<Desc/Clms Page number 1>
Il est bien connu que. des alliages à partir desquels on réalise des objets et éléments qui sont soumis à un effort prolongé à de hautes températures doivent non seulement posséder une résistance à la corrosion aux températures élevées et des pro- priétés mécaniques satisfaisantes, mais encore, de par leur natu- re, ils doivent présenter une résistance au fluage. Un type d'al- liage couramment utilisé à cet effet a comme principaux consti- tuants le nickel ou le nickel+cobalt et contient en outre du chrome, de la aluminium et du titane,ces deux derniers éléments
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formant une phase précipitable avec une certaine partie du nickel.
La composition précise de l'alliage, adpptée pour un objet donné, varie avec les compositions sous lesquelles cet objet doit être utilisé et avec les propriétés requises sous ces conditions.
Dans le brevet belge n 521339 deLa demanderesse, on a décrit et revendiqué des alliages à utiliser pour des services à très hautes températures, par exemple 850 C ou plus, et sous des conditions sévères de charges. Ces alliages contiennent 4 à 12% de chrome, 10 à 55% de cobalt, 0,5 à 8% de titane, 0,3 à 8% d'alu- minium, 0 à 15% de molybdène, 0 à 0,5% de carbone, 0,001 à 0,01% de bore et 0,01 à 0,2% de zirconium, le restant (à l'exception des impuretés et de désoxydants résiduaires) étant du nickel.
Le but de la présente invention est de produire des allia- ges ayant des propriétés intéressantes de rupture sous charge à 980 C à savoir une température nettement supérieure à celles aux- quelles des alliages courramment disponibles ont une durée inté- ressante, et également une bonne résistance à la traction et une bonne ductilité à la température ambiante. Les nouveaux alliages de l'invention sont spécialement destinés à la fabrication d'aubes de turbine et autres objets par coulée avec ou sans usinage.
La présente invention est basée en premier lieu sur la dé- couverte que, dans des alliages similaires dtune façon générale, à ceux décrits dans le brevet belge n 521.334, on obtient des durées accrues jusqu'à rupture sous une charge à 980 C sous la forme coulée, lorsque les teneurs combinées de titane et d'aluminium se situent dans certaines limies étroites et que le rapport de la teneur de titane à la teneur d'aluminium se situe également dans certaines limites. On a aussi découvert que, pour obtenir des propriétés utiles de rupture sous charge à 980 C le alliages coulés ne doivent pas contenir de bore au de zirconium.
Cependant, la présence de bore et a vantageuse, et de plus on a découvert
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que la teneur de bore affecte la teneur optimum en titane et en aluminium, cette dernière teneur augmentant au fur et à mesure que la teneur en bore augmente.
Suivant l'invention,la teneur de titane + aluminium est de . 7 à 9% dans les aliages exemps de bore. Lorsque, comme'on le préfère, il y a au moins 0,005% de bore dans l'alliage, la te- neur de titane + aluminium peut atteindre 10,5% Le rapport tita- ne/aluminium à la fois dans les alliages exempts de bore et dans les alliages en contenant est de 0,6 à 1,4 é
Les alliages suivant l'invention ont, d'une façon génra- le, des durées jusqu'à rupture de 20 heures ou plus lorsqu'ils sont soumis à des tests sous,une charge de 11 kg/mm2 à 980 C
On préfère,.
, suivant l'invention, inclure de 0,005 à 1% de bore dans les alliages et rendre là teneur de titane + alumi- nium égale à une valeur de 8 à 9,5% De tels alliages ont géné- ralement une durée jusqu'à rupture d'au moins 50heures sous les mêmes conditions de test.
Lorsque la teneur en bore augmente, la difficulté de for- augmente ger l'alliage sans le rompre/, mais ceci est évidemment sans consé- quence dans un alliage utilisé pour la production d'objets par coulée.
Une désoxydation des alliages avec du calcium immédiate- ment avant l'addition de bore est avantageuse. Des alliages trai- tés de cette manière auront généralement une petite teneur résidu- aire de calcium.
La teneur de chrome des alliages suivant la présente in- vention est de 7,5 à 15% de préférence de 9,5 à 11,5% La teneur de cobalt est de 5 à 40% de préférence de 15 à 25% Du molybdène est de préférence, présent; la teneur de molybdène n'augmente bas à plus de 15% et est, de préférence, de 4 à 7% ou même mieux de 4,5 à 6% Du carbone devrait être présent dans la gamme de
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0,05 à 0,5% de préférence de 0,1 à 0,25. Du zirconium peut être présent jusqutà 0,2% Du silicium et du manganèse sont cou- ramment présents ;
la teneur de silicium n'excède pas 0,8% et la teneur de manganèse n'excède pas 1% Du fer est habituellement présent en une quantité allant jusqu'à 10% mais de préférence non supérieure à 5%
En plus des éléments nommés ci-avant, les alliages peu- vent également contenir du tungstène jusqutà 5% et du niobium ou du tantale ou les deux en une quantité totale n'excédant paa 3%.
