WO2003057932A1 - Heat-resistant and high-temperature-oxidation-resistant alloy, in addition to method for the production of said alloy - Google Patents

Heat-resistant and high-temperature-oxidation-resistant alloy, in addition to method for the production of said alloy Download PDF

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WO2003057932A1
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Thyssenkrupp Vdm Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a heat-resistant and high-temperature oxidation-resistant alloy with essential components of Ni, Cr, Al, Fe.
  • Metallic foils that are thinner than 40 ⁇ m are used for special applications in automotive exhaust gas catalysts.
  • the austenitic nickel base materials which are heat-resistant, but strongly oxidize at temperatures> 1000 ° C, which can occur in the catalytic converter in extreme cases. They usually build up chromium oxide layers.
  • this problem can be solved for alloys with a high nickel content by adding reactive elements to a certain extent, e.g. is described in DE-A 44 1 1 228.
  • Such materials often contain higher levels of carbon and nitrogen, which makes them unsuitable for film rolling due to their strong solidification. In the example given, it is 0.001-0.15 mass% carbon and 0.25-1.2 mass% nitrogen. They also usually contain more than 50% by mass of nickel, which makes them expensive. In DE-A 44 1 1 228 it is about 65% by mass of nickel.
  • EP-A 0 801 140 an attempt is made to use an alloy with 30-35% Ni, 14-18% Cr, 0.5-1.5% Nb + Ta, 2-3% Ti, 0.8-1.5 % AI, 0.2 - 0.5% Mn and contents of Ni, Ca and Mg can be processed via the block casting - hot forming - cold forming process.
  • the oxidation tests described in the application were carried out at only 850 ° C., a temperature which is sufficient for use in the diesel engine, but is well below the maximum temperature of the exhaust line in the gasoline engine. This is especially true because for reasons of speed Starting behavior of the catalyst is placed as close as possible to the engine.
  • the invention is therefore based on the object of developing an inexpensive, homogeneous material with a high-temperature oxidation resistance comparable to that of iron-chromium-aluminum alloys, but at 1000 ° C. by at least 50% higher heat resistance, which, according to conventional casting technology, is followed by hot and Cold forming can be produced.
  • composition (in% by mass)
  • a preferred alloy is characterized by the following composition (in% by mass)
  • Another alternative alloy is characterized by the following composition (in mass%)
  • Another preferred alloy is characterized by the following composition (in% by mass)
  • the sum of Cr + AI is advantageously ⁇ 28% and the sum of Y + Hf + Zr ⁇ 0.15%.
  • a method for producing an alloy according to the invention is characterized in that the alloy is produced after its melting via ingot or continuous casting and hot and cold rolling with intermediate annealing (s) required as required.
  • the alloy produced in this way is advantageously solution-annealed in the temperature range from 1000 ° C. to 1200 ° C. before it is finally used.
  • the nickel content should preferably be below 40% by mass in order to hinder the formation of intermetallic phases of the Ni-Al type.
  • susceptibility to cracking can be reduced by specifying an upper limit of 0.1 5% by mass for manganese.
  • the chromium content must be above 15% by mass so that covering layers can form at the beginning of oxidation, which prevent the penetration of nitrogen and thus the formation of nitride.
  • Aluminum contents of at least 4% by mass are also essential in order to allow the protective influence of the aluminum oxide to take effect. For reasons of manufacturability, the total content of aluminum and chromium should not exceed 28% by mass. To the one you want
  • compositions are given in Table 1.
  • the exemplary alloys were melted as laboratory batches (LB), cast into blocks and hot rolled on 4.5 mm or 5 mm.
  • hot forming was quite possible.
  • edge cracks or surface breaks led to edge cracks or surface breaks.
  • yttrium which Counteracting oxidation damage at high temperatures must be done within narrow limits, since even high yttrium contents affect the forming. In particular, this also applies to the sum of the reactive elements yttrium, hafnium and zircon.
  • the yield strength of the alloys according to the invention was determined to be 50 MPa on average at 1000 ° C., which means an increase of about 60% and in particular for conventional Fe-Cr-Al alloys the use as a metallic catalyst carrier in automobiles is promising.
  • Figure 2 shows the specific change in mass of Examples LB 895 and 151007 after aging in air at 1,100 ° C.

