DE1258114B - Process for the production of semi-finished products from a titanium-aluminum-vanadium alloy - Google Patents
Process for the production of semi-finished products from a titanium-aluminum-vanadium alloyInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Halbzeug aus einer Titan-Aluminium-Vanadium-Legierung Es ist bekannt, daß bei Titanlegierungen der Gehalt an Begleitelementen, insbesondere Wasserstoff, aber auch Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff, von außergewöhnlicher Bedeutung für die mechanischen und thermischen Eigenschaften sowie für die Bearbeitbarkeit von Halbzeug und Werkstoff ist. Es sind bereits Titan-Aluminium-Legierungen mit einem oder mehreren Legierungselementen in der nicht zum Stand der Technik gehörenden deutschen Auslegeschrift 1179 006 beschrieben worden, wobei der Aluminiumgehalt 0,5 bis 46 % beträgt und 0,5 bis 40 °/a folgender Legierungselemente: Vanadium, Niob, Tantal, Zirkonium und/ oder 0,5 bis 15°/o Blei, 0,5 bis 5°/o Kobalt und gegebenenfalls 0,25 % bis 5 °/o Kupfer und/oder Nickel, 0,5 bis 25°/a Wolfram, 0,25 bis 3°/o Silicium, 0,1 bis 111/0 Beryllium, 0,5 bis 100/0 Indium, 0,5 bis 501, Wismut, 0,5 bis 15 °/o Silber, 0,05 bis 1 °/o Bor, einzeln oder zu mehreren enthalten sein können, und zwar neben den üblichen Legierungsbegleitern Kohlenstoff, Sauerstoff; Stickstoff, Chrom, Eisen, Cer, Arsen, Schwefel, Tellur, Phosphor.Process for the production of semi-finished products from a titanium-aluminum-vanadium alloy It is known that in titanium alloys the content of accompanying elements, in particular hydrogen, but also oxygen, nitrogen and carbon, is of exceptional importance for the mechanical and thermal properties and for the machinability of semi-finished product and material. Titanium-aluminum alloys with one or more alloying elements have already been described in German Auslegeschrift 1179 006, which does not belong to the state of the art, the aluminum content being 0.5 to 46 % and 0.5 to 40% / a of the following alloying elements: Vanadium, niobium, tantalum, zirconium and / or 0.5 to 15 % lead, 0.5 to 5% cobalt and optionally 0.25% to 5% copper and / or nickel, 0.5 to 25% tungsten, 0.25 to 3% silicon, 0.1 to 111/0 beryllium, 0.5 to 100/0 indium, 0.5 to 501, bismuth, 0.5 to 15% Silver, 0.05 to 1% boron, can be contained individually or in groups, namely in addition to the usual alloy companions carbon, oxygen; Nitrogen, chromium, iron, cerium, arsenic, sulfur, tellurium, phosphorus.
Es sind auch nicht zum Stand der Technik zählende Titan-Aluminium-Legierungen in dem deutschen Patent 1142 445 vorgeschlagen worden mit 0,25 bis 7,50/0 Aluminium und/oder 0,25 bis 160/,) Zinn mit zusätzlich einem oder mehreren Legierungselementen in Form von 0,25 bis 51)10 Wismut oder Indium, 0,1 bis 101)/, Niob, Tantal oder Zirkonium, 0,1 bis 300/, Vanadium, 0,1 bis 15 % Wolfram, 0,1 bis weniger als .20/,Eisen oder Kobalt, 0,1 bis 1,5°/n Nickel, 0,1 bis 2,5l)/0, 4 bis 501, oder 7,50/0 Mangan, 0,1 bis 2,50/" mehr als 5 bis 12,5 °/n oder gegebenenfalls bis 1.8 °/n Chrom, 0,1 bis 2,5l)/" 5 bis 151)/" oder gegebenenfalls bis zu 200/, Molybdän sowie an Legierungsbegleitern bis 0,3 % Sauerstoff, bis 0,3 % Kohlenstoff, bis 0,2 % Stickstoff, Rest zumindest 70/0 Titan. Teile aus diesen Legierungen besitzen nach dem Schweißen noch eine gewisse Dehnbarkeit.There are also not belonging to the state of the art Titanium-aluminum alloys have been proposed in the German patent 1,142,445 with from 0.25 to 7,50 / 0 aluminum and / or 0.25 to 160 /,) with tin in addition to one or several alloy elements in the form of 0.25 to 51) 10 bismuth or indium, 0.1 to 101) /, niobium, tantalum or zirconium, 0.1 to 300 /, vanadium, 0.1 to 15 % tungsten, 0.1 to less than .20 /, iron or cobalt, 0.1 to 1.5 ° / n nickel, 0.1 to 2.5 l) / 0.4 to 501, or 7.50 / 0 manganese, 0.1 to 2.50 / "more than 5 to 12.5 ° / n or optionally up to 1.8 ° / n chromium, 0.1 to 2.5l) /" 5 to 151) / "or optionally up to 200 /, molybdenum and on Alloy companions up to 0.3 % oxygen, up to 0.3 % carbon, up to 0.2 % nitrogen, the remainder at least 70/0 titanium.Parts made from these alloys still have a certain ductility after welding.