Des exemples d'alliages suivant l'invention et leurs du- rées jusqu'à rpture sous une charge de 11 kg/mm2 à 980 C seront maintenant donnés. Il est très difficile de doser de petites quantités de bore de façon précise par des méthodes analytiques chimiques normales.,Lorsque du bore est ajouté à la masse fondue, il y a généralement une certaine perte de bore, mais si l'alliage est complètement désoxydé avant l'addition, la perte semble être assez uniforme sous des conditions identiques d'addition. En par- ticulier, si la désoxydation est réalisée par un désoxydant puissant, 'tel que du calcium, la perte de bore est petite. La quantité ajoutée peut ainsi être utilisée comme une mesure du bore retenu dans l'alliage coulé. Dans les exemples, les quantités de bore données sont celles ajoutées.
La méthode standard d'addi- tion du bore était la suivante.
Une quantité de 5 kg de l'alliage était fondue dans un four à induction à haute fréquence à revêtement basique. La tempé- rature était réglée à 1560 C et la masse fondue était désoxydée d'abord avec du silicium et du manganèse, et ensuite avec du cal- cium sous la forme de siliciure de calcium contenant 30% de cal- cium en poids, la quantité de calcium ainsi ajoutée étant égale à 0,03% du poids de l'alliage. A la fin de la désoxydation, la
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surface était écumée pour enlever les scories, et on ajoutait le
EMI5.1
bore sous forme de manganèse-bore conenant 20% en poidsjde bore sur la surface de la masse fondue. On laissait l'addition se dissoudre et la masse fondue était ensuite rapidement coulée.
Dans chaque cas, la composition de l'alliage est donnée dans un tableau et les résultats du test dans le suivant. Le restant de chaque alliage était du nickel.
EXEMPLE 1
Cet exemple montre l'effet de la variation de la teneur de titàne + aluminium dans des alliages exempts de bore, tandis qu'on maintient le rapport titane/aluminium sensiblement constant Les alliages n 1 et 2 sont ceux suivant ltinvention, mais dans l'alliage n 3, la teneur de A1- Ti est trop élevé.
TABLEAU 1
Composition chimique-, %
EMI5.2
<tb> Alliage. <SEP> n <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Cr <SEP> CO <SEP> Fe
<tb>
EMI5.3
l o, zi 0,73 0,33 9,40 20 1,47 2 0,22 o,6$ 0,35 10,2 19,7 1,36 3 0,20 0,7 0,3 9,70 19,7 1, 64 Alliae, n Mo Ti Al Ti+Al Ti/Al 1 5,20 33o8 3,79 6>87 Os8 2 5,10 3e86 4,10 7,96 0, 9
EMI5.4
<tb> 3 <SEP> 5,25 <SEP> 4,42 <SEP> 5,07 <SEP> 9,49 <SEP> 0,9
<tb>
TABLEAU 2
EMI5.5
<tb> Alliage, <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> derpture <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sous <SEP> charge <SEP> à <SEP> 11 <SEP> kg/mm2, <SEP> traction <SEP> à <SEP> la <SEP> température
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 980 C <SEP> ambiante
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Durée,
<SEP> % <SEP> allongement <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> % <SEP> allon-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> heures <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> rupture <SEP> par <SEP> gement <SEP> sur
<tb>
EMI5.6
traction ke/mm2 4\ire , 1 21 15 3,7 2,9 $,,a 6,8 .2 37 36 5,6 92,3 1-,5
EMI5.7
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> , <SEP> 2,1 <SEP> 1,3 <SEP> 48,5
<tb>
<Desc/Clms Page number 6>
EXEMPLE 2
Cet exemple montre l'effet de la variations-rapport titane/aluminium, tout en "maintenant la teneur-de titane + alumi-
EMI6.1
nium sensiblement constante. Dans l'alliage -ri' 4, le rapport étai: trop'- bas et, dans l'alliage n 7, il était trop élevé. On ajou- tait 0,01% de bore à chaque alliage.