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Abstract

A heat-resistant and high-temperature-oxidation-resistant alloy containing the following:30 - 40 wt. % N, 15 - 23 wt. % Cr, 4 - 8 % AI, 0.01 0.07 % Y and/or Hf and/or Zr < 0.15 wt. % Mn, the remainder being made up of Fe and impurities caused by steel production.

Description

Warmfeste und hochtemperaturoxidationsbeständige Legierung sowie Verfahren zur Herstellung dieser Legierung Heat-resistant and high-temperature oxidation-resistant alloy and method for producing this alloy
Die Erfindung betrifft eine warmfeste und hochtemperaturoxidationsbeständige Legierung mit wesentlichen Bestandteilen an Ni, Cr, AI, Fe.The invention relates to a heat-resistant and high-temperature oxidation-resistant alloy with essential components of Ni, Cr, Al, Fe.
Für besondere Anwendungen in Automobil-Abgaskatalysatoren werden metallische Folien eingesetzt, die dünner als 40 μm sind. Dabei handelt es sich heute im Wesentlichen um ferritische Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen, wie sie z.B. in der DE-A 39 08 526 und der EP-A 0 51 6 097 beschrieben sind. Diese bringen neben dem Vorteil einer ausgezeichneten Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit auf Grund der Bildung von Aluminiumoxid den Nachteil einer begrenzten Warmfestigkeit mit sich.Metallic foils that are thinner than 40 μm are used for special applications in automotive exhaust gas catalysts. Today these are essentially ferritic iron-chromium-aluminum alloys, such as those e.g. are described in DE-A 39 08 526 and EP-A 0 51 6 097. In addition to the advantage of excellent high-temperature oxidation resistance due to the formation of aluminum oxide, these have the disadvantage of limited heat resistance.
Auf der anderen Seite gibt es die austenitischen Nickel-Basiswerkstoffe, welche warmfest sind, aber bei Temperaturen > 1000°C, die in Extremfällen im Abgaskatalysator auftreten können, stark oxidieren. Sie bauen in der Regel Chromoxidschichten auf. Für viele Anwendungen kann dies Problem bei Legierungen mit hohen Nickelgehalten durch Zusätze reaktiver Elemente in bestimmtem Umfang gelöst werden, was z.B. in der DE-A 44 1 1 228 beschrieben ist. Solche Werkstoffe enthalten häufig höhere Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff, wodurch sie sich wegen der starken Verfestigung nicht für das Folienwalzen eignen. Bei dem angeführten Beispiel sind es 0,001 - 0, 1 5 Masse-% Kohlenstoff und 0,25 - 1 ,2 Masse-% Stickstoff. Sie enthalten darüber hinaus gewöhnlich mehr als 50 Masse-% Nickel, was sie teuer macht. So sind es in DE-A 44 1 1 228 etwa 65 Masse-% Nickel.On the other hand, there are the austenitic nickel base materials, which are heat-resistant, but strongly oxidize at temperatures> 1000 ° C, which can occur in the catalytic converter in extreme cases. They usually build up chromium oxide layers. For many applications, this problem can be solved for alloys with a high nickel content by adding reactive elements to a certain extent, e.g. is described in DE-A 44 1 1 228. Such materials often contain higher levels of carbon and nitrogen, which makes them unsuitable for film rolling due to their strong solidification. In the example given, it is 0.001-0.15 mass% carbon and 0.25-1.2 mass% nitrogen. They also usually contain more than 50% by mass of nickel, which makes them expensive. In DE-A 44 1 1 228 it is about 65% by mass of nickel.
Bei Betrachtung der preisgünstigeren Werkstoffgruppe mit niedrigeren Nickelgehalten von etwa 30 % fällt auf, dass diese nur relativ geringe Anteile an Aluminium enthalten. So sind es bei dem häufig verwendeten Werkstoff 1 .4876 / alloy 800 weniger als 1 Masse-%. Werden sie in Luft Temperaturen von 1000°C oder mehr für längere Zeit ausgesetzt, bildet sich auf ihren Oberflächen hauptsächlich Chromoxid.When considering the less expensive group of materials with lower nickel contents of around 30%, it is noticeable that they contain only relatively small amounts of aluminum. For the commonly used material 1.4876 / alloy 800 it is less than 1% by mass. They will be in air temperatures Exposed to 1000 ° C or more for a long time, mainly chromium oxide forms on their surfaces.
