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DE2265684C2 - Nickel-Chrom-Legierung - Google Patents

Nickel-Chrom-Legierung

Info

Publication number
DE2265684C2
DE2265684C2 DE2265684A DE2265684A DE2265684C2 DE 2265684 C2 DE2265684 C2 DE 2265684C2 DE 2265684 A DE2265684 A DE 2265684A DE 2265684 A DE2265684 A DE 2265684A DE 2265684 C2 DE2265684 C2 DE 2265684C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nickel
chromium
molybdenum
cobalt
boron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2265684A
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Louis Eiselstein
James Crombie Huntington W.Va. Hosier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WIGGIN ALLOYS Ltd HEREFORD GB
Original Assignee
WIGGIN ALLOYS Ltd HEREFORD GB
Wiggin Alloys Ltd Hereford
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22617418&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE2265684(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by WIGGIN ALLOYS Ltd HEREFORD GB, Wiggin Alloys Ltd Hereford filed Critical WIGGIN ALLOYS Ltd HEREFORD GB
Application granted granted Critical
Publication of DE2265684C2 publication Critical patent/DE2265684C2/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033—Ni as the principal constituent
    • B23K35/304—Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944—Ni-base component

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

Titan und Aluminium findet bei cien erffadungsgemäßen Legierungen kein Aushärten statt
Geringe Zusätze an Seltenen Erden wie beispielsweise Cer in Form von Mischmetal! und Lanthan ergeben eine bessere Beständigkeit gegen Oxydation bei zyklischer Erwärmung bei 1093"C, weswegen die Legierungen ohne schädliche Nebenwirkungen auf die Festigkeit bis 0,15% dieser Elemente enthalten können.
Die in Rede stehenden Legierungen besitzen im gekneteten Zustand nach einem Glühen bei 1177° C mit anschließendem Abkühlen in Luft im allgemeinen eine Raumtemperatur-Streckgrenze von etwa 290 MN/m2, eine Zugfestigkeit von etwa 730 MN/m2, eine Dehnung von etwa 70% und eine Einschnürung von etwa 57% sowie bei 10930C eine Streckgrenze von etwa 48 MN/m2, eine Zugfestigkeit von etwa 76 MN/m2, eine Dehnung von etwa 90% und eine Einschnürung von etwa 77%. Bevorzugte Legierungen besitzen im allgemeinen eine Standzeit von 100 Stunden bei 816°C und einer Belastung von etwa 138 MN/m2 oder bei 927°C und einer Belastung von 61 MN/m2 oder bei 10380C und einer Belastung von 25,5 MN/m2.
Die erwähnten Legierungen können in üblicher Weise an Luft oder im Vakuum-Induktionsofen oder im Elektro-Schlacke-Ofen erschmolzen werden. Vorzugsweise werden die Legierungen jedoch im Hinblick auf ihre hochwertigen Eigenschaften im Vakuum erschmolzen, Außerdem besitzen die Legierungen eine hohe Beständigkeit gegen !angzeitige Oxydation bei zyklischer Erwärmung bei 10930C und entwickeln nach einer langzeitigen Temperaturbeanspruchung bei 650 bis 8700C keine spröden Phasen, Schließlich können die Legierungen auch unter Schutzgas geschweißt werden; sie sind auch für das MJG-Scbweißen unter Verwendung eines Zusatzwerkstoffes mit derselben Zusammensetzung oder anderer Schweißzusatzwerkstoffe geefcjnet
Die Erfindung gemäß Anspruch 1 wird nachfolgend anhand von Versuchsergebnissen des näheren erläutert
Beispiel 1
Aus einer in üblicher Weise erschmolzenen Nickel-Chrom-Legierung mit 54% Nickel, 22% Chrom, 12J5% Kobalt 9% Molybdän. 1,0% Aluminium, 0.07% Kohlenstoff, 0,35% Titan und 0,003% Bor wurden Probestäbe mit einem Durchmesser von 19 mm und 1,6 mm dicke kaltgewalzte Bleche hergestellt sowie eine Stunde bzw. fünf Minuten bei 1177° C lösungsgeglüht Die mechanischen Eigenschaften dieser Proben bei Raumtemperatur und bei 1093° C ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle I.