TABLEE 3
Composition chimique,
EMI6.2
Alliage. no a Si ill Cr Co Fe 4 0,20 Oe78 o,1,3 10,2 20,4 le56
EMI6.3
<tb> 5 <SEP> 0,20 <SEP> 0,50 <SEP> 0,36 <SEP> 10,6 <SEP> 21,2 <SEP> 1,09
<tb>
EMI6.4
6 0,23 0,73 0,43 10 20,1 1,47 7¯¯¯¯¯0,21 C), 69 o35 10.3 20,7 1<52¯¯¯¯¯¯ Alliase.
11" Mo' Ti Al Ti+Al Ti/Al B 4 5eO5 2,30 6,40 8,70 0,4 oeoi 5 5,22 3,75 5,10 8,85 0,7 0,01 6, 5,15 5,11 3,77 $,$8 1,4 0,01
EMI6.5
<tb> 7 <SEP> 5,19 <SEP> 6,50 <SEP> 2,15 <SEP> 8,65 <SEP> 3 <SEP> 0,01
<tb>
TABLEE 4
EMI6.6
<tb> Alliage <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de <SEP> rupture <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> sous <SEP> charge <SEP> à <SEP> 11 <SEP> kg/mm2, <SEP> traction <SEP> à <SEP> température
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 980 C <SEP> ambiante
<tb>
<tb>
<tb> Durée, <SEP> % <SEP> allongement <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> % <SEP> allonge-
<tb>
<tb>
<tb> heures <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> la <SEP> rupture <SEP> ment <SEP> sur
<tb>
<tb>
<tb> par <SEP> traction, <SEP> 4 <SEP> 'aire <SEP>
<tb>
EMI6.7
¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ kIrnm2 4 16 4,1 6o 3,4 5 6? 118 7,5 5,4 S4,4 4,
5
EMI6.8
<tb> 6 <SEP> 82 <SEP> 27 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> -
<tb>
EMI6.9
7 14 18 Il,1.. 10,4 95 , a 6,7
EXEMPLE 3
Get exemple montre l'effet de la variation de la teneur de titane + aluminium dans des alliages auxquels on ajoutait 0,01% de bore, tandis qu'on maintient le rapport titane/aluminium sen- siblement constant. Dans l'alliage n 10, la teneur de titane + aluminium était trop élevée.
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TABLEAU
EMI7.1
Compoeition chimique,
EMI7.2
Allias n ¯,S¯ Mn Cr Go Fe
EMI7.3
<tb> 8 <SEP> 0,22 <SEP> 0,50 <SEP> 0,42 <SEP> 10,6 <SEP> 21,3 <SEP> 1,41
<tb>
<tb> 9 <SEP> 0,23 <SEP> 0,45 <SEP> 0,40 <SEP> 10,3 <SEP> 21,1 <SEP> 1,45
<tb>
EMI7.4
10 0,21 ' 0378 0,44 10,2 ' 21 le78 Alliage n 10 Ti Al Ti+Al Ti/Al B 8 5,06 3,le 4,30 7t48 os7 0,01 9 4,95 3,60 485 8345 0,7 0,01 10 5,06 4,90 6,05 10,95 ce8 0,01 TABLEAU 6
EMI7.5
<tb> Alliage <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de'rupture <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de
<tb>
EMI7.6
souseharge à 11 kg/mm2. 980 0 traction à t' ambiante
EMI7.7
<tb> n <SEP> Durée, <SEP> % <SEP> allongement:
<SEP> Résistance <SEP> à <SEP> % <SEP> allonge-
<tb>
<tb> heures <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> rupture <SEP> par <SEP> ment <SEP> sur
<tb>
<tb> traction, <SEP> 4 <SEP> vire
<tb>
EMI7.8
¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ kg/mm2 ¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI7.9
<tb> 8 <SEP> 55 <SEP> 52 <SEP> 5,3 <SEP> 5,5 <SEP> 89,4 <SEP> 7,9
<tb>
<tb> 9 <SEP> 122 <SEP> 113 <SEP> 5,7 <SEP> 7,2 <SEP> -
<tb>
EMI7.10
10 35 23 3,4 2,8 46,6 leu.
EXEMPLE 4
EMI7.11
L'effet de l'augmenation de la teneur de bore, tandis qu'on maintient sensiblement constants à la fois la teneur de ti- tane-aluminium e t le rapport titane/aluminium est montré par la comparaison ci-après des alliages n 2 et 5 avec des alliages n 11 et 12.