Werden die Aluminiumgehalte in solchen Legierungen mit Nickelgehalten zwischen 20 % und 40 % auf dem konventionellen Fertigungsweg über Blockguss mit anschließender Warm- und Kaltformgebung erhöht, entstehen leicht spröde intermetallische Phasen, welche einerseits die Warmformgebung, andererseits aber auch das Folienwalzen beeinträchtigen. Deshalb findet man in der Literatur schon Ansätze zur Erprobung von Fertigungsverfahren, mit denen solche spröden Phasen vermieden werden können. So gibt es z.B. den in der EP-A 0 497 992 beschriebenen Fertigungsweg über extrem schnelle Erstarrung einer Schmelze. Dieses Verfahren bringt allerdings den Nachteil mit sich, dass sich keine gleichmäßigen breiten Bänder herstellen lassen, deren Gefüge so homogen ist, wie man es von über Block- oder Strangguss gefertigten Werkstoffen kennt. Dadurch eignen sie sich nicht zur Herstellung von Folien, welche dünner als 40 μm sind und bei denen Poren und Einschlüsse beim Fertigwalzen zur Entstehung von Löchern führen würden. Außerdem gibt es Versuche, den Aluminiumgehalt über Beschichten von leichter umformbaren Grundmaterialien zu erhöhen, wie es z.B. in der DE-A 1 99 57 646 beschrieben ist. Obwohl dies ein gangbarer Weg wäre, besteht oft der Nachteil, dass diese Verfahren zu zusätzlichen kostenintensiven Arbeitsschritten führen.If the aluminum contents in such alloys with nickel contents between 20% and 40% are increased in the conventional production process via ingot casting with subsequent hot and cold forming, slightly brittle intermetallic phases occur, which on the one hand affect the hot forming but on the other hand also the foil rolling. That is why there are approaches in the literature for testing manufacturing processes with which such brittle phases can be avoided. So there is e.g. the production route described in EP-A 0 497 992 via extremely rapid solidification of a melt. However, this process has the disadvantage that it is not possible to produce uniform, wide strips whose structure is as homogeneous as is known from materials manufactured using block or continuous casting. As a result, they are not suitable for the production of foils that are thinner than 40 μm and in which pores and inclusions would lead to the formation of holes during finish rolling. There are also attempts to increase the aluminum content by coating more easily formable base materials, e.g. is described in DE-A 1 99 57 646. Although this would be a viable option, there is often the disadvantage that these procedures lead to additional cost-intensive work steps.
Gemäß EP-A 0 801 140 wird versucht, eine Legierung mit 30 - 35 % Ni, 14 - 18 % Cr, 0,5 - 1 ,5 % Nb +Ta, 2 - 3 % Ti, 0,8 - 1 ,5 % AI, 0,2 - 0,5 % Mn sowie Gehalten an Ni, Ca und Mg über den Weg Blockguss - Warmformgebung -Kaltformgebung zu verarbeiten. Die in der Anmeldung beschriebenen Oxidationstests wurden aber bei nur 850°C durchgeführt, einer Temperatur, welche für die Anwendung im Dieselmotor ausreicht, aber deutlich unterhalb der Maximaltemperatur des Abgasstranges im Otto-Motor liegt. Dies gilt insbesondere, weil aus Gründen des schnelleren Anspringverhaltens des Katalysators dieser möglichst nahe am Motor platziert wird. Es ist aber bekannt, dass ähnliche Legierungen mit Aluminiumzusätzen unterhalb von 2 % und weniger als 20 % Chrom zur Bildung von Aluminium- und, wenn Sie Titan enthalten, Titannitriden neigen und aus diesem Grunde nicht als Trägerfolie für Abgaskatalysatoren von Otto-Motoren in Frage kommen.According to EP-A 0 801 140, an attempt is made to use an alloy with 30-35% Ni, 14-18% Cr, 0.5-1.5% Nb + Ta, 2-3% Ti, 0.8-1.5 % AI, 0.2 - 0.5% Mn and contents of Ni, Ca and Mg can be processed via the block casting - hot forming - cold forming process. However, the oxidation tests described in the application were carried out at only 850 ° C., a temperature which is sufficient for use in the diesel engine, but is well below the maximum temperature of the exhaust line in the gasoline engine. This is especially true because for reasons of speed Starting behavior of the catalyst is placed as close as possible to the engine. However, it is known that similar alloys with aluminum additions below 2% and less than 20% chromium tend to form aluminum and, if they contain titanium, titanium nitrides and are therefore not suitable as a carrier foil for exhaust gas catalytic converters of Otto engines ,
Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen preisgünstigen, homogenen Werkstoff mit einer den Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen vergleichbaren Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit, aber bei 1000°C um mindestens 50 % höherer Warmfestigkeit zu entwickeln, welcher nach herkömmlicher Gießtechnik mit anschließender Warm- und Kaltumformung herstellbar ist.The invention is therefore based on the object of developing an inexpensive, homogeneous material with a high-temperature oxidation resistance comparable to that of iron-chromium-aluminum alloys, but at 1000 ° C. by at least 50% higher heat resistance, which, according to conventional casting technology, is followed by hot and Cold forming can be produced.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine warmfeste und hochtemperaturoxidationsbeständige Legierung mit folgenderThis object is achieved by a heat-resistant and high-temperature oxidation-resistant alloy with the following
Zusammensetzung (in Masse-%)Composition (in% by mass)
30 - 40 % Ni30-40% Ni
1 5 - 23 % Cr1 5 - 23% Cr
4 - 8 % AI4 - 8% AI
0,01 - 0,07 % Y und/oder Hf und/oder Zr0.01-0.07% Y and / or Hf and / or Zr
< 0,1 5 % Mn<0.1 5% Mn
Rest Fe und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.Balance Fe and melting-related impurities.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Legierung sind den weiteren zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen. Eine bevorzugte Legierung ist gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Masse-%)Advantageous further developments of the alloy according to the invention can be found in the further associated subclaims. A preferred alloy is characterized by the following composition (in% by mass)
30 - 40 % Ni30-40% Ni
1 5 - 23 Cr1 5 - 23 Cr
4 - 8 % AI4 - 8% AI
0,01 - 0,07 % Y und Hf und Zr0.01-0.07% Y and Hf and Zr
Rest Fe und erschmelzungsbedingte VerunreinigungenBalance Fe and melting-related impurities
Eine weitere alternative Legierung ist gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Masse-%)Another alternative alloy is characterized by the following composition (in mass%)
30,5 - 37 % Ni30.5-37% Ni
1 5 - 22 % Cr1 5 - 22% Cr
4,0 - 5,5 % AI4.0 - 5.5% AI
0,04 - 0,1 % Mn max. 0,04 % Y max. 0,05 % Hf max. 0,03 % Zr0.04 - 0.1% Mn max. 0.04% Y max. 0.05% Hf max. 0.03% Zr
Rest Fe und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.Balance Fe and melting-related impurities.
Eine weitere bevorzugte Legierung ist gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Masse-%)Another preferred alloy is characterized by the following composition (in% by mass)
30 - < 33 % Ni30 - <33% Ni
19 - 22 % Cr19-22% Cr
> 4 - < 5 % AI> 4 - <5% AI
0,01 - < 0,05 % Y und/oder Hf und/oder Zr0.01 - <0.05% Y and / or Hf and / or Zr
0,04 - < 0,15 % Mn0.04 - <0.15% Mn
Rest Fe und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen. Vorteilhafterweise beträgt die Summe aus Cr + AI <28 % und die Summe aus Y + Hf + Zr ≤0,15 %.Balance Fe and melting-related impurities. The sum of Cr + AI is advantageously <28% and the sum of Y + Hf + Zr ≤0.15%.
Ein Verfahren zur Erzeugung einer erfindungsgemäßen Legierung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nach ihrer Erschmelzung über Block- bzw. Strangguss sowie Warm- und Kaltwalzen mit bedarfsweise erforderlicher(en) Zwischenglühung(en) erzeugt wird.A method for producing an alloy according to the invention is characterized in that the alloy is produced after its melting via ingot or continuous casting and hot and cold rolling with intermediate annealing (s) required as required.
Vorteilhafterweise wird die so erzeugte Legierung vor ihrer endgültigen Verwendung im Temperaturbereich von 1000°C bis 1200°C lösungsgeglüht.The alloy produced in this way is advantageously solution-annealed in the temperature range from 1000 ° C. to 1200 ° C. before it is finally used.