Tabelle I
353,7 Zugfestigkeit Deh
305,4 (MN/cm2) (%)
0,2-S:ieckgrec-:e
(MN/cu2) 51,7 804,6 55,5
Raumtemperatur 51,0 738,4 72,0
Blech
Stab 72,4 58
10930C 79,3 90
Blech
Stab
Einschnürung
56,6
77,5
Weitere Versuche erstreckten sich auf die Ermittlung der Zeitstandfestigkeit von bei 1177°C lösungsgeglühten Proben bei 816°C und einer Belastung von 166 MN/m2 bzw. bei 1093°C und einer Belastung von 21 MN/m2. Die betreffenden Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengestellt.
Tabelle II Temperatur
(0C) 		Belastung
(MN/cm2) 		Standzeit
(h) 		Dehnung
(%)		 Einschnürung
(%)
816
816
1093
1093		 166
166
21
21		 45
92,5
49,3
31,2		 107,0
91
42
87,5		 79,3
65,0
Blech
Stab
Blech
Stab
Weitere eine Stunde bei 1177C geglühte Rundstäbe mit einem Durchmesser von 19 mm wurden mit den sich aus der nachfolgenden Tabelle III ersichtlichen Ergebnissen jeweils 1000 Stunden unterschiedlichen Temperaturen aus-
5 Streckgrenze 22 65 684 Dehnung 6 KerlMchlag-
zähiskeit
Temperatur (MN/cm2) Zugfestigkeit 00 (J)
CQ 296 (MN/cnr2) 70 >325
— 462 738 37 68
649 483 931 37 68
704 359 931 41 96
760 345 862 44 107
816 331 827 46 118
871 820
Die Daten der vorstehenden Tabelle zeigen deutlich die Zunahme der Festigkeit mit der Temperatur als Folge einer zusätzlichen Karbidbildung.
Usn festzustellen, ob die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften möglicherweise auf die Anwesenheit einer /-Phase zurückzuführen ist, wurden verschiedene Proben unter dem Röntgendiffraktometer untersucht Dabei ließ sich im ^Gefüge kfäne /-Phase erkennen. Hingegen waren im Gefüge MaQ-Karbide erkennbar.
Weitere Blechproben mit einer Dicke von 3,2 mm aus der vorerwähnten Schmelze wurden einer Oxydation bsi zyklischer Erwärmung mit einem 15minütigen Halten bei 10930C und anschließendem fünfminütigen Abkühlen in ruhender Luft unterworfen. Ein jeweiliges Aus wiegen der Proben während des 1000 Stunden dauernden Versuchs ergab für die ersten 700 Stunden keinen merklichen Gewichtsverlust; erst danach ließ sich ein stetiger Gewichtsverlust während der folgenden 300 Stunden von insgesamt 10 mg/cm2 feststellen.
Eine Wiederholung des Versuchs mit einer Dauer von 500 Stunden bei einer Oxydationstemperatur von 1149° C ergab einen Gewichtsverlust von insgesamt 20 mg/cm2. Hierbei handelt es sich angesichts der hohen Versuchstemperatur jedoch um eine äußerst geringe Gewichtsabnahme. Die sich daraus ergebende hohe Oxydationsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Legierung gründet sich auf deren kritischen Gehalte an Chrom und Aluminium, die zu einer oberflächennahen Zone aus Oxydteilchen führen.