TABLEAU
EMI7.12
Composition chimique, fp
EMI7.13
<tb> Alliage, <SEP> n <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> -Or <SEP> Co <SEP> Fe
<tb>
EMI7.14
Il 0,19 0,64 os3 10,1 20,6 lu
EMI7.15
<tb> 12 <SEP> 0,20 <SEP> 0,60 <SEP> 0,41 <SEP> 10,1 <SEP> 20,2 <SEP> 1,59
<tb>
<tb> Alliage, <SEP> n <SEP> Mo <SEP> Ti <SEP> Al <SEP> Ti+Al <SEP> Ti/Al <SEP> B
<tb>
EMI7.16
il lke95 3,90 ' 5,05 $,95 0,6 0,05 12 ,1.9 3,77 5,10 8$87 0,7 0,1
<Desc/Clms Page number 8>
TABLEAU 8
EMI8.1
<tb> Alliage, <SEP> n <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de <SEP> rupture <SEP> sous <SEP> charge,
<tb>
EMI8.2
â 11 kg, mm, 980 0
EMI8.3
<tb> .
<SEP> Durée, <SEP> heures <SEP> % <SEP> allongement <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture
<tb>
<tb> il <SEP> 77 <SEP> 8 <SEP> 5, <SEP> lE <SEP> 3,2
<tb>
<tb> 12 <SEP> 89 <SEP> 90 <SEP> 5,5 <SEP> 5
<tb>
EXEMPLE
L'effet de la variation de la teneur de titane + alumi- nium, pendant qu'on maintient le rapport titane/aluminium sensi- blement constant dans des alliages auxquels on ajoutait 0,1 de bore est montré en comparant l'alliage n 12 avec des alliages n 13 et 14.
TABLEAU 9 Composition chimique, %
EMI8.4
<tb> Alliage, <SEP> n <SEP> C <SEP> Si <SEP> Un <SEP> .¯¯ <SEP> Cr <SEP> Co <SEP> Fe
<tb>
EMI8.5
13 0,22 o, 62 o2ik2 las 20 l, 47 il> avo oye73 0, lü la, 3 19,9 1, sa Alliage, n Mo Ti ¯A1 Ti+A1' Ti/Al B 13 0 3,22 4,2ë 7,50 a,0 0,l 14 4e4l 4,85 5,75 10,60 0 , à 0,1 TABLEAU 10
EMI8.6
<tb> Alliage <SEP> n <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de <SEP> rupture <SEP> sous <SEP> charge, <SEP> à
<tb>
EMI8.7
,, kg/mM2, 9ëO C¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Durée, heures % allongement à la rupture.
EMI8.8
<tb>
13 <SEP> 35 <SEP> 31 <SEP> 6,6 <SEP> 3,4
<tb>
<tb> 14 <SEP> 24 <SEP> 3 <SEP> 3,9 <SEP> 2,3
<tb>
EXEMPLE 6
L'effet de la désoxydation avec du calcium est montré par les alliages n 15 et 16. Dans la fabrication, de l'alliage n 15, la méthode standard de l'addition du bore était modifiée en omettant l'addition de calcium, tandis que l'alliage n 16 était réalisé par la méthode standard, à savoir avec.
désoxydation par le calcium.-
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TABLEAU 11 Composition chimique, )$
EMI9.1
7.liae n C Si Rn Cr Co Fe- - 15 0,20 0,58 0,42 10 20 1, 51 16 0,20 0,4 o)ik3 10,2 21,4 1,44 Alliage, n Mo Ti Al Ti+Al Ti tl B 15 5 , o 43 4, 9,11 0,96 0,01
EMI9.2
<tb> 16 <SEP> 5,05 <SEP> 3,78 <SEP> ,30 <SEP> 9,08 <SEP> 0,7 <SEP> 0,01
<tb>
TABLEAU 12
EMI9.3
<tb> Alliage, <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de <SEP> rupture <SEP> Résultats <SEP> des <SEP> tests <SEP> de
<tb>
EMI9.4
ne sous charge, à 11 k/mm,9bü C traction à te ambiante
EMI9.5
<tb> Durée, <SEP> % <SEP> allongemént <SEP> Résistance <SEP> à' <SEP> % <SEP> allon-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> heures <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> la <SEP> rupture <SEP> par <SEP> gement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> traction,
<SEP> sur <SEP> ---- <SEP>
<tb>
EMI9.6
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ka 4 ',/ aire.
15 4 66 2,8 2,7 83 ex &, $
EMI9.7
<tb> 16 <SEP> 149 <SEP> 120 <SEP> 7 <SEP> 7,1 <SEP> 91 <SEP> 7,9
<tb>
Les propriétés de coulée des alliages suivant la présente invention sont très bonnes, du point de vue à la fois de la flui- dité et de l'aptitude à reproduire de façon satisfaisante un contour de moule donné. Ceci est surprenant dans des alliages
EMI9.8
ayant de telles teneurs élevées de liane et dlaluminium, car, à part cela, il est généralement considéré qu'une augmentation des proportions de ces éléments a un effet néfaste sur les propriétés de coulée.
