DE2126435A1

DE2126435A1 - Nickellegierung mit verbesserten Hochtemperatureigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2126435A1
Application number: DE19712126435
Authority: DE
Inventors: William Joseph Utica N Y Boesch (V St A)
Original assignee: Special Metals Corp
Current assignee: Special Metals Corp
Priority date: 1970-06-01
Filing date: 1971-05-27
Publication date: 1971-12-16
Also published as: CH553853A; GB1355533A; US3653987A; FR2095673A5; JPS5613782B1

Description

Ρ'3996-25 ^ 27. Mai 1971

Special Metals Corporation

. " Nickellegierung mit verbesserten Hochtemperatureigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung "...

Die Erfindung betrifft eine Nickellegierung und insbesondere eine ' Nickellegierung mit verbesserten Hochtemperatureigenschaften, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Nickellegierungen.

Nickellegierungen und ihre Verwendung bei erhöhten Temperaturen sind seit geraumer Zeit bekannt. Es ist insbesondere bekannt, dass Nickellegierungen durch eine Ausscheidungshärtung in der V/eise beträchtlich verbessert werden können, dass nicht nur ihre nutzbare Lebensdauer verlängert wird, sondern diese Legierungen auch bei höheren Temperaturen eingesetzt werden können. Die vielleicht beste bekannte härtende Ausscheidung bzw. Fällung in Nickellegierungen ist eine als "/'-Phase" bekannte intermetallische Verbindung, die vermutlich die allgemeine Formel M₅ (Al, Ti) besitzt. Das Symbol "M" bedeutet im Sinne der Erfindung in der durch die vorstehende allgemeine Formel wiedergegebenen ν'-Verbindung eine hauptsächlich aus Nickel, das bis zu einem gewissen geringen Grad durch Chrom und/oder Molybdän ersetzt sein kann, bestehende Metallkomponente, die Nickel, Chrom und Molybdän wahrscheinlich in einem ungefähren Atomverhältnis von 95 : 3 s 2 enthält, *

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' Trotz der an sich, meist recht guten Hochtemperatureigenschaften von durch /'-Kornausscheidung gehärteten Nickellegierungen besteht natürlich auf Q-rund der ständig steigenden Anforderungen an die Eigenschaften von Konstruktionsmaterialien der Wunsch nach Nickellegierungen mit noch besseren Hochtemperatureigenschaften, so dass der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, eine Nickellegierung mit verbesserten Hochtemperatureigenschaften zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Nickellegierungen zu schaffen.

Es wurde nun gefunden, dass die an sich bereits guten Hochtemperatureigenschaften von Nickellegierungen, die im wesentlichen aus 14,2 bis 20 Gew.-^ Kobalt, 13,7 bis 16 Gew.-^ Chrom, 3,8 bis 5,5 Gew.-^ Molybdän, 2,75 bis 3,75 Gew.-$ Titan, 3,75 bis 4,75 Gew.-5$ Aluminium, 0,005 bis 0,035 Gew.-^ Bor, bis zu 0,18 Gew.-$ Kohlenstoff, bis zu 4 Gew.-^ Eisen, bis zu 0,5 Gew,- <fo Zirkon, bis zu 0,5 Gew.-5^ Hafnium, bis zu 0,75 Gew.-J^ Niob, bis zu 0,5 Gew.-^ Rhenium, bis zu 0,75 Gew.-$ Tantal, bis zu 1,0 Gew.-$ Mangan, bis zu 3 Gew.-^ Wolfram und bis zu 0,5 Gew.-^ seltenen Erdmetallen, z.B. Cer und/oder .Yttrium und/oder Lanthan, sowie als Rest im wesentlichen Nickel mit üblichen zufälligen Verunreinigungen bestehen, wesentlich verbessert v/erden können, wenn man die Nickellegierungen einer Behandlung unterwirft, durch die eine spezielle ^'-Kornphase entwickelt bzw. erzeugt wird, die im wesentlichen aus zufallsverteilten, unregelmässig geformtem f¹ -Körnchen mit einem Korndurchmesser von weniger als etwa 0,35 um besteht.