Im Hinblick auf die Verwendung der Legierung für Gasturbinen wurde bei weheren Versuchen die Aufkohlungsbeständigkeit in der Weise bestimmt, daß weitere Proben 25 Stunden bei einer Temperatur von 10930C einer aufkohlenden Atmosphäre aus Wasserstoff mit 2% Methan ausgesetzt wurden. Das Auswie gen der Proben ergab angesichts einer Gewichtszunahme von nur 0,98 mg/cm2 eine ausgezeichnete Aufkohlungsbeständigkeit. Um die Beständigkeit der Legierung gegen Span nungsrißkonrosion zu veranschaulichen, wurden Korro sionsversuche in Magnesiumchlorid und flüssigem Quecksilber durchgeführt, bei denen sich die Legierung als korrosionsbeständig erwies. Hingegen kam es bei Versuchen mit Natriumhydroxyd zu einer Spannungs rißkorrosion. Dabei zeigte sich jedoch, daß mit einer Querschnittsabnahme von 58% kaltgewalzte Proben im Vergleich zu geglühten Proben in einer 70°/oigen Natriumhydroxydlösung beständiger gegen Spannungsrißkorrosion waren und in einer 98%igen Natriumhy- droxydlösung rißfrei blieben.
Die Legierung ist des weiteren säurebeständig, beispielsweise gegenüber Salpetersäure mit unterschiedlicher Konzentration und Schwefelsäure mit einer Konzentration bis 30% bei 800C sowie mit einer Konzentration bis 10% im Bereich des Siedepunkts. Die Legierung besitzt des weiteren eine gewisse Beständigkeit gegenüber Salzsäure mit einer Konzentration bis 30% und mehr bei 800C. Gegenüber Phosphorsäure ist die Legierung hingegen unabhängig von der jeweiligen Konzentration und selbst bei der Anwesenheit von 1 % Flußsäure bei einer Temperatur von 800C korrosionsbeständig.
Schweißversuche, bei denen Proben der Legierung nach dem WIG-Verfahren unter Verwendung eines artgleichen Zusatzwerkstoffes geschweißt wurden, führten zu ausgezeichneten Ergebnissen. So ergaben sich bei einem Seitenbiegeversuch mit einem Biegewinkel von 180° keinerlei Risse. Die mechanischen Eigenschaften der Schweißproben sind aus der nachfol genden Tabelle IV ersichtlich.
Tabelle IV 0,2-Streckgrenze
(MN/Gin2) 		Zugfestigkeit
(MN/cm2) 		Dehnung
(%) 		Einschnürung
(%)
516
437
445 		794
754
766 		40
39
38 		53,4
38,0
71,3
Schweißgut
Querprobe
Querpröbe
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Legierungen nach den Ansprüchen 2 bis 11.
Insgesamt 10
Beispiel 2 Leerungen wurden
10-kg-Schmelzen der in der nachfolgenden Tabelle V 65 angegebenen Zusammensetzung erschmolzen. Dabei wurden die Leg.crungen 1 bis 7 im Induktionsofen an Luft erschmolzen, während die Legierungen 8 bis 10 im in Form von Vakuum-Induktionsofen erschmolzen wurden. Nach
dem Vergießen wurden die Blöckchen zu Quadratstäben mit einer Kantenlänge von 14,3 mm ausgeschmiedet.
Unter Verwendung der Stäbe wurden im Anschluß an ein einstündiges Glühen bei 1177°C mit Luftabkühlung Kurzzugversuche bei Raumtemperatur und bei 1093°C durchgeführt. Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle Vl zusammengestellt.