Die erfindungsgemäße Legierung ist besonders vorteilhaft für folgende Anwendungsgebiete einsetzbar:The alloy according to the invention can be used particularly advantageously for the following areas of application:
Komponenten in Abgassystemenen von Fahrzeugen, insbesondere für metallische Katalysatoren und Abgaskrümmer von Automobilen,Components in exhaust systems of vehicles, in particular for metallic catalytic converters and exhaust manifolds of automobiles,
Bauteile in der Luftfahrtechnik, insbesondere in fliegenden Turbinen,Components in aeronautical engineering, especially in flying turbines,
Bauteile von Brennstoffzellen,Fuel cell components,
Heizleiter oder Widerstandswerkstoffe,Heating conductor or resistance materials,
Ventilwerkstoffe,Valve materials,
Dieselmotor-Glühkerzen,Diesel engine glow plugs,
Bauteile von Lambda-Sonden,Components of lambda probes,
Bauelemente im Ofenbau, insbesondere für Konstruktionselemente, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind,Components in furnace construction, in particular for construction elements that are exposed to high temperatures,
Spritzdrähte.Spray wires.
Der Nickelgehalt soll bevorzugt unterhalb von 40 Masse% liegen, um die Bildung von intermetallischen Phasen vom Ni-Al-Typ zu behindern. Gleichzeitig hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Rissanfälligkeit dadurch vermindert werden kann, dass für Mangan eine Obergrenze von 0,1 5 Masse% vorgeschrieben wird. Ähnliche Legierungen, mit den üblichen Mangangehalten von über 0,2 Masse%, neigen während der Warmformgebung zu Kantenrissen und Oberflächenbrüchen. Der Chromgehalt muss über 1 5 Masse% liegen, damit sich bei beginnender Oxidation deckende Schichten ausbilden können, welche das Eindringen von Stickstoff und damit die Nitridbildung verhindern. Wesentlich sind außerdem Aluminiumgehalte von mindestens 4 Masse%, um den schützenden Einfluss des Aluminiumoxids wirksam werden zu lassen. Aus Gründen der Herstellbarkeit sollte der Gesamtgehalt an Aluminium und Chrom 28 Masse-% nicht überschreiten. Um die gewünschteThe nickel content should preferably be below 40% by mass in order to hinder the formation of intermetallic phases of the Ni-Al type. At the same time, it has surprisingly been found that susceptibility to cracking can be reduced by specifying an upper limit of 0.1 5% by mass for manganese. Similar alloys with the usual manganese contents of more than 0.2% by mass, tend to crack and break during hot forming. The chromium content must be above 15% by mass so that covering layers can form at the beginning of oxidation, which prevent the penetration of nitrogen and thus the formation of nitride. Aluminum contents of at least 4% by mass are also essential in order to allow the protective influence of the aluminum oxide to take effect. For reasons of manufacturability, the total content of aluminum and chromium should not exceed 28% by mass. To the one you want
Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit zu erreichen, müssen reaktive Elemente zugegeben werden. Da diese in zu hohem Maße jedoch zur Rissbildung beim Umformen führen, ist ihre Summe auf maximal 0,1 5 Masse% zu begrenzen. Die Einhaltung der relativ engen Toleranzen für die verschiedenen Elemente ist bei der erfindungsgemäßen Legierung von besonderer Bedeutung.To achieve high temperature oxidation resistance, reactive elements must be added. However, since these lead to a high degree of cracking during the forming process, their total is to be limited to a maximum of 0.1 5% by mass. Compliance with the relatively narrow tolerances for the various elements is of particular importance in the alloy according to the invention.
Beispielhafte Zusammensetzungen sind in Tabelle 1 angegeben.Exemplary compositions are given in Table 1.
Tabelle 1 Chemische ZusammensetzungTable 1 Chemical composition
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Die beispielhaften Legierungen wurden als Laborchargen (LB) erschmolzen , zu Blöcken gegossen und warm an 4,5 mm bzw. 5 mm gewalzt. Im Gegensatz zu ähnlichen Legierungen mit Mangangehalten zwischen 0,5 und 1 Masse-%, die in handelsüblichen Zusammensetzungen vorliegen, war die Warmumformung gut möglich. Versuche mit höheren Mangangehalten dagegen führten zu Kantenrissen oder Oberflächenbrüchen. Auch die Zugabe von Yttrium, welches Oxidationsschäden bei hohen Temperaturen entgegenwirkt, muss in engen Grenzen erfolgen, da auch hohe Yttriumgehalte die Umformung beeinträchtigen. Insbesondere gilt dies auch für die Summe der reaktiven Elemente Yttrium, Hafnium und Zirkon.The exemplary alloys were melted as laboratory batches (LB), cast into blocks and hot rolled on 4.5 mm or 5 mm. In contrast to similar alloys with manganese contents between 0.5 and 1 mass%, which are available in commercially available compositions, hot forming was quite possible. Experiments with higher manganese contents, however, led to edge cracks or surface breaks. Also the addition of yttrium, which Counteracting oxidation damage at high temperatures must be done within narrow limits, since even high yttrium contents affect the forming. In particular, this also applies to the sum of the reactive elements yttrium, hafnium and zircon.