Es ist auch bereits ein nicht zum Stand der Technik zählendes Verfahren zur Herstellung von warmfesten Werkstoffen aus Titanlegierungen mit 1 bis 60/0 Vanadium und/oder Molybdän und einem zumindest ebenso hohen Aluminiumgehalt Gegenstand des deutschen Patents 1107 947, wobei ein Gießling dieser Zusammensetzung vorerst hoch in das a/ß-Phasengebiet erhitzt wird. Es kommt dadurch zu einem Kornwachstum der kontinuierlichen a-Phase. Die Legierung wird dann abgeschreckt und gealtert. Das Hochglühen geschieht in diesem Fall während 4 bis 24h bei einer Temperatur von 815 bis 900°C, das Altern innerhalb von 12 bis 24 h bei 540 bis 650°C.It is also a process for the production of heat-resistant materials from titanium alloys with 1 to 60/0 vanadium and / or molybdenum and an at least as high aluminum content, which is not part of the prior art, the subject of German patent 1107 947, whereby a casting of this composition is initially high is heated in the a / ß phase region. This leads to a grain growth of the continuous a-phase. The alloy is then quenched and aged. In this case, the annealing takes place for 4 to 24 hours at a temperature of 815 to 900 ° C, the aging takes place within 12 to 24 hours at 540 to 650 ° C.
Diese Legierungen lassen noch viele Wünsche offen hinsichtlich Festigkeit und Dehnbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit.These alloys leave a lot to be desired in terms of strength and extensibility or processability.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen nun ganz bestimmte Titan-Aluminium-Vanadium-Legierungen mit a/ß-Gefüge relativ enger Bereiche der einzelnen Legierungselemente mit außerordentlich geringem Anteil an Legierungsbegleitern in Form von Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff' und Kohlenstoff' zugrunde, die sich infolge ihrer speziellen Zusammensetzung einer Wärmebehandlung zur Besserung ihrer mechanischen Eigenschaften (Festigkeit und Dehnung), was bei anderen Titanlegierungen nicht möglich ist, unterziehen lassen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht man ein sehr geringes Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit. Werden die erfindungsgemäß behandelten Legierungen wieder angelassen, so erhält man ein besonders hochfestes, jedoch duktiles und verarbeitbares Halbzeug.The method according to the invention is now based on very specific titanium-aluminum-vanadium alloys with a / ß-structure relatively narrow areas of the individual alloy elements with extraordinarily low proportion of alloying companions in the form of hydrogen, oxygen, nitrogen ' and carbon, which, due to their special composition, form a Heat treatment to improve their mechanical properties (strength and elongation), what is not possible with other titanium alloys. By the The method according to the invention achieves a very low ratio of yield strength to tensile strength. If the alloys treated according to the invention are tempered again, in this way a particularly high-strength, but ductile and processable semi-finished product is obtained.