REVENDICATIONS
EMI9.9
1. Un alliage contenant 7 , 5 à 15% de chrome, 5 à 40% de cobalt, 7 à 9% de titane + aluminium, le rapport titane/aluminium
EMI9.10
étant de 0, 6 à 1,4, 0, 05 à 0,5% de carbone, 0 à 0,0% de silicium, 0 à 1% de manganèse, 0 à 10% de fer et 0 à 0,2% de zirconium, le restant de l'alliage (à part les impuretés) étant du nickel.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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It is well known that. alloys from which objects and elements which are subjected to a prolonged stress at high temperatures are produced must not only have corrosion resistance at high temperatures and satisfactory mechanical properties, but also, by virtue of their nature. re, they must exhibit creep resistance. One type of alloy commonly used for this purpose has nickel or nickel + cobalt as its main constituents and additionally contains chromium, aluminum and titanium, the latter two elements.
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forming a precipitable phase with some of the nickel.
The precise composition of the alloy, suitable for a given object, varies with the compositions under which this object is to be used and with the properties required under these conditions.
In Belgian Patent No. 521339 by the Applicant, alloys have been described and claimed to be used for services at very high temperatures, for example 850 C or more, and under severe load conditions. These alloys contain 4 to 12% chromium, 10 to 55% cobalt, 0.5 to 8% titanium, 0.3 to 8% aluminum, 0 to 15% molybdenum, 0 to 0.5 % carbon, 0.001 to 0.01% boron and 0.01 to 0.2% zirconium, the remainder (excluding impurities and residual deoxidizers) being nickel.
The object of the present invention is to produce alloys having interesting properties of rupture under load at 980 ° C, namely a temperature considerably higher than those at which commonly available alloys have a useful life, and also a good. tensile strength and good ductility at room temperature. The new alloys of the invention are especially intended for the manufacture of turbine blades and other objects by casting with or without machining.
The present invention is based in the first place on the discovery that, in alloys similar in general to those described in Belgian Patent No. 521,334, increased times to rupture are obtained under a load at 980 ° C. under pressure. cast form, when the combined titanium and aluminum contents are within certain narrow limits and the ratio of titanium content to aluminum content is also within certain limits. It has also been found that, in order to obtain useful breaking properties under load at 980 ° C, the cast alloys should not contain boron or zirconium.
However, the presence of boron and has boasted, and moreover it was discovered
<Desc / Clms Page number 3>
that the boron content affects the optimum titanium and aluminum content, the latter content increasing as the boron content increases.
According to the invention, the content of titanium + aluminum is. 7 to 9% in exemps boron alloys. When, as is preferred, there is at least 0.005% boron in the alloy, the content of titanium + aluminum can reach 10.5%. The titanium / aluminum ratio in both the free alloys of boron and in alloys containing it is 0.6 to 1.4 é
The alloys according to the invention generally have times to break of 20 hours or more when tested under a load of 11 kg / mm2 at 980 ° C.
We prefer,.
, according to the invention, to include from 0.005 to 1% of boron in the alloys and to make the content of titanium + aluminum equal to a value of 8 to 9.5%. Such alloys generally have a life of up to breakage of at least 50 hours under the same test conditions.
As the boron content increases, the difficulty of forming the alloy without breaking it increases, but this is obviously of no consequence in an alloy used for the production of articles by casting.
Deoxidation of the alloys with calcium immediately prior to the addition of boron is advantageous. Alloys treated in this manner will generally have a small residual calcium content.
The chromium content of the alloys according to the present invention is 7.5 to 15%, preferably 9.5 to 11.5% The cobalt content is 5 to 40%, preferably 15 to 25% Molybdenum is preferably present; the molybdenum content does not increase below more than 15% and is preferably 4-7% or even better 4.5-6% Carbon should be present in the range of
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0.05 to 0.5%, preferably 0.1 to 0.25. Zirconium may be present up to 0.2% Silicon and manganese are commonly present;
the silicon content does not exceed 0.8% and the manganese content does not exceed 1% Iron is usually present in an amount of up to 10% but preferably not more than 5%
In addition to the elements named above, the alloys may also contain tungsten up to 5% and niobium or tantalum or both in a total amount not exceeding 3%.
