande smälthastigheten på den önskade ESR-götdiametem och bör väljas för tt ge ett ESR-göt med en solid konstruktion (dvs. huvudsakligen avsaknande håligheter och sprickor), som har rimligt god ytkvalitet, och saknar orimliga kvarvarande spänningar för att förhindra termisk sprickning. Den generella driften av ESR-utrustning och de generella sätt att utföra omsmältningsoperationen är välkänd för fackmannen inom området. Sådana personer kan lätt elektroslaggomsmäita en ESR-elektrod av en nickeibaserad superlegering, såsom Alloy 718, vid den speoificerade srnälthastigheten med den föreliggande metoden utan ytterligare instruktioner.

När väl elektroslaggomsmältriingsoperationen har avslutats, kan ESR-götet tillåtas vsvalna l degeln för att bättre tillförsäkra att all smält metall har stelnat. Den minsta lämpliga kylningstiden kommer i hög grad bero på götdiametem. När väl götet har avlägsnats från degeln överförs den till en upphettningsugn så att den kan utsättas för en ny post-ESR- värmebehandling enligt den föreliggande uppfinningen och såsom följer.

Uppflnnarna har upptäckt att vid produktion av göt av Alloy 718 med stor diameter är det viktigt att ESR~götet är varmt när det överförs in i upphettningsugnen och att post-ESR- värrnebehandllngen initieras inom 4 timmar från den fullständiga stelningen av ESR-götet.

När väl ESR-götet har överförts till upphettningsugnen, initieras post-ESR- värmebehandlingen genom att götet hålls vid en första ugnstemperaturen i åtminstone 600°F K:\Ftiterlt\110-\11010410080\D409D6b8slt.m 10 15 20 25 - 527 455 "F O z i 8 IDO.. 11o1o41oo (316°C) till 1800°F (982°C) i åtminstone 10 timmar. Det är också föredraget att upphettningstiden vid den valda ugnstemperaturen är åtminstone 20 timmar.

Efter steget att hålla ugnsternperaturen l åtminstone 10 timmar, ökas upphettnlngsugnstemperaturen från den första ugnstemperaturen till en andra ugnstemperatur på åtminstone 2125°C) och företrädesvis åtminstone 2175°F (1191°C), på ett sätt som hindrar uppkomsten av tenriiska spänningar inuti ESR-götet. Ökningen av ugnstemperatur upp till den andra ugnstemperaturen kan utföras i ett enda steg eller som en flerstegsoperation innefattande två eller flera upphettningssteg. Uppfinnama har upptäckt att en särskilt tillfredsställande sekvens av ökande temperatur från den första till den andra är en tvåstegssekvens inkluderande: ökning av ugnstemperatur från den första temperaturen med inte mer än 100°Itimme (55,6°C/timme), och företrädesvis omkring 25°Fltimme (13,9°CItimme), till en mellanliggande temperatur; och sedan ytterligare ökning av ugnstemperatur från den mellanliggande temperaturen med inte mer än 200°Fltimme (111°C/timme), och företrädesvis omkring 50°Fltlmme (27,8°C/timme), till den andra ugnstemperaturen. Företrädesvis år den mellanliggande temperaturen åtminstone 1000°F (583°C), och mera företrädesvis åtminstone 1400°F (760°C).

ESR-götet hålls vid den andra ugnstemperatriren i åtminstone 10 timmar.

Uppfinnarna har upptäckt att etter att ha hållits vid den andra ugnstemperaturen bör götet uppvisa en hornogenlserad struktur och inkludera endast minimal Laves-fas. För att bättre tlllförsäkra att den önskade temperaturen och den önskade graden av härdnlng har uppnåtts, hålls ESR-götet företrädesvis vid den andra ugnstemperaturen i åtminstone 24 timmar, och hålls mera företrädesvis vid den andra ugnstemperaturen i åtminstone 32 timmar.

Efter att ESR-götet har hållits vid den andra ugnstemperaturen i en specificerad period, kan det ytterligare behandlas på ett av flera sätt. Om inte ESR-götet skall bearbetas mekaniskt, kan det kylas från den andra ugnstemperamren till rumstemperatur pá ett satt som hindrar termisk sprlckning. Om ESR-götet har en diameter som år större än den önskade diametern hos VAR-elektroden, kan ESR-götet bearbetas mekaniskt såsom med, tex., vannsmidning. ESR-götet kan kyias från den andra ugnstemperamren till en passande mekanisk bearbetningstemperattrr på ett sätt valt för att förhindra termisk sprickning. Om, emellertid. ESR-götet har kylts under en passande bearbetningstemperatur, kan det återupphettas till bearbetningstemperaturen på ett sätt som förhindrar termisk spriokning och kan sedan bearbetas till de önskade dimensionerna.

Uppfinnama har upptäckt att när ESR-götet kyls från den andra ugnstemperaturen, år det önskvärt att göra så på ett kontrollerat sätt genom att reducera ugnstemperaturen från den andra ugnstemperaturen medan götet kvarstannari upphettrtingsugnen. En föredragen kylningssekvens som har visat sig förhindra termisk sprickning inkluderar. reducering av ugnstemperaturen från den andra ugnstemperaturen med en hastighet inte större än K:\PBt0l1t\110-\1 10104100se\040906b88k.% 10 15 20 25 30 527 455 ocean: g o no tuben: e 0 co oo 0000 o o 000 110104100 9 200°Fltimme (HPC/timme), och företrädesvis med omkring 100°Fltimme (55,6°C/timme), till en första mellanliggande temperatur inte större ån 1750°F (954°C), och företrädesvis inte större än 1600°F (871°C); kvarhållning vid den första mellanliggande temperaturen i åtminstone 10 timmar, och företrädesvis åtminstone 18 timmar, ytterligare reducering av ugnstemperaturen från den första mellanliggande temperaturen med en hastighet inte större ån 150°Fltimme (83,3°Cltimme), och företrädesvis omkring 75°Fftimme (41,7°Cltimme), till en andra mellanliggande temperatur inte större ån 1400°F (760°C), och företrädesvis inte större än 1150°F (621°C); kvarhållning vid den andra mellanliggande temperaturen i åtminstone 5 timmar, och företrädesvis åtminstone 7 timmar, och därefter luftkylning av götet till rumstemperatur. Når den väl kylts till rumstemperatur bör götet uppvisa en överåldrad struktur av deltafasfållningar.