Nach Entzundern der Oberflächen wurden daraus Proben mit Oberflächen von etwa 10 cm2 gefertigt und lösungsgeglüht. Diese wurden bei 1 100°C in Luft für insgesamt 400 Stunden ausgelagert. Nach Zyklen von jeweils 100 Stunden wurden die Massenänderungen gemessen und die Oberflächenoxide begutachtet. Die Massenänderungen sind in Bild 1 dargestellt und liegen in der gewünschten Größenordnung, wie man sie auch von Fe-Cr-Al-Legierungen her kennt, die als Träger für metallische Abgaskatalysatoren Anwendung finden. Nennenswerte Abplatzungen wurden nicht beobachtet. Die beispielhafte LB 895 (Bild 1 ) zeichnet sich durch eine besonders geringe Massenänderung aus, was auf die zusätzliche Zugabe von Hafnium und Zirkon zurückzuführen ist. Deshalb empfiehlt sich deren Zugabe trotz der möglichen Herstellungsprobleme, welche durch Vorgabe enger Toleranzgrenzen jedoch vermieden werden können.After descaling the surfaces, samples with surfaces of approximately 10 cm 2 were produced and solution-annealed. These were stored at 1,100 ° C in air for a total of 400 hours. After cycles of 100 hours each, the changes in mass were measured and the surface oxides were examined. The changes in mass are shown in Figure 1 and are of the desired order of magnitude, as is also known from Fe-Cr-Al alloys, which are used as supports for metallic catalytic converters. No significant flaking was observed. The exemplary LB 895 (Fig. 1) is characterized by a particularly small change in mass, which is due to the additional addition of hafnium and zircon. It is therefore advisable to add them despite the possible manufacturing problems, which can be avoided by specifying narrow tolerance limits.
Nach 400-stündiger Auslagerung bei 1 100°C durchgeführte Diffraktometermessungen belegten, dass sich auf den Oberflächen solcher Legierungen Aluminium-Chrom-Mischoxide bilden, welche zu der hohen Oxidationsbeständigkeit führen.After aging for 400 hours at 1,100 ° C, diffractometer measurements showed that aluminum-chromium mixed oxides form on the surfaces of such alloys, which lead to the high oxidation resistance.
Besonders vorteilhaft in Bezug auf die Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit hat sich dabei erwiesen, dass die Proben vor der Auslagerung lösungsgeglüht wurden.It has proven particularly advantageous with regard to the high-temperature oxidation resistance that the samples were solution-annealed before being stored.
Die Streckgrenze der erfindungsgemäßen Legierungen wurde bei 1000°C im Mittel zu 50 MPa bestimmt, was bezogen auf herkömmliche Fe-Cr-Al- Legierungen eine Steigerung von etwa 60 % bedeutet und insbesondere für den Einsatz als metallischer Katalysatorträger in Automobilen vielversprechend ist.The yield strength of the alloys according to the invention was determined to be 50 MPa on average at 1000 ° C., which means an increase of about 60% and in particular for conventional Fe-Cr-Al alloys the use as a metallic catalyst carrier in automobiles is promising.
Bild 2 zeigt die spezifische Massenänderung der Beispiele LB 895 und 151007 nach Auslagerung in Luft bei 1 100°C. Figure 2 shows the specific change in mass of Examples LB 895 and 151007 after aging in air at 1,100 ° C.

Claims

Patentansprüche claims
1. Warmfeste und hochtemperaturoxidationsbeständige Legierung mit folgender Zusammensetzung (in Masse-%)1. Heat-resistant and high-temperature oxidation-resistant alloy with the following composition (in% by mass)
30 - 40 % Ni30-40% Ni
15 - 23 % Cr15-23% Cr
4 - 8 % AI4 - 8% AI
0,01 - 0,07 % Y und/oder Hf und/oder Zr0.01-0.07% Y and / or Hf and / or Zr
< 0,15 % Mn<0.15% Mn
Rest Fe und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.Balance Fe and melting-related impurities.
2. Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Masse-%)2. Alloy according to claim 1, characterized by the following composition (in mass%)
30 - 40 % Ni30-40% Ni
15 - 23 Cr15-23 Cr
4 - 8 % AI4 - 8% AI
0,01 - 0,07 % Y und/oder Hf und/oder Zr0.01-0.07% Y and / or Hf and / or Zr
Rest Fe und erschmelzungsbedingte VerunreinigungenBalance Fe and melting-related impurities
3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Masse-%)3. Alloy according to claim 1 or 2, characterized by the following composition (in mass%)
30,5 - 37 % Ni 15 - 22 % Cr 4,0 - 5,5 % AI 0,04- 0,1 % Mn max.0,04 % Y max.0,05 % Hf max.0,03 % Zr Rest Fe und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.30.5 - 37% Ni 15 - 22% Cr 4.0 - 5.5% AI 0.04-0.1% Mn max.0.04% Y max.0.05% Hf max.0.03% Zr Balance Fe and melting-related impurities.
4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung (in Masse-%)4. Alloy according to one of claims 1 to 3, characterized by the following composition (in mass%)
30 - < 33 % Ni30 - <33% Ni
19 - 22 % Cr19-22% Cr
> 4 - < 5 % AI> 4 - <5% AI
0,01 - < 0,05 % Y und/oder Hf und/oder Zr0.01 - <0.05% Y and / or Hf and / or Zr
0,04 - < 0,15 % Mn0.04 - <0.15% Mn
5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aus Cr + AI <28 % und die Summe aus Y + Hf + Zr < 0,15 % ist.5. Alloy according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sum of Cr + AI <28% and the sum of Y + Hf + Zr <0.15%.
6. Verfahren zur Herstellung einer Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nach ihrer Erschmelzung über Block- bzw. Strangguss sowie Warm- und Kaltumformen mit bedarfsweise erforderlicher(en) Zwischenglühung(en) erzeugt wird.6. A method for producing an alloy according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the alloy is produced after melting via block or continuous casting and hot and cold forming with the necessary intermediate annealing (s).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung vor ihrer endgültigen Verwendung lösungsgeglüht wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the alloy is solution annealed before its final use.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung als Grundmaterial für ein Beschichtungsverfahren eingesetzt wird.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the alloy is used as the base material for a coating process.
9. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Komponente in Abgassystemen von Fahrzeugen. 9. Use of the alloy according to one of claims 1 to 8 as a component in exhaust systems of vehicles.
0. Verwendung der Legierung nach Anspruch 9, wobei die Legierung als Trägerfolie für metallische Abgaskatalysatoren einsetzbar ist.0. Use of the alloy according to claim 9, wherein the alloy can be used as a carrier film for metallic catalytic converters.
1 . Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Bauteil in der Luftfahrtechnik.1 . Use of the alloy according to one of claims 1 to 8 as a component in aeronautical engineering.
2. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Bauteil von Brennstoffzellen.2. Use of the alloy according to one of claims 1 to 8 as a component of fuel cells.
3. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Heizleiter oder Widerstandswerkstoff.3. Use of the alloy according to one of claims 1 to 8 as a heat conductor or resistance material.
4. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Ventilwerkstoff.4. Use of the alloy according to one of claims 1 to 8 as a valve material.
5. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, einsetzbar in Dieselmotor-Glühkerzen.5. Use of the alloy according to one of claims 1 to 8, can be used in diesel engine glow plugs.
6. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Bauteil in Lambda-Sonden.6. Use of the alloy according to one of claims 1 to 8 as a component in lambda probes.
7. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Bauelement im Ofenbau.7. Use of the alloy according to one of claims 1 to 8 as a component in furnace construction.
8. Verwendung der Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Spritzdraht. 8. Use of the alloy according to one of claims 1 to 8 as a spray wire.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2648968A1 (en) * 1975-10-29 1977-05-05 Nippon Steel Corp Oxidn. resisting chromium-nickel-aluminium austenitic steel - contg. 4.5 to 6.00 percent aluminium for oxidn. resistance similar to ferritic chromium steels
EP0093661A1 (en) * 1982-04-29 1983-11-09 Imphy S.A. Iron-nickel-chromium-aluminium-rare earth metal type alloy
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DE19957646A1 (en) * 1999-11-30 2001-05-31 Krupp Vdm Gmbh Alloy production comprises coating base material made of austenitic nickel-based alloy or cobalt-based alloy or special steel on one or both sides with layer of aluminum or aluminum alloy

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