Examples of alloys according to the invention and their times to rupture under a load of 11 kg / mm2 at 980 ° C. will now be given. It is very difficult to measure out small amounts of boron accurately by normal chemical analytical methods., When boron is added to the melt, there is usually some loss of boron, but if the alloy is completely deoxidized before the addition, the loss appears to be fairly uniform under identical conditions of addition. In particular, if the deoxidation is carried out by a strong deoxidizer, such as calcium, the loss of boron is small. The amount added can thus be used as a measure of the boron retained in the cast alloy. In the examples, the quantities of boron given are those added.
The standard method of adding boron was as follows.
An amount of 5 kg of the alloy was melted in a basic coated high frequency induction furnace. The temperature was set at 1560 C and the melt was deoxidized first with silicon and manganese, and then with calcium in the form of calcium silicide containing 30% calcium by weight, the quantity of calcium thus added being equal to 0.03% of the weight of the alloy. At the end of the deoxidation, the
<Desc / Clms Page number 5>
surface was skimmed off to remove the slag, and the
EMI5.1
boron in the form of manganese-boron containing 20% by weight of boron on the surface of the melt. The addition was allowed to dissolve and the melt was then quickly poured.
In each case, the composition of the alloy is given in a table and the test results in the following. The remainder of each alloy was nickel.
EXAMPLE 1
This example shows the effect of varying the content of titanium + aluminum in boron-free alloys, while the titanium / aluminum ratio is kept substantially constant. Alloys 1 and 2 are those according to the invention, but in the alloy n 3, the content of A1- Ti is too high.
TABLE 1
Chemical composition-, %
EMI5.2
<tb> Alloy. <SEP> n <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Cr <SEP> CO <SEP> Fe
<tb>
EMI5.3
lo, zi 0.73 0.33 9.40 20 1.47 2 0.22 o, 6 $ 0.35 10.2 19.7 1.36 3 0.20 0.7 0.3 9.70 19 , 7 1. 64 Alliae, n Mo Ti Al Ti + Al Ti / Al 1 5.20 33o8 3.79 6> 87 Os8 2 5.10 3e86 4.10 7.96 0.9
EMI5.4
<tb> 3 <SEP> 5.25 <SEP> 4.42 <SEP> 5.07 <SEP> 9.49 <SEP> 0.9
<tb>
TABLE 2
EMI5.5
<tb> Alloy, <SEP> Results <SEP> of <SEP> tests <SEP> of rupture <SEP> Results <SEP> of <SEP> tests <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> under <SEP> load <SEP> at <SEP> 11 <SEP> kg / mm2, <SEP> traction <SEP> at <SEP> the <SEP> temperature
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 980 C <SEP> ambient
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Duration,
<SEP>% <SEP> elongation <SEP> Resistance <SEP> at <SEP> the <SEP>% <SEP> allon-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> hours <SEP> to <SEP> the <SEP> break <SEP> break <SEP> by <SEP> gement <SEP> on
<tb>
EMI5.6
traction ke / mm2 4 \ ire, 1 21 15 3.7 $ 2.9 ,, a 6.8 .2 37 36 5.6 92.3 1-, 5
EMI5.7
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP>, <SEP> 2.1 <SEP> 1.3 <SEP> 48.5
<tb>
<Desc / Clms Page number 6>
EXAMPLE 2
This example shows the effect of the titanium / aluminum ratio variations, while "maintaining the titanium + alumi-
EMI6.1
nium substantially constant. In alloy -ri '4, the prop: too'- low ratio and in alloy No. 7 it was too high. 0.01% boron was added to each alloy.
TABLE 3
Chemical composition,
EMI6.2
Alloy. no a Si ill Cr Co Fe 4 0.20 Oe78 o, 1.3 10.2 20.4 le56
EMI6.3
<tb> 5 <SEP> 0.20 <SEP> 0.50 <SEP> 0.36 <SEP> 10.6 <SEP> 21.2 <SEP> 1.09
<tb>
EMI6.4
6 0.23 0.73 0.43 10 20.1 1.47 7¯¯¯¯¯0.21 C), 69 o35 10.3 20.7 1 <52¯¯¯¯¯¯ Alliase.