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Gegenstand der Erfindung ist somit eine nickellegierung mit verbesserten Rochtemperatureigenschaften, bestehend im wesentlichen -aus 14,2 "bis 20 Gew.-^ Kobalt, 13,7 bis 16 Gew.-^ Chrom, * 3,8 bis 5,5 Gew.-^ Molybdän, 2,75 bis 3,75 Gew.-$ Titan, 3,75 bis 4,75 Gew.-^ Aluminium, 0,005 bis 0,035 Gew.-^,Bor, bis zu 0,18 Gew.-^ Kohlenstoff, bis zu 4 Gew.-^ Eisen, bis zu 0,5 Gew.-^Zirkon, bis zu 0,5 Gew.-^ Hafnium, bis zu 0,75 Gew.-ρ Hiob, bis zu 0,5 Gew.-^ Rhenium, bis zu 0,75 Gew.-^ Tantal, bis zu 1,0 Gew.-$ Mangan, bis zu 3 Gew.-^ Wolfram und bis zu 0,5 Gew.-^ seltene Erdmetalle, sowie als Rest im wesentlichen Nickel mit üblichen Verunreinigungen, mit einer im wesentlichen aus unregelmässig geformten, zufallsverteilten ^'-Körnchen mit einer Korngrösse von weniger als etwa 0,35 um bestehenden y¹ Kornphase.

Bislang besassen Nickellegierungen mit der vorstehend angegebenen Zusammensetzung häufig eine <J" -Kornphase bzw. ein Gefüge aus orientierten kubischen ^'-Körnchen mit einer Kantenlänge von etwa 0,5 Mikron. Diese kubischen v'-Körnchen beeinträchtigten die Hochtemperatureigenschaften der Nickellegierungen, da sie dazu neigen, sich während "eines langer dauernden Einsatzes bei " erhöhten Temperaturen zu agglomerieren und in bestimmten kristallographischen Ebenen stabartige Teilchen bzw. Körnchen zu bilden, längs welcher dann rasche Gleitung bzw. Translation erfolgt. Die Bildung dieser kubischen ^'-Körnchen war auf die während der zweiten Behandlungsstufe bei Wärmebehandlungsverfahren nach dem Stand der Technik, während welcher die Ausscheidung der y' -Phase bzw. -Körnchen eingeleitet wurde, angev/andten hohen Glühtemperaturen zurückzuführen. So wurde beispielsweise bei einem speziel-

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len bekannten Verfahren eine Wärmebehandlung mit

1) 4-stündigem .Glühen bei einer Temperatur von 1168,3⁰C und ansGhliessendea Abkühlen,

2) 4-stündig'em Glühen bei einer Temperatur von 1079>4°0 und anschliessenden. Abkühlen, - .

3) 24-stündigem Glühen bei einer'Temperatur von 843,3°G und er- : neutem Abkühlen, sowie

4)'16-stündigem Glühen bei einer Temperatur von 76O⁰C und anschliessendem Abkühlen durchgeführt, das heisst in der zweiten Wärmebehandlungsstufe·bzw. bei der zweiten Glühuiig. eine: Temperatur von 1079,4°C angewandt, wobei sich, wie erfindungsgemäss festgestellt wurde, kubische ^'-Körnchen ausscheiden. - ■

Erfindungsgemäss wird diese Bildung von verhältnismässig groben, kubischen j-'-Eörnchen im wesentlichen dadurch vermieden, dass während der zweiten Stufe der Wärmebehandlung bzw. bei der zweiten Glühung eine Glühtemperatur von höchstens 101O⁰C angewandt "wird."

Die weiter oben geschilderten sowie-weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen und sind besonders gut aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung zu verstehen.