Om ESR-götet kyls från den andra ugnstemperaturen till en temperatur vid vilken mekanisk bearbetning kan utföras. då kan den relevanta delen av kylningssekvensen just beskriven användas för att åstadkomma bearbetningstemperaturen. Tex om ESR-götet upphettas i en upphettriingsugn vid en andra ugnstemperatur på 2175°F (119'i°C) och skall varrnsmidas vid en smidestemperatur på 2025°F (1107°C), kan ESR-götet kylas genom minskning av ugnstemperaturen till den andra ugnstemperatiiren med en hastighet inte större än 200°F/timme (111°C/tirnme), och företrädesvis med omkring 100°Fltimrne. till smidestemperaturen.

Uppfinnama har upptäckt att om ESR-götet har kylts från den andra ugnstemperaturen till en temperatur vid eller nära rumstemperatur, så kan upphetming av götet tillbaka till en passande mekanisk bearbetningstemperatur utföras genom att använda den följande sekvensen för att förhindra termisk sprickning: ladda götet ien upphetmingsugn och upphetta götet vid en ugnstemperatur mindre än 1000°F (556°C) i åtminstone två timmar; öka ugnstemperaturen med mindre än 40°Fltimme (22,2°Cltlmme) till mindre ån 1500°F (816°C); ytterligare öka ugnstemperaturen med mindre än 50°Flfimme (27,8°Cftimme) till en passande varrnbearbetningstemperatur mindre an 2100°F (1149°C); och hålla götet vid bearbetningstemperaturen i åtminstone 4 timmar. I en alternativ upphettningssekvens utvecklad av uppfinnama, placeras ESR-götet i en upphettnlngsugn och den följande upphettningssekvensen följs: götet upphettas vid en ugnstemperatur på åtminstone 500°F (260°C), företrädesvis vid 500 till 1000°F (277 - 556°C). i åtminstone två timmar, ugnstemperaturen ökas med omkring 20 till 40°F/timme (11,1 - 22,2°Cltimme) till åtminstone 800°F (427°C); ugnstemperaturen ökas ytterligare med omkring 30 till 50°Fltimme (16,7° - 27,8°CItimme) till åtminstone 1200°F (649°C); ugnstemperaturen ökas ytteriigare med omkring 40 - 60°F/timme (22,2 - 33.3°Cftimme) till en varrnbearbetriingstemperatiir mindre ån 2100°F (1149°C); och götet hålls vid K:\Patefit\110-\1 101041008e\040906be8k.d0c 10 15 20 3 30 35 527 455 110104100 10 varmbearbemingstempelaturen tills götet uppnår en väsentligen jämn temperatur tvärs igenom.

Om ESR-götet har kylts eller upphettats till en önskad mekanisk bearbetningstemperatur, bearbetas det sedan på vilket passande sätt som helst, såsom enom pressmidning, för att tillhandahålla en VAR-elektrod som har en förutbestämd diameter. Reduktioneri diameter kan vara nödvändigt på gmnd av, t.ex., begränsningar hos tillgänglig utrustning. Som ett exempel kan det vara nödvändigt att mekaniskt bearbeta ett ESR-got som har en diameter på omkring 34 till omkring 40 tum (omkring 864 till omkring 1016 mm) till en diameter pá 34 tum (omkring 864 mm) eller mindre så att den passande kan användas som VAR-elektroden pà tillgänglig VAR-utrustning.

Upp till denna punkt, har ESR-götet blivit föremål för post-ESR-värrnebehandllng Det har också antagits, antingen som gjutfonn på ESR-apparaten eller efter mekanisk bearbetning, en passande diameter för användning som VAR-elektmden. ESR-götet kan sedan konditioneras och kapas för att justera dess form till den passande för användning som en VAR-elektrod, som är känt inom tekniken. VAR-elektroden är därefter vakuumomsmält med en hastighet av 8 till 11 tumlmin (3,63 - 5 kglmin) på ett sätt känt för fackmannen inom området för att tillhandahålla ett VAR-göt av önskad diameter. VAR- smälthastigheten är företrädesvis 9 - 10,25 pund/min (4,09 - 4,66 kg/min), är även mera företrädesvis 9,25 - 10, 2 pund/min (4,20 - 4,63 kglmin). Uppfinnama har upptäckt att VAR- smälthastigheten är kritisk för att uppnå VAR-göt av Alloy TiS-material med premiumkvalltet.

Det gjutna VAR-götet kan ytterligare bearbetas om så önskas. T.ex. kan VAR-göt homogeniseras och överáidras genom att använda konventionella tekniker i produktionen av kommersiellt tillgängliga VAR-göt av nickelbaserad superlegerlng med större diameter.

Göt av nickelbaserad superlegerlng tillverkade med metoden enligt föreliggande uppfinning kan tillverkas till manufakturerade artiklar genom kända tillverkningsteloiiker.

Sådana artiklar skulle naturligt innefatta vissa roterande komponenter anpassade för användning i flyg- eller landbaserade kraftgenereringsturbiner.

Exempel pá metoden enligt föreligande uppfinning följer.