11 "Mo 'Ti Al Ti + Al Ti / Al B 4 5eO5 2.30 6.40 8.70 0.4 oeoi 5 5.22 3.75 5.10 8.85 0.7 0.01 6.5 , 15 $ 5.11 3.77, $ 8 1.4 0.01
EMI6.5
<tb> 7 <SEP> 5.19 <SEP> 6.50 <SEP> 2.15 <SEP> 8.65 <SEP> 3 <SEP> 0.01
<tb>
TABLE 4
EMI6.6
<tb> Alloy <SEP> Results <SEP> of <SEP> tests <SEP> of <SEP> rupture <SEP> Results <SEP> of <SEP> tests <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb> under <SEP> load <SEP> at <SEP> 11 <SEP> kg / mm2, <SEP> traction <SEP> at <SEP> temperature
<tb>
<tb>
<tb> n <SEP> 980 C <SEP> ambient
<tb>
<tb>
<tb> Duration, <SEP>% <SEP> elongation <SEP> Resistance <SEP> to <SEP>% <SEP> elongation-
<tb>
<tb>
<tb> hours <SEP> to <SEP> the <SEP> break <SEP> the <SEP> break <SEP> ment <SEP> on
<tb>
<tb>
<tb> by <SEP> traction, <SEP> 4 <SEP> 'area <SEP>
<tb>
EMI6.7
¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ kIrnm2 4 16 4.1 6o 3.4 5 6? 118 7.5 5.4 S4.4 4,
5
EMI6.8
<tb> 6 <SEP> 82 <SEP> 27 <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> -
<tb>
EMI6.9
7 14 18 Il, 1 .. 10.4 95, a 6.7
EXAMPLE 3
This example shows the effect of varying the content of titanium + aluminum in alloys to which 0.01% boron has been added, while the titanium / aluminum ratio is kept substantially constant. In Alloy No. 10, the content of titanium + aluminum was too high.
<Desc / Clms Page number 7>
BOARD
EMI7.1
Chemical composition,
EMI7.2
Allias n ¯, S¯ Mn Cr Go Fe
EMI7.3
<tb> 8 <SEP> 0.22 <SEP> 0.50 <SEP> 0.42 <SEP> 10.6 <SEP> 21.3 <SEP> 1.41
<tb>
<tb> 9 <SEP> 0.23 <SEP> 0.45 <SEP> 0.40 <SEP> 10.3 <SEP> 21.1 <SEP> 1.45
<tb>
EMI7.4
10 0.21 '0378 0.44 10.2' 21 le78 Alloy n 10 Ti Al Ti + Al Ti / Al B 8 5.06 3, le 4.30 7t48 os7 0.01 9 4.95 3.60 485 8345 0.7 0.01 10 5.06 4.90 6.05 10.95 ce8 0.01 TABLE 6
EMI7.5
<tb> Alloy <SEP> Results <SEP> of the <SEP> tests <SEP> of breakage <SEP> Results <SEP> of the <SEP> tests <SEP> of
<tb>
EMI7.6
souseharge at 11 kg / mm2. 980 0 traction at ambient t
EMI7.7
<tb> n <SEP> Duration, <SEP>% <SEP> lengthening:
<SEP> Resistance <SEP> to <SEP>% <SEP> elongation-
<tb>
<tb> hours <SEP> to <SEP> the <SEP> break <SEP> break <SEP> by <SEP> ment <SEP> on
<tb>
<tb> traction, <SEP> 4 <SEP> turns
<tb>
EMI7.8
¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ kg / mm2 ¯¯¯¯¯¯¯¯¯
EMI7.9
<tb> 8 <SEP> 55 <SEP> 52 <SEP> 5.3 <SEP> 5.5 <SEP> 89.4 <SEP> 7.9
<tb>
<tb> 9 <SEP> 122 <SEP> 113 <SEP> 5.7 <SEP> 7.2 <SEP> -
<tb>
EMI7.10
10 35 23 3.4 2.8 46.6 leu.
EXAMPLE 4
EMI7.11
The effect of increasing the boron content while keeping both the titanium-aluminum content and the titanium / aluminum ratio substantially constant is shown by the following comparison of the No. 2 alloys and 5 with alloys no.11 and 12.
BOARD
EMI7.12
Chemical composition, fp
EMI7.13
<tb> Alloy, <SEP> n <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> -Or <SEP> Co <SEP> Fe
<tb>
EMI7.14
Il 0.19 0.64 os3 10.1 20.6 lu
EMI7.15
<tb> 12 <SEP> 0.20 <SEP> 0.60 <SEP> 0.41 <SEP> 10.1 <SEP> 20.2 <SEP> 1.59
<tb>
<tb> Alloy, <SEP> n <SEP> Mo <SEP> Ti <SEP> Al <SEP> Ti + Al <SEP> Ti / Al <SEP> B
<tb>
EMI7.16
il lke95 3.90 '$ 5.05, 95 0.6 0.05 12, 1.9 3.77 5.10 $ 8 87 0.7 0.1
<Desc / Clms Page number 8>
TABLE 8
EMI8.1
<tb> Alloy, <SEP> n <SEP> Results <SEP> of <SEP> tests <SEP> of <SEP> rupture <SEP> under <SEP> load,
<tb>
EMI8.2
â 11 kg, mm, 980 0
EMI8.3
<tb>.