Die Zeitstandversuche wurden bei 816°C unter einer Belastung von 166 MN/m2 und bei IO93°C bei einer Belastung von 21 MN/mJ nach einem einstündigen Glühen bei 1I77°C mit den in der Tabelle VlI zusammengestellten Ergebnissen durchgeführt
Beispiel 3
Im herkömmlichen Vakuum-Induktionsofen wurde eine 2268-kg-Schmelze hergestellt und unter einer Flußmittelabdeckung an Luft zu einem Blöckchen der Abmessung 279 χ 1143 χ 1270 mm vergossen. Diese Legierung ii enthielt Ö,ö7%ö Kohlenstoff, 0,13% Eisen, 0,04% Silizium, 22,51% Chrom, 1,05% Aluminium, 0,41% Titan, 0,029% Magnesium, 12,67% Kobalt, 8,91% Molybdän und 0,0051% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel. Das Blöckchen wurde zu einem Körper mit einem Querschnitt von 241 χ 1067 mm preßgeschmiedet und dann ohne Schwierigkeiten bei 1204° C auf die Abmessung 51 χ 1270 mm warm ausgewalzt Danach wurden drei Probestücke der Abmessung 51 χ 51 χ 1270 mm ausgeschnitten und zu Stäben mit einem Durchmesser von 19 mm warmgewalzt Das Reststück wurde halbiert und zu Band mit einem Querschnitt von 8,1 χ 1321 mm warm ausgewalzt Das eine Band wurde kontinuierlich bei 10660C geglüht und bis auf eine Dicke von 4,8 mm kaltgewalzt, alsdann bei 10660C zwischengeglüht und bis auf eine Dicke von 1,6 mm kalt heruntergewalzt Danach wurde dieses Band bei 1177° C kontinuierlich geglüht Bei verschiedenen Temperaturen wurden an Proben aus dem warmgewalzten Stab und den Blechen nach einem einstündigen Glühen bei 1177° C Zugversuche mit den in der nachfolgenden Tabelle VIII zusammengestellten Versuchset gebnissen durchgeführt
Zeitstandversuche an dem warmgewalzten und eine Stunde bei 1177° C geglühtem Stabmaterial ergaben eine Standzeit von jeweils 100 Stunden bei 816°C und einer Belastung von 138 MN/m2, bei 927° C und einer Belastung von 65 MN/m* sowie bei 1093° C und einer Belastung von 31 MN/m2.
Beispiel 4
Warmgewalzte Stäbe der Legierungen 6 und 8 bis 11 wurden eine Stunde bei 1177°C geglüht und dem Kurzzugversuch bei 649°C, 704° C, 760°C. 816°C und 871°C unterworfen sowie hinsichtlich ihrer Kerbschlagzähigkeit untersucht. Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle IX zusammengestellt.
Eine Röntgenuntersuchung im Anschluß an ein langzeitiges Glühen zeigte, daß im Gefüge infolge des Glühens nur eine Karbidphase der Zusammensetzung f
Beispiel 5
Kaltgewalzte, 3,2 mm dicke Bleche der Legierungen 2 bis 4 und 11 wurden 1000 Stunden lang einer Oxydation
is bei zyklischer Erwärmung unterworfen, bei der jeder Zyklus aus einem I5minütigen Glühen bei 1093°C und einem 5minütigen Abkühlen bestand. Die Gesamttiefe des Angriffs auf die Blechproben betrug nach dem Versuch für jede der Legierungen 2 und 3 nur 0,066 mm, bei der Legierung 4 nur ö,ii mm und bei jeder der Legierungen 11 und 12 nur 0,076 mm. Ein periodisches Auswiegen der Proben während des Versuchs zeigte, daß diese praktisch keiner Gewichtsänderung unterlagen und demzufolge in hohem Maße oxydationsbestän- dig bei zyklischer Erwärmung waren.
Die Legierung besitzt außerdem eine hohe Beständigkeit gegen Säurekorrosion. Insbesondere besitzt die Legierung eine hohe ßeständigkeit gegenüber üblichen Mineralsäure^·, insbesondere gegenüber Salpetersäure unterschiedlicher Konzentration. Außerdem ist sie beständig gegenüber Schwefelsäure mit einer Konzentration bis 30% bei 80°C und gegenüoer bis 10%iger kochender Schwefelsäure. Die Legierung besitzt auch eine mittlere Beständigkeit gegenüber Salzsäure mit einer Konzentration bis 30% und mehr bei 80°C sowie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Phosphorsäure von 80° C in jeder Konzentration sogar in Anwesenheit von bis 1 % Flußsäure. Die Legierung läßt sich nicht nur ohne Schwierigkei ten schweißen, sondern eignet sich selbst auch als Schweißzusatzwerkstoff beim Lichtbogenschweißen nach dem MIG-Verfahren. So kann die Legierung in Form von Draht oder Band als Zusatzwerkstoff beim Schweißen anderer Nickel-Chrom- und Nickel-Chrom- Eisen-Legierungen verwendet werden, insbesondere von solchen, die beim MIG-Schweißen mit anderen Zusatzwerkstoffen zur Rißbildung neigen.