In der Zeichnung ist:

Figur 1 ein Diagramm, in dem die Dehnung in Prozent zweier Nikkellegierungsproben gegen die Zeit aufgetragen ist, die einer bezüglich dor zweiten Stufe (nachstehend alπ Aus-10 9 8 5 1/10 8 6

seheidungsglühung bezeichnet) unterschiedlichen Wärmebehandlung unterworfen wurden, wobei bei der einen Pro-. be eine 4-stündige Ausscheidungsglühung bei 1079j4°C und bei der anderen eine 8-stündige Ausscheidungsglühung bei 926,7⁰C durchgeführt wurde; " .

Figur 2 eine mikrophotographische Aufnahme (?ergrosserungsfaktor 7200) einer Nickellegierung, die einer Wärmebehandlung mit einer 4-stündigen Ausscheidungsglühung bei 1O79,4°G unterworfen wurde;

Figur 3 eine mikrophotographische Aufnahme (Vergrösserungsfaktor 72OO) einer nickellegierung, die einer Wärmebehandlung mit einer 8-stündigen Ausscheidungsglühung bei 926,7°C unterworfen wurde;

Figur 4 eine mikrophotographische Aufnahme (Ve'rgrösserungsfaktor 72OO) einer Nickellegierung, die einer Wärmebehandlung mit einer 8-stündigen Ausscheidungsglühung bei 954,4⁰C unterworfen wurde;
und ·

Figur 5 eine mikrophotographische Aufnahme ("Vergrösserungsfaktor 72OO) einer Nickellegierung, die einer Wärmebehandlung mit einer 24-stündigen Ausscheidungsglühung bei 954,4⁰O unterworfen wurde. ·

Die Nickellegierungen der Erfindung besitzen vorzugsweise eine ^"-Kornphase, die im wesentlichen aus /'-Körnchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,25 ^m besteht. Ausserdem können erfindungsgemässe Nickellegierungen andere Ausscheidungen enthalten, z.B. Körnchen der Formel "M-'g^Cg", in der M' in der Re- · gel Chrom ist, die die Korngrenzduktilität verbessert,

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Es sei angemerkt, dass auch. Nickellegierungen der vorstehend angegebenen Zusammensetzung als erfindungsgemässe bzw. bevorzugte erfindungsgemässe Nickellegierungen anzusehen sind, die

/
einen gewissen geringen Anteil an ^¹-Körnchen mit einer Korngrösse von mehr als 0,35 bzw. 0,25 /im enthalten, sofern der Anteil solcher ^¹-Körnchen weniger als etwa 5 Volumenprozent ausmacht.

Bei bevorzugten Nickellegierungen der Erfindung liegt die Korngrösse der >'-Körnchen meist in einem Bereich von 0,1 bis 0,25 pm.

Zur Erläuterung der erfindungsgemässen" Nickellegierungen wird auf die nachstehende Tabelle I Bezug genommen, in der bevorzugte Bereiche für die Zusammensetzung erfindungsgemässer Nickellegierungen angegeben sind.

Tabelle I - .'..._

EIe- Bevorzugter Bereich Bevorzugter Bereich Bevorzugter Bereich ment I II III (Gew. -#) (Gew.-^) (ffew ..-#.*

C 0,03 - 0,10 0,03 - 0,09 0,05 - 0,09

Co 17 - 20 16 - 18 14,25 - 16,25

Or 14 - 16 14 - 16" 14 - 15,25

Mo 4,5 .- - 5,5 4,5-5,5 3,9 - 4,9

Ti 2,75 - 3,75 3,35 - 3,65 3,0 - 3,7

Al 3,75 -4,75 3,85 - 4,15 4- 4,6

Fe 4 max. ■ 0,5 max. . 0,5 max.

B 0,025 - 0,035 0,02 - 0,03 0,012 - 0,02

Zr 0,06 max. 0,10 max, 0,06 max.

Mn 0,15 max. 0,15 max. 0,15 max.