<SEP> Duration, <SEP> hours <SEP>% <SEP> elongation <SEP> at <SEP> the <SEP> break
<tb>
<tb> il <SEP> 77 <SEP> 8 <SEP> 5, <SEP> lE <SEP> 3,2
<tb>
<tb> 12 <SEP> 89 <SEP> 90 <SEP> 5.5 <SEP> 5
<tb>
EXAMPLE
The effect of varying the titanium + aluminum content while keeping the titanium / aluminum ratio substantially constant in alloys to which 0.1 boron has been added is shown by comparing alloy No. 12. with alloys no.13 and 14.
TABLE 9 Chemical composition,%
EMI8.4
<tb> Alloy, <SEP> n <SEP> C <SEP> Si <SEP> Un <SEP> .¯¯ <SEP> Cr <SEP> Co <SEP> Fe
<tb>
EMI8.5
13 0.22 o, 62 o2ik2 las 20 l, 47 il> av oye73 0, lü la, 3 19.9 1, sa Alloy, n Mo Ti ¯A1 Ti + A1 'Ti / Al B 13 0 3.22 4 , 2ë 7.50 a, 0 0, l 14 4e4l 4.85 5.75 10.60 0, to 0.1 TABLE 10
EMI8.6
<tb> Alloy <SEP> n <SEP> Results <SEP> of <SEP> tests <SEP> of <SEP> rupture <SEP> under <SEP> load, <SEP> at
<tb>
EMI8.7
,, kg / mM2, 9ëO C¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ Duration, hours% elongation at break.
EMI8.8
<tb>
13 <SEP> 35 <SEP> 31 <SEP> 6.6 <SEP> 3.4
<tb>
<tb> 14 <SEP> 24 <SEP> 3 <SEP> 3.9 <SEP> 2.3
<tb>
EXAMPLE 6
The effect of deoxidation with calcium is shown by alloys No. 15 and 16. In the manufacture of alloy No. 15, the standard method of addition of boron was changed by omitting the addition of calcium, while that alloy No. 16 was produced by the standard method, namely with.
deoxidation by calcium.
<Desc / Clms Page number 9>
TABLE 11 Chemical composition,) $
EMI9.1
7.liae n C Si Rn Cr Co Fe- - 15 0.20 0.58 0.42 10 20 1, 51 16 0.20 0.4 o) ik3 10.2 21.4 1.44 Alloy, n Mo Ti Al Ti + Al Ti tl B 15 5, o 43 4, 9.11 0.96 0.01
EMI9.2
<tb> 16 <SEP> 5.05 <SEP> 3.78 <SEP>, 30 <SEP> 9.08 <SEP> 0.7 <SEP> 0.01
<tb>
TABLE 12
EMI9.3
<tb> Alloy, <SEP> Results <SEP> of <SEP> tests <SEP> of <SEP> rupture <SEP> Results <SEP> of <SEP> tests <SEP> of
<tb>
EMI9.4
ne under load, at 11 k / mm, 9bü C traction at ambient temperature
EMI9.5
<tb> Duration, <SEP>% <SEP> elongation <SEP> Resistance <SEP> to '<SEP>% <SEP> allon-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> hours <SEP> to <SEP> the <SEP> break <SEP> the <SEP> break <SEP> by <SEP> gement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> traction,
<SEP> on <SEP> ---- <SEP>
<tb>
EMI9.6
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ka 4 ', / area.
15 4 66 2.8 2.7 83 ex &, $
EMI9.7
<tb> 16 <SEP> 149 <SEP> 120 <SEP> 7 <SEP> 7.1 <SEP> 91 <SEP> 7.9
<tb>
The casting properties of the alloys according to the present invention are very good, from the standpoint of both fluidity and the ability to satisfactorily reproduce a given mold contour. This is surprising in alloys
EMI9.8
having such high contents of vine and aluminum, since apart from this it is generally believed that increasing the proportions of these elements has an adverse effect on the casting properties.
CLAIMS
EMI9.9
1. An alloy containing 7.5 to 15% chromium, 5 to 40% cobalt, 7 to 9% titanium + aluminum, the titanium / aluminum ratio
EMI9.10
being 0, 6 to 1.4, 0.05 to 0.5% carbon, 0 to 0.0% silicon, 0 to 1% manganese, 0 to 10% iron and 0 to 0.2% zirconium, the remainder of the alloy (apart from impurities) being nickel.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.