Die Erfindung betrifft somit das Verfahren zur Herstellung von Halbzeug hoher Festigkeit und Duktilität aus einer Titan-Aluminium-Vanadium-Legierung und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung aus 2 bis 8 °/o, vorzugsweise 2 bis 7 % Aluminium, 1 bis 10 °/o, vorzugsweise 2 bis 6 % Vanadium und 0;001 bis 0,003 °/o, vorzugsweise bis 0,021)/, Wasserstoff, 0,01 bis 0,2l)/,) Sauerstoff, 0,005 bis 0,10/0 Stickstoff und/oder 0,01 bis 0,25 °/o Kohlenstoff, Rest Titan verwendet wird, wobei die Summe Sauerstoff + Stickstoff -I- Kohlenstoff 0,5 °/o nicht überschreitet, und daß diese Legierung auf eine Temperatur hoch im a/ß-Phasengebiet erhitzt, von dieser Temperatur abgeschreckt, warm verformt und zumindest 1 h (h = Stunde) bei 480 bis 650°C gealtert wird. Bevorzugt werden Legierungen mit 6 bis 70/, Aluminium und 4 °/o Vanadium angewandt. Bei Legierungen mit 4 bis 8 °/Q .Aluminium und 2 bis 5 °/o Vanadium erfolgt die Wärmebehandlung stets bei 540 bis 650°C während 12 bis 30 h.The invention thus relates to the method for producing semi-finished products of high strength and ductility from a titanium-aluminum-vanadium alloy and is characterized in that an alloy of 2 to 8 % , preferably 2 to 7% aluminum, 1 to 10 ° / o, preferably 2 to 6 % vanadium and 0.001 to 0.003%, preferably to 0.021) /, hydrogen, 0.01 to 0.2l) /,) oxygen, 0.005 to 0.10 / 0 nitrogen and / or 0.01 to 0.25% carbon, the remainder titanium is used, the sum of oxygen + nitrogen -I- carbon not exceeding 0.5%, and that this alloy is heated to a temperature high in the a / ß- Phase area heated, quenched from this temperature, hot worked and aged for at least 1 h (h = hour) at 480 to 650 ° C. Alloys with 6 to 70%, aluminum and 4% vanadium are preferred. In the case of alloys with 4 to 8% aluminum and 2 to 5% vanadium, the heat treatment is always carried out at 540 to 650 ° C for 12 to 30 hours.
Das erfindungsgemäß erhaltene Halbzeug zeichnet sich durch besondere Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit, sowohl bei Raumtemperatur als auch in der Wärme aus. Man kann die erfindungsgemäß behandelten Legierungen als ausgesprochen warmfest bezeichnen. Ein besonderer Vorteil liegt in der guten Schweißbarkeit. Das. geschweißte Halbzeug besitzt eine hervorragende-Dehnbarkeit, wenn es erfindungsgemäß behandelt worden ist. Das Verhältnis zwischen Streckgrenze und Zugfestigkeit liegt außerordentlich günstig.The semifinished product obtained according to the invention is distinguished by special features Strength, ductility and toughness, both at room temperature and in the Heat from. The alloys treated according to the invention can be regarded as pronounced refer to heat resistant. A particular advantage is the good weldability. That. welded semi-finished product has an excellent ductility when it is according to the invention has been treated. The relationship between the yield point and tensile strength lies extremely cheap.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Wärmebehandlung an einer Legierung, die z. B. durch Einschmelzen einer Vorlegierung im elektrischen Lichtbogenofen erhalten wurde. Dabei dient die Vorlegierung als verzehrende Elektrode; gegebenenfalls kann die erstarrte Schmelze aus dem Lichtbogenofen ein zweites, Mal auf gleiche Weise umgeschmolzen werden. Eiire andere Möglichkeit zur Herstellung der dem erfindungsgemäßen Verfahren zu unterziehenden Legierungen ist das Heißwalzen von gegebenenfalls gesinterten Formkörpern aus Metallpulvern in einer Schutzgasatmosphäre.According to the method according to the invention, the heat treatment takes place an alloy z. B. by melting a master alloy in the electrical Arc furnace was obtained. The master alloy serves as a consuming electrode; if necessary, the solidified melt can be removed from the arc furnace a second time be remelted in the same way. Any other way of manufacturing the alloys to be subjected to the process of the invention are hot rolling of optionally sintered shaped bodies made of metal powders in a protective gas atmosphere.