Ni Rest Rest Rest

Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen aus 14,2 bis

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20 Gew.-^Kobalt, 13,7 bis 16 Gew.-$ Chrom, 3,8 bis 5,5 Gew.-^ Molybdän, 2,75 bis 3,75 Gew.-$ Titan, 3,75 "bis 4,75 Gew.-^
Aluminium, 0,005 bis 0,035 Gew.-^ Bor, bis zu 0,18 Gew.-^
Kohlenstoff, bis zu 4 Gew.-^ Eisen, bis zu 0,5 Gew.-^ Zirkon,
bis zu 0,5 Gew.-^cß> Hafnium, bis zu 0,75 Gew.-$ Niob, bis zu
0,5 Gew.-^ Rhenium, bis zu 0,75 Gew.-^ Tantal, bis zu 1,0 Gew.-Mangan, bis zu 3 Gew.-$ ΐ/blfram und bis zu 0,5 Gew.-$ seltenen Erdmetallen, z.B. Cer und/oder Yttrium und/oder Lanthan, sowie als Rest im A\^re sent lic hen Nickel· mit üblichen Verunreinigungen
bestehenden liickellegierungen mit verbesserten Hochtemperatureigenschaften.

Das Verfahren der Erfindung umfasst im wesentlichen eine zwei- oder dreistufige Wärmebehandlung, das heisst, dass eine Nickellegierung der vorstehend angegebenen Zusammensetzung zwei oder drei Glühungen unterworfen wird, auf die jeweils eine Abkühlung folgt. Durch diese Wärmebehandlung wird in der Nickellegierung ein Gefüge aus J"-Körnchen bzw. eine ^¹-Kornphase erzeugt, die im wesentlichen aus zufallsverteilten, unregelmässig geformten y'-Körnchen mit einem Durchmesser von weniger als etwa 0,35 yUm besteht. ."·.--

Die erste Stufe der das Verfahren der Erfindung kennzeichnenden Wärmebehandlung (Lösungsglühung) dient dazu, einen ausreichend grossen Anteil grober ^-Körnchen, die sich während der Herstel lung der Legierung, z.B. beim Giessen und Bearbeiten, bilden,
in (feste) Lösung zu bringen. Die ^'-Körnchen beginnen bei
einer Temperatur von etwa 1093,3⁰C (+ 13,9⁰C je nach der Genauigkeit des verwendeten Glühofens) in Lösung zu gehen, wobei der Lösungsvorgang bei etwa 1162,8⁰C vollständig ist. Die im

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Einzelfall anzuwendende Lösungsglühtemperatur hängt "von dem beabsichtigten Endverwendungszweck der nickellegierung ab. Bei Legierungen, die bei einer Betriebstemperatur von mehr als 982,2⁰C eingesetzt werden sollen, empfiehlt es sich, vorzugsweise eine Lösungsglühtemperatur von über 1162,8 0 anzuwenden, da zweckmässig im wesentlichen alle groben ^-Körnchen, die nicht zur Festigkeit der Legierung beitragen, in Lösung gebracht werden sollen. Bei Legierungen, die bei Betriebstemperaturen von weniger als 982,2⁰G, z.B.' bei 76O⁰O, eingesetzt werden sollen, ist es zuweilen zweckmässig und empfehlenswert, eine Lösungsglühtemperatur von 1093,3 bis 1162,8⁰O anzuwenden, bei der nur eine teilweise Lösung erfolgt, da niedrigere Lösungsglühtemperaturen zu Nickellegierungen mit feinerer Korngrösse führen.

Die zweite Stufe der das Verfahren der Erfindung kennzeichnenden Wärmebehandlung (Ausscheidungsglühung) dient dazu, die Bildung zufallsverteilter, unregelmässig geformter feiner ^-Körn chen einzuleiten und zu bewirken und eine Korngrenzaussclieidung von M¹23^C6 (K¹ ist in der Regel Chrom) zu erzeugen, durch die die Korngrenzduktilität verbessert wird. Die Ausscheidungsglühung ist ein zeit- und temperaturabhängiger Vorgang. Bei niedrigeren Temperatüren sind längere Glühzeiten erforderlich, während die Glühzeiten bei höheren Glühtemperaturen kürzer sind. Der Glühtemperatur ist nach unten hin bei 815,6⁰C eine Grenze gezogen, da es unter Berücksichtigung der dann erforderlichen Glühzeiten unwirtschaftlich"wäre-, bei niedrigeren Glühtemperaturen zu arbeiten. Die obere Glühtemperaturgrenze beträgt bei der Ausscheidungsglühung etwa 1010°C-,. da M.'_o,Cg bei dieser

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Temperatur in Lösung zu gehen beginnt und da die Bildung kubischer ^'-Körnchen bei höheren Temperaturen beschleunigt wird.