ExempeH Fig. 1 är ett diagram illustrerande en utföringsforrn av metoden enligt föreliggande uppfinning anpassad för tillverkning av göt av Alloy 718 av premiumkvalitet med diametrar större än 30 tum. Det kommer att vara uppenbart att utföringsfonnen enligt föreliggande metod visad i fig. 1 är, generellt, en trippelsmältningsprocess innefattande steg av VlM, ESR, och VAR. Som indikerat l Flg. 1, förbereddes en smälta av Alloy 718 med VIM och öts till en VlM-elekbod med 36 tums diameter passande för användning som en ESR-elektrod i ett efterföljande steg. VlM-götet tilläts att kvarstanna i gjutfonnen i 6 till 8 timmar efter gjutning.

KÅPSIOUM 10-\1 101041 0086 d00 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 11 Götet togs sedan ur formen och överfördes vann till en ugn, där det vármebehandlades och överåldrades vid 1550°F (843°C) l minst 18 timmar.

Efter värmebehandlings-Iöveràldringssteget, slipades götytan för att avlägsna grader. Götet överfördes sedan varmt till en ESR-apparat, där det användes som den smaltbara ESR-elektroden och elektroslaggomsmàltes för att forma ett 40 tums ESR-got.

Såsom år välkänt, innefattar en ESR-apparat en elektrisk kraftförsörjning som år i elektrisk kontakt med den småltbara elektroden. Elektroden år i kontakt med ett slagg inrymt i en vattenkyld behållare, vanligen konstruerad av koppar. Den elektriska loaftförsörjningen, som vanligen är växelström, ger en hög strömstyrka, lâgvoltsström till en krets som innefattar elektroden. slagget. och behållaren. När ström passerar genom kretsen, ökar elektrisk resistansupphettrting av slagget dess temperatur till en nivå tillräcklig för att smälta änden av elektroden i kontakt med slagget. Nar elektroden börjar smälta bildas droppar av smalt material, och en elektrodmatningsmekanism för elektroden fram in till slagget för att ge den önskade smâlthastigheten. Droppama av smalt material passerar genom det upphettade slagget, vilket avlâsnar oxidinneslumingar och andra orenheter. Bestämning av den riktiga smålthastigheten ar väsentlig för att ge ett göt som år huvudsakligen homogent och fritt från håligheter, och som har en rimligt god kvalitetsyta. Har upptäckte uppfinnarna genom experimentering att en smalthastíghet på 14 pund/min tillhandahöll ett passande homogent och felfritt ESR~göt.

Efter att 40-tums ESR-götet var gjutet tilläts det att svalna i formen i 2 timmar och sedan utsattes det för den följande post-ESR-vårrnebehandlíngen. Vârrnebehandlingen förhindrade termisk sprlckning i götet i efterföljande behandling. ESR-götet avlagsnades från fonnen och överfördes varmt till en upphsttningsugn där det kvarhölls vid 900°F (482°C) i 20 timmar. Ugnstemperaturen ökades sedan med omkring 25°Fltimme (13,9°C/tlmn1e) till omkring 1400°F (760°C). Ugnstemperaturen ökades sedan ytterligare med en hastighet av omkring 50°F/timme (27,8°Cltimme) till omkring 2175°F (1191°C), och götet hölls vid 2175°F (1191°C) i åtminstone 32 timmar. Götet kyldes sedan genom att ugnstemperaturen minskades med omkring 100°Fftimme (55,6°C/timme) till omkring 1600°F (87°l°C). Denna temperatur hölls i åtminstone 18 timmar. Götet kyides sedan ytterligare genom reduoerin av ugnstemperaturen med omkring 75°Fltimme (41,7°C/timme) till omkring 1150°F, och temperaturen hölls däri omkring 7 timmar. Götet avlägsnades från ugnen och tillåts luftkylas.

ESR-götets 40-tums diameter var för stor för att vakuumbàgomsmaltas med användning av den tillgängliga VAR-apparaturen. Därför blev götet smídespressat till en 32- tums diameter passande för användning på VAR-apparaturen. Innan smidning blev götet upphettat i en ugn till en passande smidespressningstemperattir med en upphettnlngssekvens utvecklad av de föreliggande uppfinnama för att förhindra termisk sprlcknlng. Götet upphettades först vid 500°F (260°C) i två timmar. Ugnstemperaturen höjdes KñPntenflí 1041101 041 DOSGWOSOBBBSILGOO 10 15 20 25 30 35 i 527 455 110104100 . -. 5": - ï' 12 sedan med 20°FItimme (11,1°C/timme) till 800°F (427°C), ökad med 30°FItimme (16,7°Cltimme) till “l200°F (649°C), och sedan ytterligare ökad med 40°Fltimme (22,2°Cftimme) till 2025°F (1107°C), där det kvarhölis i omkring 8 timmar. Götet smidespressades sedan till en 32-tums diameter, átempphettades till smidestemperatur såsom behövdes. 32-tums VAR-elektroden kvarhölls vid omkring 1600°F (87'l°C) i åtminstone 20 timmar och konditionerades sedan och bandsàgsbeskars för att tillplatta dess ändar.

Uppfinnama har upptäckt att endast ett smalt och specifikt VAR-smältningslntervall kommer att producera ett huvudsakligen segregatlonsfritt VAR-got, och att VAR-kontroll är speciellt kritisk under uppstartningsperioden för att undvika makrosegregation. 32-tums VAR- elektroden vakuumbågomsmaltes till ett 36-tums VAR-got med en smalthastighet på omkring 9,75 pund/minut, vilken måste kontrolleras i ett smalt intervall. VAR-götet homogenlserades sedan genom användning av en standardiserat! ugnshomogenlseringsupphettnlngscykel, och överåldrades sedan vid 1600°F (871 °C) i minst 20 timmar.