Schweißverbindungen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzwerkstoffes besitzen bei Raum- temperatur dieselbe Festigkeit wie bei etwa 1095° C; sie sind im geschweißten Zustand ebenso oxydationsbeständig wie die geknetete Legierung.
Tabelle V Al Co Mo C Ti B Fe Si (%) Ni
Legie Cr (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) W _ (%)
rung (%) 0,89 14,14 9,41 0,04 0,29 0,005 0,13 0,03 0,038 Ce Rest
1 21,82 0,91 10,24 9,05 OJM 0,30 0,005 0,10 0,03 0,03La Rest
2 21,96 0,97 10,16 8,85 0,04 0,31 0,005 0,12 0,03 - Rest
3 21,92 0,92 9,98 9,10 0,04 0,40 0,005 0,17 0,08 - Rest
4 21,70 1,02 10,16 9,24 0,05 0,38 0,0057 3,13 0,03 — Rest
5 21,89 IJ)I 10,12 9JS 0,06 0,39 0,0046 0,16 0,41 Rest
6 21,94
Cr 9 Zug VII Mo Dehnung 22 65 684 B 10 Fe Dehnung Si Ni Ein
(%) festigkeit (%) (%) (%) (%) (%) (%) schnürung
21,43 Al Co (MN/m2) 9,07 (%) 0,005 0,10 (%) 0,05 Rest (%)
21,62 (%) (%) 800 9,01 86,0 C Ti 0,0079 1,16 26,5 0,03 Rest 68,7
■•ort sctzung 21,66 0,90 19,80 638 9,28 116,0 (%) (%) 0,0069 0,22 17,5 0,03 Rest 45,0
Legie 21,69 0,89 9,92 848 9,23 97,0 0,04 0,30 0,0061 0,16 21,5 0,02 Rest 43,6
rung VI 0,92 10,13 800 117,0 0,007 0,35 70,0 73,6
7 0,93 10,04 792 105,0 0,016 0,35 1093 C 61,5 55,3
8 769 Dehnung 97,0 0,06 0,35 Streck Zug 50,0 Dehnung 68,7
Raumtemperatur 869 105,0 grenze festigkeit 46,7 78,0
10 Streck 734 (%) 115,0 (MN/m2) (MN/m2) 128,0 (%) 56,0
Tabelle grenze 751 64,0 129,0 Ein 75 75 66,5 70,0 48,4
Legie (MN/m2) 776 39,0 100,0 schnürung 73 74 43,5 45,0 36,4
rung 305 54,0 (%) 73 73 47,0
255 56,0 61,3 72 72 79,0
322 58,0 54,5 39 70 74,0
I 319 59,0 65,3 52 124 88,5
2 315 50,0 58,7 107 107 43,0
3 307 64,0 60,3 37 66 84,0
4 462 66,0 54,4 52 63 78,0
5 290 66,0 64,5 57 74 52,0
6 286 65,8
7 317 816 C/166 MN/m2 69,6 1093C/21 MN/m2
8 Tabelle Standzeit 63,8 Standzeit Ein
9 Legie schnürung
10 rung (h) (h) (%)
26,3 Ein 57,4 25,5
23,2 schnürung 19,2 22,5
1 16,9 (%) 17,9 21,5
2 24,7 65,5 50,0 56,5
3 22,1 72,0 36,1 44,0
4 32,8 73,5 36,1 46,0
5 46,0 73,0 38,1 43,9
6 26,4 70,0 18,5 68,0
7 30,4 70,6 19,5 47,0
8 39,9 67,0 73,5 32,5
9 vm 79,5
10 79,5
Tabelle 70,0
Temperatur (Q
Streckgrenze (MN/m2)
Zugfestigkeit (MN/m2)
Dehnung
Einschnürung
Stab 296 735 70,0 57,2
RT 195 580 69,0 57,6
538 171 568 75,0 544
649 177 447 84,0 64,6
760 196 281 120,0 92^
871
11 Fortsetzung Streckgrenze IX Legierung 6 Zähigkeit Härte 22 65 684 Dehnung 12 Einschnürung Härte Legierung Biegever-
Temperatur (MN/m2) I behandlung Kerbschlag- (h) (J) (%) (%) Kerbschlag
(X) 145 50 Rb 124,0 94,1 Rb Zähigkeit
982 51 1 rc) 1000 _ Zugfestigkeit 90,0 77,5 81 (J) 12
1093 649 50 81 (MN/m2) 259 - Härte
Blech 324 649 1000 97 148 54,0 92 67
RT 217 704 50 79 79 56,0 107 Rb
538 197 704 1000 93 62,0 85 68 82
649 207 760 50 62 691 76,0 92 94
760 210 760 1000 93 590 92,0 86 95 93
■ ν 871 100 816 50 53 579 58,0 99 94
982 52 816 1000 93 464 58,0 83 99 89
1093 (Λ Weitere Versuche zeigten, daß das Blech 871 248 C und höheren Temperaturen dem 117 88
s<! such ohne Rißbildung widerstand. 871 134 118 90
I I Tabelle 72 87