Die Ausscheidungsglühung wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen etwa 871,1 und etwa 982,2⁰C durchgeführt. Hinsichtlich der Glühzeit kann kein bestimmter 'Bereich angegeben werden, da die Glühzeit von zu vielen Variablen, z.B. der Temperatur und der Stärke des behandelten Materials abhängt.

Die dritte Glühung ist bei der erfindungsgemäss durchgeführten Wärmebehandlung eine zwar vorzugsweise angewandte, jedoch nicht unbedingt erforderliche Eventualmassnahme. Sie dient dazu, zusätzliche M'p^Cg-Körnchen auszuscheiden und wird bei einer Temperatur durchgeführt, die niedrig genug ist, um ein schädliches Wachstum von ^'-Körnchen auszuschliessen. Der Temperaturbereich, in dem diese Glühung vorzugsweise durchgeführt wird, beträgt 732,2 bis 787,8⁰G.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Es werden mehrere Proben (A, B, C und D) geschmolzen und wärmebehandelt, wonach man jeweils mikrophotographische Aufnahmen herstellt. Die Proben A und B werden ausserdem jeweils auf ihr Kriechverhalten bei 982,2 0 und unter einer Zugspannung von 11,25 kp/mm getestet. Alle genannten Proben bestehen im wesentlichen aus 0,08 Gew.-$ Kohlenstoff, 16,9 Gew.-^ Kobalt, 15,1 Gew.-4> Chrom, 5,0 Gew.~$ Molybdän, 3,47 Gew.-^ Titan, 4,0 Gew.-^ Aluminium,, 0,027 Gew.-^ Bor und als Rest aus Nickel mit üblichen Verunreinigungen»

Die Probe A wird folgender Wärmebehandlung unterworfen:

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1) 4-stündiges Glühen bei 1168,3°C und Abkühlen in luft;

2) (Ausscheidungsglühung) 4-stündiges Glühen bei 1079,4°C und Abkühlen in, luft;

3) 24-stündiges Glühen bei 843,3°C und Abkühlen in Luft? und .

4) 16-stündiges Glühen bei 760⁰C und Abkühlen in Luft.

Die Probe B v/ird folgender Wärmebehandlung unterworfen:

1) 4-stündiges Glühen bei 1168,3⁰C und Abkühlen in Luft;

2) (Ausscheidungsglühung) 8-stündiges Glühen bei 926,7°C und Abkühlen in Luft;

und

3) 16-stündiges Glühen bei 76O⁰G und Abkühlen in Luft.

Die Probe C wird der gleichen Wärmebehandlung wie die Probe B

unterworfen, wobei abweichend davon lediglich die Zwisehenglühung, das heisst die zweite bzw. Ausscheidungsglühung bei 954,4⁰O durchgeführt wird.

Die Probe D wird ebenfalls der gleichen Wärmebehandlung wie die Probe B unterworfen, wobei abweichend davon lediglich die Zwischenglühung bz\*. Ausscheidungsglühung "bei 954,4⁰C mit einer Glühzeit von 24 Stunden durchgeführt wird·

Die Ergebnisse der mit den Proben A und B durchgeführten Kriechtests sind in der Figur 1 wiedergegeben, in der, die Dehnung bzw. Längung in Prozent gegen die Zeit aufgetragen ist. Aus den in Figur 1 wiedergegebenen Testergebnissen ist zu ersehen, dass bei der einer erfindungsgemässen Wärmebehandlung unterworfenen Probe B die Kriechgeschwindigkeit im zweiten Abschnitt, das heisst, die für Konstruktionszv/ecke als Kennwert meist benutzte,