Vikten av 36-tums VAR-götet var betydligt över de 21500 pund (9772 kg) som ar vikten på kommersiellt tiligångfiga Alioy 71 S-göt med 28-tums diameter. Produkten av 36- tums göt inspekterades med ultraljud och makroskivsinspektlon, och befann vara fri från segringsflàokar, och var huvudsakligen fri från sprickor, håligheter, negativ segregation, och annan positiv segregation. ESR-gótet ansågs vara av premiumkvalitet och passande för tillverkning av delar använda i kritiska applikationer, såsom roterande delar för landbaserade och luftbaserade kraftgenererande turblner.

Exempel 2 l exemplet ovan hade ESR-göte en diameter större än som kunde användas i den tillgängliga VAR-apparaturen, som inrymde en VAR-elektrod på upp till omkring 34 tum (863 mm). Detta gjorde det nödvändigt att justera diametem hos ESR-götet genom mekanisk bearbetning. Detta i sin tur krävde att uppflnnama utvecklade en passande ESR- götupphettningsselrvens för upphettning av ESR-götet till smidestemperatur medan den förhindrade uppkomsten av termisk sprickning under smidning. Om diametem hos ESR-götet skulle vara närmare den maximala diametem som kan användas på den tillgängliga VAR- apparaturen, så skulle ESR-götet vara mindre benägen till tennisk sprickning.

Smidespressning eller annan mekanisk bearbetning av ESR-götet kan vara helt onödig om storleken på ESR-götet skulle passa för direkt användning på den tillgängliga VAR- apparaturen. I sådant fall kunde ESR-götet levereras till VAR-apparaturen omedelbart efter post- ESR-vàrmebehandlingsstegen.

Fig. 2 är ett diagram som generellt illustrerar en profetisk utfdringsforrn av en trlppelsmältprooess enligt föreliggande uppfinning l vilken ESR-apparaturen kan användas till gjutning av ett 36-tums ESR-got. Eftersom ESR-götet har en diameter som år mindre än den KIPabrm110-\1101041008ei040906besk.d00 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 13 40-tums diameter hos ESR-götet gjutet i exempel 1, skulle det vara mindre risk för götsprioknlng eller andra bearbetningsinducerade imperfektioner. l tillägg skulle den minskade diametem och den större längden hos ESR-götet reducera sannolikheten att ESR- götet skulle spricka eller uppvisa betydande segregation när den val gjuts.

Såsom indikeras ifig. 2, gjuts VIM-elektroden till ett göt med 33-tums diameter. VIM- götet överförs sedan vann och kan värmebehandlas och överåldras såsom beskrivs i exempel 1. I synnerhet tillåts VlM-götet att kvarstanna i gjutformen i 6 till 8 timmar innan den tas ur och laddas in i vàrmebehandlingsugnen. Det antas att hàlltiden I gjutfcrrnen skulle kunna reduceras för VlM-göt med mindre diameter. Det 33-tums VIM-götet elektroslaggomsmalts sedan med processen generellt beskrivet i exempel 1. Götet överförs sedan varmt och utsätts för en post-ESR-värrnebehandling såsom beskrivs ovan i exempel 1. Efter post-ESR-vännebehandlingen, höjs ESR-götet upp till smidestemperatur och smidespressas till 32-tums diameter såsom generellt beskrivs i exempel 1. 32- tumssmidnlngen överàldras och vakuumbàgomsmàlts sedan till ett 36-tums VAR-got såsom generellt beskrivs i exempel 1. VAR-götet kan sedan homogeniseras med standardiserade homogenisefingsbehandlingar, eller kan på andra sätt passande bearbetas. Det antas att ett VAR-got av Alloy 718 med premiumkvalitet, jämförbar med götet producerad med metoden enligt exempel 1 skulle bli resultatet.

Exempel 3 Flg. 3 är ett diagram av en altemativ profetisk utföringsforrn av en trippelsmáltprocess inom ramen för föreliggande uppfinnlng i vilken ESR-götst gjutet till 30~ tums diameter är direkt passande för användning med ESR-apparaturen. En 30-tums VIM- elektrod elektroslaggomsrnålts till ett 33-tums ESR-göt. ESR-götet överförs varmt och vàrmebehandlas såsom beskrivs i exempel 1 och vakuumbágomsmâlts sedan utan reduktion i diameter, till ett VAR-got med 36-tums diameter. VAR-götet kan sedan homogeniseras och ytterligare bearbetas såsom beskrivs i exempel 1. Processen illustrerad ifig. 3 skiljer sig från den i fig. 1 bara genom att diametrama hos VlM-elektroden och ESR-götet skiljer sig från de i exempel 1, och ingen smldespressningsoperation eller höjning till smideaemperaturen behövs. Ett Alloy 718-göt med 36-turns diameter av premiumkvalitet skulle bli resultatet Exempel 4 Åtskilliga VAR-got av Allvac 718-materlai med diameter större än 30 tum förbereddes med metoden enligt föreliggande uppflnning och inspekterades. Parametrar från de åtskilliga kömingama visas i den följande tabellen. l flera av kömingama, utvàrderades olika VAR-smâlthastigheter för att bestämma elfektema på kvalitet hos den resulterande VAR-götet.

K:\Pat6l'l't\1 10-\1 101 04100oe\040906beßk.doc 527 455 oouiøoncoæošøoøo :o _6- Sów 538090.

.E23 .se ...šefzëâo 6:8.