Die Festigkeit der-erfindungsgemäß zu behandelnden Legierungen wird durch einen Minimalgehalt von 211/, Aluminium merklich erhöht. Der Vanadiumgehalt von zumindest) °/o führt zu einer Verbesserung der Festigkeit und -Verarbeitbarkeit, ein Vanadiumgehalt über 1011/0 bietet hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Festigkeit keine Vorteile mehr. Die Festigkeit steigt also mit zunehmendem Aluminiumgehalt und in geringem Ausmaß mit zunehmenden Vanadiumgehalt; die Verarbeitbarkeit sinkt mit steigendem Aluminiumgehalt und -steigt mit steigendem Vanadiumgehalt. Besonders gut ist die Verformbarkeit mit einem Vanadiumgehalt von zumindest etwa 3 °/o. Bevorzugt wird eine Legierung mit 6 bis 7 °/o Aluminium, 3 bis 5 °/o Vanädium, Rest Titan, ganz besonders bevorzugt werden solche mit 6 °/o Aluminium, 4 °/o Vanadium. Bleche einer Legierung mit 2 bis 5 °/o Aluminium und 3 bis 1011/0 Vanadium lassen sich bei etwa 260°C verformen. Legierungen der bevorzugten Zusammensetzung zeichnen sich durch eine ganz besonders gute Schweißbarkeit aus.The strength of the alloys to be treated according to the invention is noticeably increased by a minimum content of 211 /, aluminum. The vanadium content of at least) ° / o leads to an improvement in strength and processability, a vanadium content above 1011/0 offers in terms of processability and strength no more advantages. The strength increases with increasing aluminum content and to a lesser extent with increasing vanadium content; the processability decreases with increasing aluminum content and increasing with increasing vanadium content. Particularly deformability is good with a vanadium content of at least about 3%. Preferred an alloy with 6 to 7% aluminum, 3 to 5% vanadium, the remainder titanium, Particularly preferred are those with 6% aluminum and 4% vanadium. Sheets an alloy with 2 to 5% aluminum and 3 to 1011/0 vanadium can be deform at about 260 ° C. Alloys of the preferred composition stand out characterized by a particularly good weldability.
Die z. B. im Lichtbogenofen erschmolzene Legierung kann bei 760 bis 927°C warm gewalzt oder bei 816 bis 1093°C warm gepreßt werden. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wird ein solches Halbzeug auf eine Temperatur hoch im a/ß-Phasengebiet etwa 1 bis 2 h gehalten und dann schnell abgekühlt oder abgeschreckt. Der erhaltene Werkstoff zeichnet sich durch ein besonders günstiges Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit und damit durch eine hervorragende Verarbeitbarkeit in der Wärme, beispeilsweise bei etwa 260°C, aus. Das Halbzeug wird dann warm verformt und danach zumindest 1 h bei 480 bis 650°C gealtert. Man erhält auf diese Weise wieder ein sehr hohes Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit, ohne jedoch dabei eine Verschlechterung der Dehnbarkeit zu beobachten.The z. B. in the arc furnace melted alloy can at 760 to 927 ° C hot-rolled or hot-pressed at 816 to 1093 ° C. For improvement the mechanical properties of such a semi-finished product becomes high to a temperature held in the a / ß phase region for about 1 to 2 hours and then quickly cooled or quenched. The material obtained is characterized by a particularly favorable ratio of Yield point to tensile strength and therefore excellent processability in the heat, for example at about 260 ° C. The semi-finished product is then thermoformed and then aged for at least 1 hour at 480 to 650 ° C. One gets in this way again a very high ratio of yield point to tensile strength, but without observing a deterioration in elasticity.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also möglich, einerseits
eine hervorragende Verarbeitbarkeit der Legierungen zu gewährleisten und andererseits
einen Werkstoff zu erhalten, der sich durch besondere Festigkeit und Duktilität
auszeichnet. Die besonderen Behandlungsbedingungen und die Eigenschaften der Verfahrensprodukte
gehen aus folgenden Tabellen hervor.
In ähnlicher Weise wurden die Legierungen M mit 6 °/o Aluminium und
2 °/o Vanadium und Legierung N mit 6 °/o Aluminium und 4 °/o Vanadium 24 h bei
600'C
gealtert und an der Luft abgekühlt. Dieses Halbzeug wurde Bedingungen
unterworfen, wie sie beim Schmieden auftreten, nämlich 550°C, Belastung 105,5 kg/mm
2, Zeit 1000 h bei einer Deformation je 2,54 cm in Prozent. Man erhielt für Legierung
M einen Wert von 1,6 °/o und für Legierung N einen Wert von 4,7 °/o. In der Tabelle
5 sind die mechanischen Eigenschaften vor und nach dem Schmieden gegenübergestellt.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1258114XA | 1954-09-22 | 1954-09-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1258114B true DE1258114B (en) | 1968-01-04 |
Family
ID=22421529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEA23432A Pending DE1258114B (en) | 1954-09-22 | 1955-09-20 | Process for the production of semi-finished products from a titanium-aluminum-vanadium alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1258114B (en) |
Cited By (1)
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| DE1107947B (en) | 1954-10-27 | 1961-05-31 | Armour Res Found | Process for producing heat-resistant materials from titanium alloys |
| DE1142445B (en) | 1953-11-26 | 1963-01-17 | Crucible Steel International S | Use of titanium alloys to make parts that remain ductile after welding |
-
1955
- 1955-09-20 DE DEA23432A patent/DE1258114B/en active Pending
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