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im wesentlichen konstante Kriechgeschwindigkeit, kleiner als bei der Probe A ist, die einer herkömmlichen Wärmebehandlung nach dem Stand der iechnik unterworfen wurde. Me Kriechge-">· schwindigkeit im zweiten Versuchs- bzw. Krieehgeschwxndigkeitsabschnitt betrug bei den Proben B bzw. A 0,006 ^/Stunde bzw. 0,04 ^/Stunde. Ein Teil ("Konstruktionselement) für das eine Höchstdehnung von 1 $ gefordert wird, würde bei einer Betriebstemperatur von 982,2⁰C und bei einer Zugbeanspruchung von 11,25 kp/mm eine nutzbare Lebensdauer von nur 10 Stunden besitzen, wenn es aus einer nickellegierung der vorstehend angegebenen Zusammensetzung gefertigt wäre, die der gleichen Wärmebehandlung wie die Probe A unterworfen"wird, während die nutzbare Lebensdauer bei Anwendung einer derjenigen der Probe B entsprechenden Wärmebehandlung etwa 110 Stunden betragen würde. Die Probe B weist somit gegenüber der Probe A eine Verbesserung von 11 : 1 auf.

Die in den !Figuren 2 und 3 wiedergegebenen Mikrophotographien (Vergrösserungsfaktor jeweils 7200) zeigen die unterschiedliche Morphologie bzw. das unterschiedliche Gefüge der Proben A bzw. B. In Figur 2 (mikrophotographische Aufnahme der Irobe A) liegen orientierte, kubische ^¹-Körnehen mit einer Kantenlänge von etwa 0,5 wm vor (wobei einige der ^'-Körnchen auf'Grund der Kornorientierung und des Oberflächenschnitts dreieckig oder trapezoidal aussehen), während das in Figur 3 (mikrophotographische Aufnahme der Probe B) wiedergegebene j-'-Kornphasengefüge im wesentlichen aus zufallcverteilten, unregelmässig geformten ^¹-Körnchen mit einem Durchmesser von weniger als etwa 0,25 Jim besteht. Diese Mikrophotographien lassen klar erkennen, dass die

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niedrigere Kriechgeschwindigkeit im zweiten Kriechgeschwindigkeitsabschnitt bei der Probe B auf ihre spezielle Morphologie bzw. ihr spezielles Gefüge ztirückzuführen ist, die bzw. das" aus der erfindungsgemäss angewandten speziellen Wärmebehandlung resultiert,-

Aus den in den Figuren 4 und 5 wiedergegebenen Mikrophotographien ist zu ersehen, wie bei der erfindungsgemässen Wärmebehandlung die bei der .Ausscheidungsglühung angewandte Glühtemperatur und die dabei angewandte Glühdauer die Grosse der >'-Körnchen beeinflussen. Die Probe C, die einer Wärmebehandlung unterworfen wurde, die sich von derjenigen der Probe B le.diglich dadurch unterscheidet, dass bei der Ausscheidungsglühung eine Glühtemperatur von 954»4 0 anstelle einer Glühtemperatur von 926,7°C angewandt wurde, besitzt grössere ^'-Körnchen als die Probe B, während die Probe D, die einer sich von der bei der Probe 0 angewandten Wärmebehandlung nur dadurch unterscheidenden-Wärmebehandlung unterworfen wurde, dass bei der Ausscheidungsglühung eine Glühdauer von 24 Stunden statt von nur 8 Stunden angewandt wurde, ihrerseits grössere £ -Körnchen besitzt, als die Probe C. Die Proben C und D sind in den Figuren 4 bzw. 5 jeweils in 7200-facher VergrÖsserung wiedergegeben. .

Es werden einige weitere Proben (Proben, E, P, G und H) geschmolzen und wärmebehandelt, worauf sie jeweils bei 898,9°O und mit einer Zugbeanspruchung von 24,61 kp/mm einem Zugfestigkeitstest unterworfen werden.