...SS ä ïaeäob. š .ëeeurmß .uëä ...oo .än-nu mdo .så 50 ses.. ä . ä.. 6%, c ..._38 __.. .så ._8 ...så ._ ...E .6LSc ...å ä ä... ...am .se .nsä .såå _ ä.. .6L8c ...38 ä ...am 6.:: c åxå v... ...am 6. x: c ...på ___., 8 _ ä.. 60 6. 2.2 6.:: c "v23 n... ...am 6. SE ...MEN ä, .ëaä å . ä.. .ñoëš c .Ešä å _ ä.. .6.äš ...S2 ä .Sëäoaæmmc ...såå _ .am .Hoaâc 5:e.. å _ .är .6.ä_.c Näää ä 353.3... ...ER ä wesaoäfifw. 2....__æ.8« E... ...EE ä øeeaoæšc ...mtw ä .Esäoaawc usešfakš 6.03 ësäufwtä... 6.89 5.5.. ...am 6. EE øeååk =8 .6.8.__ oseämm» 5.. .Aošs ...oâfi ..._ _2.....

...ER ä äååoaußu åä: ä .ëseuëäc ...S9 __.. äesäoksu cšånrß mssëurä måsta» 2....._E.8 »EEÉÉ äns. .6.3c :så .6.._öc ES» .6.8.,_ åns. .6.åc ._38 630m ..._84 __.. _e.ë.

P09.. ä .Ésaoæäfic ...Snv ä .fisäuæfwc ...S2 __.. 6s=åo.._.wä_ »ššnrå 2.......m.â ä... øesambw åëšrâ 8... 996 ëeäßä 3... ...osm ä... 296 .Éëä 986 .aeš _. _ 6. He S... ä... .asš .ëšä w _ 6. RQ ...SS .ššäï 6.59 ..._82 8 _ 6. Ke ...SS ...S3 ...šse ä Éäšsßmë? nu! .Pans ...Su .æesä 8 _ 6šs ...am .šsä .a . 6.3... »v08 ...Éä å _ 6.33 man» .Esa 8 ._ 6.83 "v80 .mwmïâm e... 9. ...a ä. ...a 9. ...å 3 ...a 9. .sæâäswmmm .ä..d=..e.2..

...B ä.. ä Eâflä 93 s.. ä Såsš .se .näsa ä .sås 3 _.. .ßssä N ä ..s...._e 3 c .Swmä N _22... N _82. ~ 8 »så c .gå m. _. ...än ä uä__=....>v. ÉÉB. 3 _.........3_! ...WEB i scäa... I ÉÉB. i sâ=8§2æ..mmm å... + 34028 6.... + 848.nu.. 6.... + 833.... 6.... + 34818 No; + âaówuä »Bm 355: .Såna S555 mm EEE.. 3558 av .gå .BSEE vu .öEcñ ßzoæš ..._82 2.6.3 ...m8 2 _ 6.9.9 ...SE 2 _ 6.9.9 .v82 2 _ .oæš "v82 lš....â._32sš.:B| 8 IIS 8 8 8 aäsøäwåäïsš m8.. øêš 98 2=a> m8» se? nå. ...Eš omå 2ä> .mä I. oovvo-.ovv 527 455 oøuiaonmøøâooao Sö S? 5.2 Sïflumcv. .äcownx__nnuäøåu>v_nš_š ä säga sošss sas." ts... äš. asus: flâas. ëšsâêä. mus :m8 ïnflëoå: :m8 .šeä :än .Ésšisssusšsssses .a=8s__a%ßs__sssssa._ -m<> _ flüaâ: ëššøs .ââêsßwsâaå .e såå... šase ë snaäâs .auâš asså.. 2» såg m<> ässëëåaä ..._25 äs. äs" såå: :så šsšasaääw: ._35 832 s., så _23 sm E83 .så s., även... svmmw .§a=w..__.=_.2.__e_a äs .æâ__§_usas=§a äs ...å mssøuausß šâm ëssosså s. .mässa ss s. a, s. Eâsøäso: .så ._35 usa Sån Eâ sas... så. mâä EB 8 aâssæ Bs sa 8 sa 8 så 8 ëaæsssn suàš sssš. man Ssšë ...spis qm mä šnssa ss ä.. 3.0 .QS nšoeås.. n .å ä.. 0.2 nšoeäs. w ä.. 0.2 .mao _3832.. m .Bmfiwšwsw _33 sö Ess. .aas __8 _35. ._8 _32 sä Om _ 8.2.5 .E09 6äå== ss Ess. 3 _ 6. Ks "šâ- äs.. nå _ 8. :s "rå" .Esa ä _ nršæ "recos åsšo ...så ëassa ss šfizš å samš- 2.. ss så: 5 _ss_æ__:2 :sm .asså E. .ä åësßš .883 ä.. GLE ._ "rmwâ ss š 2 __«_._ .GLQE "_..".8~ ssåß ä »ssamövuøs 6.5: "_.m8~ s.. __: 8.92 "šöä :___ Aon? s "v33 .___ ssåösøs ___. æsssökus øšsßrâ .ös âëasâ .as a: .8._.~w_ "_58 a: .Sån "få". .___ ïsssoëš ___. $Éâ[email protected]_ 2=s_<"_.°~ Es ...__ wssaßå .se ...ess nnšvâs ä. .šsåm _ 6.8~_ .Sååå šåsâo _2.._.s2_° |"_.w8m ä, ëåâaå "_33 .š s$s=äs< se _ sa Sms 5 ___. ssw e: sa 0:2 5 .___ så e: se 0:2 3 ä :sm 8.8.1 m8» »så mä ss? 33 æsš øâv Se? mmä åä> EE m.. oowvowoww 10 15 527 455 110104100 1s Utvärdering av VAR-göten utfördes på göt av 'iQ-tums diameter tillverkade genom dragsmidning av VAR-göten, fölida av GFM-smidning till slutlig diameter. De smidda goten skalades och polerades for att avlägsna ytoregelbundenheter varefter de uitraljudlnspekterades for lntema sprickor och håligheter som vanligtvis är knutna till områden med negativ segregation. Tvárgàende skivor skuma ur flera ställen längs längden hos göten som representerade alla smälthastigheter blev sedan kemiskt etsade för att avslöja områden med negativ och positiv segregation. Frånvaron av ljudindikatloner och segregationsdefekter var tillräckligt for att klassificera materialet såsom varande av premiumkvalitet.