I Warme- nach dem Glühen bei 1149 Legierung 11 87
Kerbschlag i>4
zähigkeit
Legierung 10 (J)
Kerbschlag- Härte 325
Zähigkeit
(J) Rb 165
94
173 90
53
92 93
71
87 93
91 92
Die erfindungsgemäße Legierung eignet sich insbesondere als WerkstofTfür Gasturbinenkammern und Leitungssysteme von Flugzeuggasturbinen; sie ist insbesondere beständig gegen Oxydation bei zyklischer Erwärmung bei Temperaturen von etwa 98O°C, beispielsweise bei 10950C und mehr geeignet

Claims (11)

Patentansprüche;
1. Niekel-Chrom-Legierung, bestehend aws 0,06 bis 0,08% Kohlenstoff, 22% Chrom, 1% Aluminium, 12£% Kobalt, 9% Molybdän, 0,35% Titan und 0,003% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel
2. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2132% Chrom, 0,89% Aluminium, 14.14% Kobalt, 9.41% Molybdän, 0,04% Kohlenstoff, 0,29% Titan, 0,005% Bor, 0,13% Eisen, 0,03% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
3. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 21,96% Chrom, 031% Aluminium, 10,24% Kobalt, 9,05% Molybdän. 0,04% Kohlenstoff, 030% Titan, 0,005% Bor, 0,10% Eben, 0,03% Süraum, 0,038% Cer, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen NickeL
4. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2132% Chrom, 037% Aluminium, 10,16% Kobalt, 835% Molybdän, 0,04% Kohlenstoff, 0,31% Titan, 0,005% Bor, 0,12% Eisen, 0,03% Silizium, 0,03% Lanthan, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen NickeL
5. Nickel-Chrom-Legierupg, bestehend aus 21,70% Chrom, 032% Aluminium, 938% Kobalt, 9,10% Molybdän, 0,04% Kohlenstoff, 0,40% Titan, 0,005% Bor, 0,17% Eisen, 0,08% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
6. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2139% Chrom, 1,02% Aluminium, 10,16% Kobalt, 9,24% Molybdän, 0,05% Kohlenstoff, 0,38% Titan, 0,0057% Bor, 3,13% Eisen, 0,03% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
7. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2134% Chrom, 1,01% Aluminium, 10,12% Kobalt, 9,28% Molybdän, 0,06% Kohlenstoff, 0,39% Titan, 0,0046% Bor, 0,16% Eisen, 0,41% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
8. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 21,43% Chrom, 030% Aluminium, 19,80% Kobalt, 9,07% Molybdän, 0,04% Kohlenstoff, 030% Titan, 0,005% Bor, 0,10% Eisen, 0,05% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
9. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 21,62% Chrom, 0,89% Aluminium, 932% Kobalt, 9,01% Molybdän, 0,007% Kohlenstoff, 035% Titan, 0,0079% Bor, 1,16% Eisen, 0,03% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
10. Nickei-Chrom-Legierung, bestehend aus 21,66% Chrom, 032% Aluminium, 10,13% Kobalt, 9,28% Molybdän, 0,016% Kohlenstoff, 035% Titan, 0,0069% Bor, 0,22% Eisen, 0,03% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel,
11. Nickel-Chrom-Legierung, bestehend aus 2136% Chrom, 033% Aluminium, 10,04% Kobalt, 9,23% Molybdän, 0,06% Kohlenstoff, 0,35% Titan, 0,0061% Bor, 0,16% Eisen, 0,02% Silizium, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel.