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Die Proben E "bis H bestehen jeweils im wesentlichen aus 0,05 Gew,-$ Kohlenstoff, 17,5 Gew.-$ Kobalt, 14,5 Gew.-^ Chrom, 4,5 Gew.~$ Molybdän, 3,19 Gew.-^ Titan, 4,20 Gew.-^ Aluminium, 0,028 Gew.-fä Bor und als Rest im wesentlichen-Nickel mit üblichen Verunreinigungen, Die Probe E wird folgender Wärmebehand-. lung unterworfen:

1) 4-stündige Glühung bei 1168,3 C und Abkühlen in Luft;

2) 4-stündige Glühung bei 1079,4°C und Abkühlen in Luft;

3) 24-stündige Glühung bei einer Temperatur von 843,3°C und Abkühlen in Luft;

und

4) 16-stündige Glühung bei 760 C und Abkühlen in Luft.

Die Probe F wird folgender Wärmebehandlung unterworfen:

1) 4-stündige Glühung bei 1168,3°C und Abkühlen in Luft;

2) (Ausscheidungsglühung) 4-stündige Glühung bei 926,7 C und Abkühlen in Luft;

3) 16-stündige Glühung bei 76O⁰C und Abkühlen in Luft.

Die Proben G und H werden der gleichen Wärmebehandlung wie die Probe ¥ unterworfen, wobei abweichend davon lediglich bei der Ausscheidungsglühung eine Glühdauer von 8 bzw, 16 Stunden angewandt wird.

Die bei den Zugfestigkeitstests mit den Proben E, P, G und H erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle II wiedergegeben.

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	■■ - 14 -	lebensdauer,	2126435	Std. *
	Tabelle II	110,5
Probe	115,1
E	141,7
P	126,2
G
H

* Durchschnittswert von 2 irobekörpern

Aus den. in der Tabelle II wiedergegebenen Werten ist zu ersehen, dass die einer erfindungsgemässen Wärmebehandlung unterworfenen Proben F·, G und H eine- höhere Lebensdauer als die Probe E besitzen, die einer nach dem Stand der Technik gebräuchlichen Wärmebehandlung unterv/orfen v/urde.

Beispielsweise besitzt die einer erfindungsgemässen Wärmebehandlung unterworfene Probe G bei 898,9 C und einer Zugbeanspruchung von 24,61 kp/mm eine durchschnittliche Lebensdauer von 141,7 Stunden, während die zum Vergleich getestete, nach dem Stand der Technik wärmebehandelte Probe E unter den gleichen Bedingungen nur eine durchschnittliche Lebensdauer von 110,5 Stunden besitzt.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung anhand spezieller, Ausführungsbeispiele ergeben sich für den Fachmann ohne weiteres verschiedene andere Modifikationen und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung, die somit nicht auf die geschilderten speziellen Beispiele beschränkt sein soll.

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Claims

P 3996-25 27. Mai 1971

Patentansprüche

1. Nickellegierung mit verbesserten Hochtemperatureigenschaften, bestehend im wesentlichen aus 14,2 bis 20 Gew.-$ Kobalt, 13,7 bis 16 Gew.-^ Chrom, 3,8 bis 5,5 Gov/.-# Molybdän, 2,75 bis 3,75 Gew.-'^ Titan, 3,75 bis 4,75 Gew.-^ Aluminium, 0,005 bis 0,035 Gew.-# Bor, bis zu 0,18 Gew.-^ Kohlenstoff, bis zu 4 &e\r.-^c/o Eisen, bis zu 0,5 Gew,-$ Zirkon, bis zu 0,5 Gew.—$ Hafnium, bis zu 0,75 Gew.-$> Niob, bis zu 0,5 Gew.-'/o Rhenium, bis zu 0,75 Gew.-$ Tantal, bis zu 1,0 Gew.-$ Mangan, bis zu 3 Gew.-io Yfolfram und bis zu 0,5 Gew.-^ seltene Srdmetalle, sowie, als Rest, im wesentlichen Nickel mit üblichen Verunreinigungen, mit einer im wesentlichen aus unregelmässig geformten, zufallsverteilten <f"-Körnchen mit einer Korngrösse von weniger als etwa 0,35 JMi bestehenden ^¹-Kornphase.

2. Nickellegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ^¹-Körnchen kleiner als etwa 0,25 JAm sind.

3. Nickellegierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die y-Körnchen etwa 0,1 bis 0,25 um gross sind.

4. Nickellegierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 0,003 bis .0,10 Gew.-$ Kohlenstoff, 17 bis 20 Gew.-$ Kobalt, 14 bis 16 Gew.-# Chrom, 4,5 bis 5,5 Gew.-$ Molybdän, 2,75 bis 3,75 Gew.-'/& Titan, 3,75 bis 4,75 Gew.-^ Aluminium, 0,025 bis 0,035 Gew*-$ Bor, bis zu 4 Gew.-^C/_O Eisen, bis zu 0,06 Gew.-fo Zirkon und bis zu 0,15 Gew.-^ Mangan, sowie, als Rest, Nickel mit üblichen Verunreinigungen besteht.

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5. Nickellegierung nach mindestens einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 0,03 Tdis 0,09 Gew.-# Kohlenstoff, 16 bis 18 Gew.-fi Kobalt, 14 bis 16 Gew.-^ Chrom, 4,5 bis 5,5 Gew.-^ Molybdän, 3,35 bis 3,65 Gew.-#■ Titan* 3,85 bis 4,15 Gew.-Ji Aluminium, 0,02 bis 0,03 Gew.-$» Bor, bis zu 0,5 Gew.-$ Eisen, bis zu 0,10 Gew.-5» Zirkon und bis zu 0,15 Gew.-$^;o Mangan, sowie, als Rest, Nickel mit üblichen Verunreinigungen, besteht.

6. !Ticke!legierung nacli mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 0,05 bis 0,09 Gew.-^ Kohlenstoff, 14,25 bis 16,25 Gew.-^ Kobalt, 14 bis 15,25 Gew.-jS Ohrom, 3,9 bis 4,9 Gew.-^ Molybdän, 3,0 bis 3,7 Gew.-fo Titan, 4,0 bis 4,6 Gew.-# Aluminium, 0,012 bis 0,02 Gew.-$ Bor, bis zu 0,5 Gew.-^ Eisen, bis zu 0,06 Gew. Zirkon und bis zu 0,15 Gew.-fo Hangan, sowie, als Rest, Nickel mit üblichen Verunreinigungen besteht.

7. Verfahren-zur Herstellung von Nickellegierungen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Nickellegierung entsprechender Zusammensetzung zunächst bei einer Temperatur von mindestens etwa 1093,3°C glüht, um grobe j* -Körnchen in Lösung zu bringen (Lösungsglühung),die Nickellegierung nach der Lösungsglühung "abkühlt und hierauf bei einer Temperatur von etwa 815,6 bis etwa 1010 C glüht, um die Bildung feiner y-Körnchen einzuleiten und zu bewirken (Ausscheidungsglühung), wobei sich eine im wesentlichen aus zufallsverteilten, unregelmässig geformten /'-Körnchen mit einer Korngrösse von weniger als etwa 0,35 um bestehende ^'-Kornphasc bildet.

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C, Vorfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass α ι·.--·. Lösungsglüliung bei einer Temperatur von etv/a 1093,3 bis etv;a 1162,8⁰G durchgeführt .wird.

9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösungsglühung bei einer Temperatur von mindestens etv/a 1162,8⁰G durchgeführt wird.

10. "Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Ausscheidungsglühung bei einer Temperatur von etv/a 871,1 bis etv/a 982,2⁰C durchgeführt wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis lö, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickellegierung nach der Ausscheidungsglühung einer weiteren Glühung bei einer Temperatur von etv/a 732,2 bis etwa 787,8⁰C unterworfen wird.

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SAD

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