Det skall förstås att föreliggande beskrivning illustrerar dessa aspekter av uppfinningen. relevanta för en klar förståelse av uppfinningen. Vissa aspekter av uppfinningen som skulle vara uppenbara för fackmannen inom området och som, därför, inte skulle underlätta en battre förståelse av uppfinningen har inte blivit presenterade for att förenkla föreliggande beskrivning. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits i samband med vissa utföringsformer, kommer fackmannen inom området, vid beaktande av föregående beskrivning, inse att många modifikationer och variationer av uppfinningen kan göras. Alla sådana variationer och modifikationer av uppfinningen år avsedda att täckas av föregående beskrivning och de följande kraven.

KItPitßnM 10~\1 1010410D80\040908b88k.d0c

Claims (46)

10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 17 Patentkrav

1. En metod för tillverkning av en nickelbaserad superiegering som huvudsakligen är fri från positiv och negativ segregation, k ä n n e t e c k n a d a v att metoden innefattart gjutning av en legering som är en nickelbaserad superiegering i en gjutfonn; värrnebehandling och överàldring av Iegeringen genom upphettning av Iegeringen vid åtminstone 649°C (1200°F) i åtminstone 10 timmar; elektroslaggomsmåltning av Iegeringen vid en smälthastighet av åtminstone 3,63 kg/minut (8 lb/minut); överföring av Iegeringen till en upphettningsugn inom 4 timmar från fullständig stelning; I hållande av Iegeringen i upphettningsugnen vid en första temperatur på 316°C (600°F) till 982°C (1800°F) i åtminstone 10 timmar; ökning av ugnstemperaluren från den första temperaturen tiil en andra temperatur pà åtminstone 1163°C (2125°F) på ett sätt för att förhindra termiska spänningar l Iegeringen; hållande vid den andra temperaturen i åtminstone 10 timmar", vakuumbàgomsmältning av en VAR-elektrod av ESR-götet vid en smälthastighet av 3,63 till 5 kg/minut (8 till 11 lb/minut) för att ge ett VAR-göt.

2. Metod enligt krav 1, i vilken VAR-götet har en diameter större än 762 mm (30 tum).

3. Metod enligt krav 1, i vilken VAR-götet har en diameter av åtminstone 914 mm (36 tum).

4. Metod enligt krav 1, i vilken vikten hos VAR-götet är större än 9772 kg (21500 lb).

5. Metod enligt krav 1, i vilken den nickelbaserade Iegeringen är en av UNS-N07718 och UNS-N07706.

6. Metod enligt krav 1, i vilken den nickelbaserade Iegeringen innefattar omkring 50,0 till omkring 55,0 viktprocent nickel; omkring 17 till omkring 21,0 viktprocent krom; 0 upp till omkring 0,08 viktprocent kol; 0 upp till omkring 0,35 viktprocent mangan; 0 upp till omkring 0,35 viktprocent kisel; omkring 2 ,8 upp till omkring 3,3 viktprocent molybden; åtminstone en av niob och tantal där summan av niob och tantal är omkring 4,75 upp till omkring 5,5 viktprocent; omkring 0,65 upp till omkring 1,15 viktprocent titan; omkring 0,20 upp till omkring 0,8 viktprocent aluminium; O upp till omkring 0,006 viktprocent bor; och järn och tillfälliga orenheter. K:\Patent\1 1 0-\1 10104100Se\060102be$k.d0t2 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 18

7. Metod enligt krav 1, i vilken den nickelbaserade legeringen väsentligen består av; omkring 54,0 viktprocent nickel; omkring 0,5 viktprocent aluminium; omkring 0,01 viktprocent kol; omkring 5,0 viktprocent niob; omkring 18,0 viktprocent krom; omkring 3,0 viktprocent molybden; omkring 0,9 viktprocent titan; och jäm och tillfälliga orenheter.

8. Metod enligt krav 1, i vilken gjutning av den nickelbaserade legeringen innefattar småltning och valfritt legeringen genom åtminstone en av vakuuminduktionssmältning, argon-syrgasfärskning, och vakuum-syrgasfärskning.

9. Metod enligt krav 1, i vilken vårmebehandling och överåldringav legeringen innefattar upphettning av legeringen vid åtminstone 649°C (1200°F) i åtminstone 18 timmar.

10. Metod enligt krav 1, i vilken vårmebehandling och överåldring av legeringen innefattar upphettning av legeringen vid åtminstone 843°C (1550°F) i åtminstone 10 timmar.

11. Metod enligt krav 1, i vilken elektroslaggomsmältning av legeringen innefattar elektroslaggomsmältning vid en smälthastighet av åtminstone 4,54 kg/minut (10 lb/minut).

12. Metod enligt krav 1, i vilken hållande av legeringen i upphettningsugnen raffinering av innefattar hållande av legeringen vid en ugnstemperatur på åtminstone 316°C (600°F) upp till 982°C (1800°F) i åtminstone 20 timmar.

13. Metod enligt krav 1, i vilken hållande av legeringen i upphettningsugnen innefattar hållande av legeringen vid en ugnstemperatur pâ åtminstone 482°C (900°F) upp till 982°C (1800°F) i åtminstone 10 timmar.