Pie Erfindung bezieht sich auf Nickel-Chrom-Legjerungen mit höher Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen von 10930C und mehr,sowie hoher Beständigkeit gegen Oxydation bei zyklischer Erwärroung und guter Gefügebeständigkeit bei langzeMger Beanspruchung in einem weiten Temperaturbereich,
Die vorerwähnten Eigenschaften müssen bestimmte Gegenstände wie beispielsweise Verbrennunskammern von Gasturbinen aufweisen, die im Betrieb unter
jo oxydierenden Bedingungen Temperaturen von 10930C und mehr unterliegen. Derartige Teile unterliegen einer Oxydation bei zyklischer Erwärmung während des Hoch- und Herunterfahrens der Turbine. Außerdem erfordert das Erwärmen und Abkühlen bei mittleren
is Temperaturen, beispielsweise bei 7600C ebenso wie die hohen Betriebstemperaturen eine hohe Gefügestabilität. Die Gefügestabilität bei Zwischentemperaturen ist außerdem im Hinblick auf ein Reparaturschweißen insbesondere bei dünnwandigen Teilen von großer Bedeutung.
Bei zahlreichen bekannten Hochtemperatur-Legierungen hängt die Festigkeit von einer härtenden Ausscheidungsphase, beispielsweise einer /-Phase ab. Die Temperatur, bei der diese Phase im Grundgefüge in Lösung geht, liegt jedoch normalerweise bei etwa 1040" C1 so daß aus solchen Legierungen hergestellte Gegenstände im allgemeinen nur bei Temperaturen bis etwa 8700C eingesetzt werden können, weil bis zu dieser Temperatur die Lösung der /-Phase vernachläs sigbar gering ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hochwarmfeste Legierungen zu schaffen, deren Festigkeit nicht durch eine Ausscheidungsphase bewirkt wird. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Legierung mit 0,06 bis 03% Kohlenstoff, 22% Chrom, 1% Aluminium, 124% Kobalt, 9% Molybdän, 035% Titan und 0,003% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel. Der Kohlenstoffgehalt beträgt für eine optimale Festigkeit bei Temperaturen von mindestens 982°C0,06 bis 0,08%.
Weitere Lösungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 11.
Die Gehalte an Verunreinigungen wie Schwefel, Phosphor und Kupfer sollten so niedrig wie möglich liegen und 0,015% Schwefel, 0,03% Phosphor sowie 1 % Kupfer nicht übersteigen. Außerdem sollte auch der Eisengehalt der Legierungen begrenzt sein. Im Hinblick auf sehr hohe Zeitstandfestigkeiten, insbesondere bei 10930C, sollten die Legierungen höchstens 5%, vorzugs weise höchstens 2% Eisen ent!.-«fiten. Wolfram in Gehalten beispielsweise bis 8% besitzt keine merkliche Wirkung auf die Festigkeit der Legierung und ist daher angesichts seines hohen Preises und der sich mit dem Wolframgehalt ändernden Dichte kein geeigneter Legierungsbestandteil. Niob beeinträchtigt dagegen die Beständigkeit gegen Oxydation bei zyklischer Erwärmung und sollte daher höchstens als Verunreinigungen vorhanden sein. Weiterhin können die Legierungen als Verunreinigung in geringen Mengen auch Silizium und
Mangan enthalten.
Von wesentlicher Bedeutung für eine ausreichende Oxydationsbeständigkeit, insbesondere Oxydation bei zyklischer Erwärmung sind die Gehalte an Chrom und Molybdän. Von außergewöhnlicher Bedeutung hinsicht- Hch der Warmfestigkeit der Legierungen sind deren Gehalte an Kobalt.
Die Legierungen enthalten Titan und Bor zum Zweck der Desoxydation. Angesichts der geringen Gehalte an
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