14. Metod enligt krav 1, i vilken ökning av ugnstemperaturen innefattar ökning av ugnstemperaturen från den första temperaturen till den andra temperaturen på ett flerstegssätt innefattande: ökning av ugnstemperaturen från den första temperaturen med inte mer än 55,6°C/timme (100°F/timme) till en mellanliggande temperatur; och ytterligare ökning av ugnstemperaturen med inte mer än 111°Cltimme (200°F/timme) från den mellanliggande temperaturen till den andra temperaturen.

15. Metod enligt krav 14, i vilken den första temperaturen är mindre än 583°C (1000°F) och den mellanliggande temperaturen 'år åtminstone 583°C (1000°F).

16. Metod enligt krav 1, i vilken den första temperaturen är mindre än 760°C (1400°F) och den mellanliggande temperaturen är åtminstone 760°C (1400°F).

17. Metod enligt krav 1, i vilken den andra temperaturen är åtminstone 1191°C (2175°F). K:\Patent\1 10-\1 10104100Se\060102besk.d0c 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 19

18. Metod enligt krav 1, i vilken legeringen hàlls vid den andra temperaturen i åtminstone 24 timmar.

19. Metod enligt krav 1, i vilken elektroslaggomsmältningen av legeringen ger ett ESR-göt som har en diameter som är större än en önskad diameter hos VAR-elektroden, där metoden ytterligare innefattar, efter hållande vid den andra temperaturen: mekanisk bearbetning av ESR-götet för att ändra dimensioner hos götet och för att ge en VAR-elektrod med den önskade diametem.

20. Metod enligt krav 14, ytterligare innefattande, efter hållande legeringen vid den andra temperaturen och innan mekanisk bearbetning av ESR-götet: kylning av legeringen till en mekanisk bearbetningstemperatur med en kylningshastighet inte större än 111°Cltimme (200°Fltimme).

21. Metod enligt krav 1, ytterligare innefattande, efter hållande av legeringen vid den andra temperaturen och innan vakuumomsmältning av VAR-elektroden: kylning av legeringen fràn den andra temperaturen till rumstemperatur genom en kylningsprocess innefattande minskning av ugnstemperaturen med en hastighet inte större än 111°C (200°Fltimme) fràn den andra temperaturen till en första mellanliggande temperatur inte större än 982°C (1750°F), och hållande vid den första mellanliggande temperaturen i åtminstone 10 timmar.

22. Metod enligt krav 21, i vilken kylning av legeringen ytterligare innefattar: minskning av ugnstemperaturen med en hastighet inte större än 83,3°C/timme (150°F/timme) fràn den första mellanliggande temperaturen till en andra mellanliggande temperaturen inte större än 760°C (1400°F), och hållande vid den andra mellanliggande temperaturen i åtminstone 5 timmar.

23. Metod enligt krav 22, i vilken efter hållande vid den andra mellanliggande temperaturen, legeringen kyls i luft till omkring rumstemperatur.

24. Metod enligt krav 1, ytterligare innefattande, efter hållande vid den andra temperaturen och innan mekanisk bearbetning av ESR-götet: kylning av legeringen fràn den första temperaturen till omkring rumstemperatur pà ett sätt som förhindrar termiska spänningar i legeringen; och upphettnlng av legeringen till en passande mekanisk bearbetningstemperatur pà ett sätt som förhindrar termiska spänningar i legeringen.

25. Metod enligt krav 24, i vilken upphettnlng av legeringen till en passande mekanisk bearbetningstemperatur innefattar: upphettnlng av legeringen i en upphettningsugn vid en ugnstemperatur på åtminstone 260°C (500°F) i åtminstone tvà timmar; ökning av ugnstemperaturen med åtminstone omkring 11,1°C/timme (20°Fltimme) till åtminstone 427°C (800°F); K:\Patent\1 10-\1 10104100Se\060102b6Sk.d0C 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 20 ytterligare ökning av ugnstemperaturen med åtminstone 16,7°Cltimme (30°F/timme) till åtminstone 649°C (1200°F); och ytterligare ökning av ugnstemperaturen med åtminstone omkring 22,2°C/timme (40°F/timme) till en temperatur på åtminstone 1107°C (2025°F), och hållande vid den temperaturen tills legeringen når en huvudsakligen jämn temperatur rakt igenom.

26. Metod enligt krav 19, i vilken ESR-götet har en diameter på omkring 864 mm (34 tum) till omkring 1016 mm (40 tum) och VAR-elektroden har en mindre diameter inte större än omkring 864 mm (34 tum).

27. Metod för tillverkning av en nickelbaserad legering som huvudsakligen är fri från positiv och negativ segregation, k ä n n e t e c k n a d a v att metoden innefattar: gjutning av en nickelbaserad legering i en gjutform, i vilken den nickelbaserade superlegeringen är UNS-N07718; värmebehandlíng och överàldring av legeringen genom upphettning av legeringen vid åtminstone 843°C (1550°F) i åtminstone 10 timmar; elektroslaggomsmältning av legeringen med en smälthastighet på åtminstone 4,54 kg/minut (10 lb/minut); överföring av legeringen till en upphettningsugn inom 4 timmar från fullständig stelning efter elektroslaggomsmältning; hållande av legeringen i upphettningsugnen vid en första ugnstemperatur pâ 482°C (900°F) till 982°C (1800°F) i åtminstone 10 timmar; ökning av ugnstemperaturen med inte mer än 55,6°C/tlmme (100°F/timme) till en mellanliggande ugnstemperatur; och ytterligare ökning av ugnstemperaturen med inte mer än 111°Cltimme (200°F/timme) fràn den mellanliggande ugnstemperaturen till en andra ugnstemperatur pà åtminstone 1163°C (2125°F), och hållande vid den andra temperaturen vid åtminstone 10 timmar; och vakuumbågomsmältning av en VAR-elektrod av ESR-götet vid en smâlthastighet av 4,09 till 4,66 kg/minut (9 till 10,25 lb/minut) för att ge ett VAR-göt.

28. Metod enligt krav 27, i vilken VAR-götet har en diameter större än 762 mm (30 tum).

29. Metod enligt krav 27, i vilken VAR-götet har en diameter på åtminstone 914 mm (36 tum).

30. Metod enligt krav 27, i vilken vikten hos VAR-götet är större än 9772 kg (21500 lb).

31. Metod enligt krav 27, i vilken den nickelbaserade legeringen innefattar: omkring 50,0 till omkring 55,0 viktprocent nickel; omkring 17 till omkring 21,0 viktprocent krom; K:\Patent\1 10-\110104100$e\060102besk.doc 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 21 0 upp till omkring 0,08 viktprocent kol; 0 upp till omkring 0,35 viktprocent mangan; 0 upp till omkring 0,35 viktprocent kisel; omkring 2,8 upp till omkring 3,3 viktprocent molybden; åtminstone en av niob och tantal där summan av niob och tantal är omkring 4,75 upp till 5,5 viktprocent; omkring 0,65 upp till 1,15 viktprocent titan; omkring 0,20 upp till 0,8 viktprocent aluminium; 0 upp till 0,006 viktprocent bor; och järn och tillfälliga orenheter.

32. Metod enligt krav 27, i vilken elektroslaggomsmältning av legeringen ger ett ESR-göt som har en diameter som är större än önskad diameter hos VAR-elektroden, där metoden ytterligare innefattar: kylning av legeringen från den andra temperaturen till en passande mekanisk bearbetningstemperatur och sedan mekanisk bearbetning av legering för att tillhandahålla en VAR-elektrod med den önskade diametem.

33. Metod enligt krav 27, i vilken elektroslaggomsmältning av legeringen ger ett ESR-göt som har en diameter som är större än en önskad diameter hos VAR-elektroden, där metoden ytteriigare innefattar: kylning av legeringen från den andra temperaturen till omkring rumstemperatur på ett sätt som förhindrar termiska spänningar i legeringen; upphettning av legeringen till omkring en passande mekanisk bearbetningstemperatur på ett sätt som förhindrar termiska spänningar i legeringen; mekanisk bearbetning av legeringen för att ge en VAR-elektrod med den önskade diametern.

34. Ett VAR-göt av en nickelbaserad legering tillverkad med metoden enligt något av kraven 1 och 27.

35. Ett VAR-göt av en nickelbaserad legering k å n n e t e c k n a d a v att det innefattar: omkring 50,0 till omkring 55,0 viktprocent nickel; omkring 17 till omkring 21,0 viktprocent krom; 0 upp till omkring 0,08 viktprocent kol; 0 upp till omkring 0,35 viktprocent mangan; 0 upp till omkring 0,35 viktprocent kisel; omkring 2,8 upp till omkring 3,3 viktprocent molybden; åtminstone en av niob och tantal där summan av niob och tantal är omkring 4,75 upp till omkring 5,5 viktprocent; K:\Patent\1 10-\1 10104100se\060102besk.doc 5 10 15 20 25 30 35 527 455 110104100 22 omkring 0,65 upp till omkring 1,15 viktprocent titan; omkring 0,20 upp till omkring 0,8 viktprocent aluminium; 0 upp till omkring 0,006 viktprocent bor; och järn och tillfälliga orenheter, vari götet har en diameter större än 762 mm (30 tum).

36. Göt enligt krav 35, vari götet har en diameter större än 914 mm (36 tum).

37. VAR-göt enligt krav 35, vari götet väger mer än 9772 kg (21500 lb).

38. VAR-göt enligt krav 36, vari den nickelbaserade legeringen år UNS-N07718.

39. Göt av en nickelbaserad Iegering innefattande: omkring 50,0 till omkring 55,0 viktprocent nickel; omkring 17 till omkring 21 .O viktprocent krom; 0 upp till omkring 0,08 viktprocent kol; 0 upp till omkring 0,35 viktprocent mangan; 0 upp till omkring 0,35 viktprocent kisel; omkring 2,8 upp till omkring 3,3 viktprocent molybden; åtminstone en av niob och tantal där summan av niob och tantal är omkring 4,75 upp till omkring 5,5 viktprocent; omkring 0,65 upp till omkring 1,15 viktprocent titan; omkring 0,20 upp till omkring 0,8 viktprocent aluminium; 0 upp till omkring 0,006 viktprocent bor; och jäm och tillfälliga orenheter; k ä n n e t e c k n at a v att götet har en diameter större än 762 mm (30 tum) och huvudsakligen är fritt från negativ segregation och är fritt från mörka etsningsomràden anrikade i lösta element och huvudsakligen fritt fràn annan positiv segregation.

40. Göt enligt krav 39, där götet har en diameter av åtminstone 914 mm (36 tum).

41. Göt enligt krav 39, där götet väger mer än 9772 kg (21500 lb).

42. Göt enligt krav 39, där den nickelbaserade legeringen är UNS-N07718.

43. Användning av ett göt enligt något av kraven 35 och 39 för tillverkning av en roterande komponent för en av en flygturbin och en landbaserad turbin.

44. VAR-göt av legeringen UNS-N07718, där götet har en diameter större än 762 mm (30 tum) och väger mer än 9772 kg (21500 lb).

45. VAR-göt enligt krav 47, där götet har en diameter av åtminstone 914 mm (36 tum).

46. VAR-göt enligt krav 47, där götet år fritt fràn negativ segregation och är fritt fràn mörka etsningsomràden anrikade i lösta element och huvudsakligen fritt fràn annan positiv segregation. -.---_.------.--_._--- Kt\Patent\1 10-\1 10104100$e\060102besk.d0<: