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DE1295848B - Use of a nickel-tungsten-chromium alloy - Google Patents

Use of a nickel-tungsten-chromium alloy

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Publication number
DE1295848B
DE1295848B DEJ29193A DEJ0029193A DE1295848B DE 1295848 B DE1295848 B DE 1295848B DE J29193 A DEJ29193 A DE J29193A DE J0029193 A DEJ0029193 A DE J0029193A DE 1295848 B DE1295848 B DE 1295848B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloys
alloy
niobium
content
tungsten
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.)
Pending
Application number
DEJ29193A
Other languages
German (de)
Inventor
Cook Reginald Massey
Stuart Walter Ker Wylde G Shaw
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.)
Inco Ltd
Original Assignee
Inco Ltd
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
Application filed by Inco Ltd filed Critical Inco Ltd
Publication of DE1295848B publication Critical patent/DE1295848B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/057Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being less 10%

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Nickel-Legierung aus 1 bis 3,5°/o Chrom, 7 bis 19,5% Wolfram, 0 bis 7% Molybdän, 0 bis 4(1/o Niob, 4,7 bis 6,8% Aluminium, 0 bis 22% Kobalt, 0 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 1,3% Zirkonium, 0 bis 0,05% Bor, Rest Nickel.The invention relates to the use of a nickel alloy of 1 to 3.5% chromium, 7 to 19.5% tungsten, 0 to 7% molybdenum, 0 to 4 (1 / o niobium, 4.7 to 6 , 8% aluminum, 0 to 22% cobalt, 0 to 0.5% carbon, 0 to 1.3% zirconium, 0 to 0.05% boron, the balance nickel.

Bekannt sind aus der britischen Patentschrift 963 521 Nickel-Chrom-Legierungen mit 5 bis 10% Chrom, 7 bis 16% Wolfram, 0 bis 5% Molybdän und 0 bis 4% Niob bei einem Gesamtgehalt an Wolfram, Molybdän, Niob und '2k des Chromgehaltes von 17,5 bis 10,5% sowie 2 bis 8% Aluminium, 0,03 bis 0,3% Kohlenstoff, 0 bis 1% Zirkonium, 0 bis 0,05% Bor, Rest Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.Known from British patent specification 963 521 are nickel-chromium alloys with 5 to 10% chromium, 7 to 16% tungsten, 0 to 5% molybdenum and 0 to 4% niobium with a total content of tungsten, molybdenum, niobium and 2 k the chromium content of 17.5 to 10.5% and 2 to 8% aluminum, 0.03 to 0.3% carbon, 0 to 1% zirconium, 0 to 0.05% boron, the remainder nickel including impurities caused by the melting process.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 740 895 eine für magnetisch beanspruchte Gegenstände bestimmte Legierung mit hoher Permeabilität bekannt, die aus 40 bis 85% Nickel, 1 bis 12% Wolfram, 0 bis 3% Chrom, 0,2 bis 6% Molybdän und bis 10% Aluminium besteht. In der britischen Patentschrift 821 745 sind schließlich Nickel-Chrom-Legierungen mit 4 bis 30% Chrom, 0 bis 15% Wolfram, 0 bis 30% Molybdän, 0 bis 6% Niob, 0 bis 8% Aluminium, 0 bis 30% Kobalt, 0 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 0,5% Zirkonium, 0 bis 0,05% Bor und 35 bis 90% Nickel bekannt, die bei guter Duktilität eine hohe Warmfestigkeit und Kriechbeständigkeit besitzen sollen. Versuche an diesen Legierungen haben jedoch ergeben, daß die Dehnung wegen des 4% übersteigenden Chromgehaltes nur verhältnismäßig gering ist und die Standzeit bei Temperaturen zwischen 800 und 900 C sowie einer Belastung von 14,1 bis 28,1 kg/mm2 unter 200 Stunden liegt.Furthermore, from the German patent 740 895 an alloy with high permeability intended for magnetically stressed objects is known, which consists of 40 to 85% nickel, 1 to 12% tungsten, 0 to 3% chromium, 0.2 to 6% molybdenum and up to 10 % Aluminum. Finally, in British patent specification 821 745, nickel-chromium alloys with 4 to 30% chromium, 0 to 15% tungsten, 0 to 30% molybdenum, 0 to 6% niobium, 0 to 8% aluminum, 0 to 30% cobalt, 0 to 0.5% carbon, 0 to 0.5% zirconium, 0 to 0.05% boron and 35 to 90% nickel are known, which are said to have high heat resistance and creep resistance with good ductility. Tests on these alloys have shown, however, that the elongation is relatively low due to the chromium content exceeding 4% and the service life at temperatures between 800 and 900 ° C. and a load of 14.1 to 28.1 kg / mm 2 is less than 200 hours .

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Legierung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei hohen Temperaturen, z.B. bei 1100 C und einer Belastung von 11 kg/mm2, eine hohe Standzeit besitzt. Die Lösung dieser Aufgabe geht von der Feststellung aus, daß sich die Zeitstandfestigkeit der bekannten Legierungen wesentlich verbessern läßt, wenn deren Chromgehalt verringert und die Gehalte an Molybdän, Wolfram und Niob auf den jeweiligen Chromgehalt abgestellt sind.The object on which the invention is based is to create an alloy of the type mentioned at the outset which has a long service life at high temperatures, for example at 1100 ° C. and a load of 11 kg / mm 2. The solution to this problem is based on the finding that the creep rupture strength of the known alloys can be significantly improved if their chromium content is reduced and the contents of molybdenum, tungsten and niobium are adjusted to the respective chromium content.

Die Erfindung besteht in dem Vorschlag, eine Nickel-Legierung aus 1 bis 3,5% Chrom, 7 bis 19,5% Wolfram, 0 bis 7% Molybdän, 0 bis 4% Niob, 4,7 bis 6,8% Aluminium, 0 bis 22% Kobalt, 0 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 1,3% Zirkonium und 0 bis 0,05% Bor, Rest Nickel, deren Gehalte an Molybdän, Wolfram, Niob und Chrom der Bedingung
1,2 (% Mo) + (% W) + (% Nb) + %i (% Cr) genügen, als Werkstoff für Gegenstände zu verwenden,die, wie Stator- und Rotorschaufeln für Gasturbinen, eine hohe Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen besitzen müssen.
The invention consists in the proposal to use a nickel alloy of 1 to 3.5% chromium, 7 to 19.5% tungsten, 0 to 7% molybdenum, 0 to 4% niobium, 4.7 to 6.8% aluminum, 0 to 22% cobalt, 0 to 0.5% carbon, 0 to 1.3% zirconium and 0 to 0.05% boron, the remainder being nickel, with the following conditions: molybdenum, tungsten, niobium and chromium
1.2 (% Mo) + (% W) + (% Nb) + % i (% Cr) are sufficient to be used as material for objects which, like stator and rotor blades for gas turbines, have a high creep strength at high temperatures have to.

Die wichtigsten Verunreinigungen sind Eisen, Silizium und Mangan; der Gesamtgehalt dieser Elemente muß so niedrig wie möglich gehalten werden und darf 3% nicht übersteigen. Vorzugsweise betragen die Höchstgehalte an Eisen 0,5 %, an Silizium und Mangan je 0,3%.The main impurities are iron, silicon and manganese; the total content of this Elements must be kept as low as possible and must not exceed 3%. Preferably the maximum content of iron is 0.5%, silicon and manganese 0.3% each.

Da handelsübliches Niob im allgemeinen geringe Mengen Tantal enthält, beispielsweise 10% des Niobgehaltes einer Legierung aus 40% Nickel und 60% Niob, können die Legierungen nach der Erfindung gleichfalls Tantal aufweisen. Dann ist das Tantal als Teil des vorgeschriebenen Niobgehaltes zu betrachten.Since commercial niobium generally contains small amounts of tantalum, for example 10% of the Niobium content of an alloy of 40% nickel and 60% niobium, the alloys according to the invention can also have tantalum. Then the tantalum is part of the prescribed niobium content consider.

Die Vergießbarkeit der Legierungen wird in erheblichem Maße durch Titan beeinträchtigt. Die Legierungen dürfen Titan deshalb nicht oder nur als Verunreinigung enthalten.The castability of the alloys is impaired to a considerable extent by titanium. The alloys may therefore not contain titanium or only contain it as an impurity.

Die Wirkung der unterschiedlichen Chromgehalte auf das Zeitstandverhalten der Legierung ist durch Versuche ermittelt und in der Tabelle 1 veranschaulicht. Hier stellen die Legierungen 2 und 3 Legierungen nach der Erfindung dar, während die übrigen nicht zu den erfindungsgemäßen Legierungen gehören. Die besten Eigenschaften ergaben sich, wenn der Chromgehalt der Legierungen 1 bis 3,5% beträgt. Wenn der Widerstand der Legierungen gegen Oxydation von Bedeutung ist, dann soll der Chromgehalt jedoch mindestens 2% betragen.The effect of the different chromium contents on the creep behavior of the alloy is through Tests determined and illustrated in Table 1. Here the alloys 2 and 3 Alloys according to the invention, while the rest are not the alloys according to the invention belong. The best properties were found when the chromium content of the alloys is 1 to 3.5%. If the resistance of the alloys to oxidation is important, then the chromium content should be however, be at least 2%.

Tabelle 1Table 1

Zusammensetzung der Legierung, abgesehen vom Chromgehalt:
C = 0,13%, W = 18%, Nb = l°/o, Al = 6%,
Composition of the alloy, apart from the chromium content:
C = 0.13%, W = 18%, Nb = 1 ° / o, Al = 6%,

Zr = 0,5%, Rest Nickel.Zr = 0.5%, balance nickel.

Legierungalloy Cr
-(0Z0)
Cr
- ( 0 Z 0 )
Zeitstand
bei 11 kg/m
Lebensdauer
(Std.)
Time stand
at 11 kg / m
lifespan
(Hours.)
verhalten
m2/1100° C
Dehnung
(0O)
behavior
m 2/1100 ° C
strain
( 0 O)
11 00 20*)20 *) 22 22 4949 9,19.1 33 33 5858 11,011.0 44th 44th 2323 5,65.6 55 66th 99 6,16.1

= 16,5 bis 22% *) Bestimmt an Proben bei 1070' C.= 16.5 to 22% *) Determined on samples at 1070 ° C.

Für das Zeitstandverhalten sind auch die Gehalte an Wolfram, Molybdän und Niob kritisch. Der Einfluß der Änderungen an diesen Gehalten zeigt Tabelle 2. Außer den angekreuzten entsprechen sämtliche Legierungen den Legierungen nach der Erfindung.The contents of tungsten, molybdenum and niobium are also critical for the creep behavior. The influence Table 2 shows the changes to these contents. Except for those marked with a cross all alloys the alloys according to the invention.

TabelleTabel

Zusammensetzungcomposition MoMon der Legierungen außer den Anteilen an Wolfram, Molybdän und Niob:
C = 0,13%, Cr = 3%, Al = 6%, Zr = 0,5»/«), Rest Nickel.
of the alloys except for the proportions of tungsten, molybdenum and niobium:
C = 0.13%, Cr = 3%, Al = 6%, Zr = 0.5 "/"), remainder nickel.
NbNb 1,2 Mo+ W +Nb+2/3Cr1.2 Mo + W + Nb + 2/3 cr Zeitstandverhalten be
Lebensdauer
(Std.)
Creep behavior be
lifespan
(Hours.)
illkg/mm2/1100°C
Dehnung
illkg / mm 2/1100 ° C
strain
Legierungalloy 0
0
0
0
0
0
WW. 0
1,0
0
0
1.0
0
22
23
20
22nd
23
20th
7
10
24
7th
10
24
8,2
10,4
8.2
10.4
6*
7*
8
6 *
7 *
8th
20
20
18
20th
20th
18th

Fortsetzungcontinuation

Legierungalloy MoMon WW. NbNb 1,2 Mo+ W +Nb+V3Cr1.2 Mo + W + Nb + V 3 Cr Zeitstandverhalten txCreep behavior tx
Lebensdauerlifespan
!illkg/mm2/1100°C! illkg / mm 2/1100 ° C
Dehnungstrain
(%)(%) (%)(%) (%)(%) (%)(%) (Std.)(Hours.) (%)(%) 99 00 1818th 0,50.5 20,520.5 5252 13,413.4 33 00 1818th 1,01.0 2121 5858 11,011.0 1010 00 1818th 1,51.5 21,521.5 2323 - 11*11 * 00 1818th 3,03.0 2323 1111 8,98.9 1212th 00 1616 0,50.5 18,518.5 6969 32,232.2 1313th 22 1616 0,50.5 20,920.9 4646 19,919.9 1414th 22 1414th 1,01.0 19,419.4 5252 9,99.9 1515th 22 1414th 1,51.5 19,919.9 4949 - 16*16 * 00 1212th 1,01.0 1515th 44th - 1717th 44th 1212th 1,51.5 20,320.3 4343 19,819.8 1818th 66th 1212th 0,5 -0.5 - 21,721.7 2323 9,29.2 19*19 * 66th 1212th 1,51.5 22,722.7 1414th 7,77.7 20*20 * 22 1010 0,50.5 14,914.9 55 - 21*21 * 44th 88th 0,50.5 15,315.3 55 - 2222nd 66th 88th 1,51.5 18,718.7 2323 6,46.4 23*23 * 66th 66th 0,50.5 15,715.7 1212th 12,012.0 24*24 * 66th 66th 1,51.5 16,716.7 1616 11,511.5

Die Legierungen 6 und 24 zeigen das ungenügende Zeitstandverhalten, das sich ergibt, wenn der Wolframgehalt der Legierung größer als 19,5°/» und geringer als 7% ist, obwohl der WertThe alloys 6 and 24 show the insufficient creep behavior that results when the tungsten content of the alloy is greater than 19.5% and less than 7%, although the value

1,2Mo + W + Nb + 2/:!Cr1,2 Mo + W + Nb + 2 / :! Cr

sich innerhalb der kritischen Grenzen hält. Die schlechten Ergebnisse für die Legierungen 7, 11, 16, 19, 20, 21 und 23 veranschaulichen in ähnlicher Weise die Notwendigkeit des Einhaltens der Beziehungen zwischen den Elementen Molybdän, Wolfram, Niob und Chrom.stays within the critical limits. The poor results for alloys 7, 11, 16, 19, 20, 21, and 23 similarly illustrate the need to maintain relationships between the elements molybdenum, tungsten, niobium and chromium.

Ein Vergleich der Legierungen 9, 12 und 13 mit der Legierung 18 und der Legierungen 15 und 17 mit der Legierung 22 veranschaulicht den Abfall der Eigenschaften, wenn das Wolfram der Legierung durch Molybdän ersetzt wird. Zur Erzielung der längsten Lebensdauer und der größten Dehnung sollte der Molybdängehalt der Legierung 4°/o nicht überschreiten und vorzugsweise nicht mehr als 3°/o betragen. Besonders vorteilhaft verhalten sich Legierungen, die im wesentlichen frei von Molybdän sind.A comparison of alloys 9, 12 and 13 with alloy 18 and alloys 15 and 17 with of alloy 22 illustrates the drop in properties when the tungsten of the alloy is replaced by molybdenum. To achieve the longest service life and the greatest elongation the molybdenum content of the alloy should not exceed 4% and preferably not more than 3% be. Alloys which are essentially free of molybdenum are particularly advantageous are.

Eine Veränderung des Niobgehaltes der Legierungen hat einen deutlichen Einfluß auf die Eigenschaften der Legierungen. So weist die Legierung 9, die nur 0,5"/n Niob enthält, mehr als die doppelte Lebensdauer der niobfreien Legierung auf, die aber im übrigen der Legierung 8 ähnlich ist. Wenn jedoch der Niobgehalt über 1% gesteigert wird, dann fällt die Lebensdauer wieder und auch die Dehnung wird verringert. Das zeigt sich beispielsweise bei einem Vergleich der Legierung 9 mit den Legierungen 10 und II, die von gleicher Zusammensetzung war, abgesehen davon, daß die Legierung 9 einen Niobgehalt von 0,5'V(i besaß, während die Legierung 10 einen Niobgehalt von l,5°/o und die Legierung 11 einen Niobgehalt von 3% aufwies. Vorteilhaft soll der Niobgehalt daher 0,2 bis 2% betragen und 1,5% nicht überschreiten.A change in the niobium content of the alloys has a clear influence on the properties of the alloys. Alloy 9, for example, which contains only 0.5 "/ n niobium, has more than double that Lifetime of the niobium-free alloy, which is otherwise similar to alloy 8. But when If the niobium content is increased above 1%, then the service life falls again and the elongation also decreases decreased. This can be seen, for example, when comparing alloy 9 with alloys 10 and II, which was of the same composition, except that alloy 9 had a niobium content of 0.5'V (i, while alloy 10 had a niobium content of 1.5% and alloy 11 had a niobium content of 3%. The niobium content should therefore advantageously be 0.2 to 2% and Do not exceed 1.5%.

Versuche an Legierungen mit unterschiedlichen Aluminiumgehalten zeigten, daß das beste Zeitstandverhalten bei Legierungen mit ungefähr 6"/» Aluminium erreicht wurde und daß die Lebensdauer der Legierungen abfällt, wenn sie entweder mehr oder weniger Aluminium enthalten. Diese Wirkung wird durch die in der Tabelle 3 stehenden Versuchsergebnisse veranschaulicht. Hier entsprechen alle Legierungen außer der Legierung 28 den Vorschriften nach der Erfindung. Der Aluminiumgehalt beträgt deshalb vorzugsweise 5,5 bis 6,5%.Tests on alloys with different aluminum contents showed that the best creep behavior in alloys with about 6 "/» aluminum and that the service life of the alloys declines when they contain either more or less aluminum. This effect will illustrated by the test results shown in Table 3. Here all correspond Alloys other than alloy 28 comply with the provisions of the invention. The aluminum content is therefore preferably 5.5 to 6.5%.

Tabelle 3Table 3

Zusammensetzung der Legierung außer deren Gehalt an Aluminium:Composition of the alloy apart from its aluminum content:

C = 0,13%, Cr = 3%, W = 18%, Nb = 1%,C = 0.13%, Cr = 3%, W = 18%, Nb = 1%,

Zr = 0,5%, Rest Nickel.Zr = 0.5%, balance nickel.

AlAl ZeitstandverhaltenCreep behavior Dehnungstrain bei 11 kg/mm2/1100° Cat 11 kg / mm 2/1100 ° C «%)«%) Legierungalloy (0Io)( 0 Io) Lebensdauerlifespan 17,217.2 5,05.0 (Std.)(Hours.) 2525th 5,55.5 2626th 11,011.0 2626th 6,06.0 4848 8,2 '8.2 ' 33 6,56.5 5858 13,913.9 2727 7,57.5 2424 2828 44th

Eine Änderung des Kobaltgehaltes zwischen 0 und 16°/o hat nur einen geringen Einfluß auf das Zeitstandverhalten der Legierungen. Wenn jedoch höchste Dehnungswerte verlangt werden, dann sollte der Kobaltgehalt mindestens 5% betragen. Wenn der Gehalt an Kobalt über 16% gesteigert wird, dann verschlechtert sich das Zeitstandverhalten. Vorzugsweise soll der Kobaltgehalt 16% nicht überschreiten. Diese Zusammenhänge sind für Legierungen mit unterschiedlichen Niobgehalten in der Tabelle 4 veranschaulicht, in der alle Legierungen außer den angekreuzten (39 bis 41) den Vorschriften nach der Erfindung entsprechen.A change in the cobalt content between 0 and 16% has only a minor influence on this Creep behavior of the alloys. However, if the highest elongation values are required, then should the cobalt content must be at least 5%. If the cobalt content is increased above 16%, then the creep behavior deteriorates. The cobalt content should preferably not exceed 16%. These relationships are illustrated in Table 4 for alloys with different niobium contents, in which all alloys except the ticked ones (39 to 41) comply with the provisions of Invention correspond.

Tabelle 5Table 5

Zusammensetzung der Legierung außer ihren Gehalten an Kohlenstoff und Niob:Composition of the alloy apart from its carbon and niobium contents:

Cr = 3%, Co = 10%, W = 18%, Al = 6%,Cr = 3%, Co = 10%, W = 18%, Al = 6%,

Zr = O,5O/o, B = 0,02%, Rest Nickel.Zr = 0.50 / o, B = 0.02%, balance nickel.

Tabelle 4Table 4

Zusammensetzung der Legierung außer deren Gehalt an Kobalt und Niob:Composition of the alloy apart from its cobalt and niobium content:

C = 0,13%, Cr = 3%, W = 18%, Al = 6%,C = 0.13%, Cr = 3%, W = 18%, Al = 6%,

Zr = 0,5%, Rest Nickel.Zr = 0.5%, balance nickel.

Legie-
10 rUng
Alloy
10 rU ng
CC. NbNb Schlag
festigkeit
bei 850° C
in m · kg
Blow
strength
at 850 ° C
in m kg
Zeitstanc
beillkg/i
Lebens
dauer
Time stanc
beillkg / i
Life
duration
!verhalten
nm2/1100°C
Dehnung
!behavior
nm 2/1100 ° C
strain
(%)(%) /0, ι/ 0, ι
( <o)(<o)
(Std.)(Hours.) CVo)CVo)
4242 0,130.13 11 7,67.6 4444 13,613.6 15 4315 43 0,0050.005 11 11,311.3 2121 10,210.2 4444 0,13-0.13- 1,51.5 4,34.3 5656 10,110.1 4545 0,0050.005 1,51.5 9,89.8 2424 2,62.6

CoCo NbNb ZeitstandverhaltenCreep behavior Dehnungstrain beillkg/mm2/1100°Cbeillkg / mm 2/1100 ° C (%)(%) Legierungalloy 13,413.4 (%)(%) (%)(%) Lebensdauerlifespan ir,oir, o 00 0,50.5 (Std.)(Hours.) - 99 00 1,01.0 5252 17,717.7 33 00 1,51.5 5858 14,214.2 1010 55 0.50.5 2323 14,914.9 2929 55 1,01.0 5858 18,918.9 3030th 1010 0,50.5 5252 9,59.5 3131 1010 1,01.0 4545 23,323.3 3232 1010 1,51.5 6262 20,920.9 3333 1515th 0,50.5 5454 19,319.3 .34.34 1515th 1,01.0 4646 12,912.9 3535 2020th 0,50.5 6060 10,410.4 3636 2020th 1,01.0 1919th - 3737 2020th 1,51.5 2323 24,324.3 3838 3030th 0,50.5 2626th 18,018.0 39*39 * 3030th 1,01.0 1212th 40*40 * 3030th 1.51.5 99 41*41 * 1212th

Zirkonium und Bor verbessern das Zeitstandverhalten der Legierungen. Sie sollen deshalb vorteilhaft 0,1 bis 1,0% Zirkonium enthalten. Bei Anwesenheit von Bor werden die Gehalte an Zirkonium und Bor vorteilhaft so aufeinander eingestellt, daß der WertZirconium and boron improve the creep behavior of the alloys. They should therefore be beneficial Contains 0.1 to 1.0% zirconium. In the presence of boron, the contents of zirconium and boron are advantageously adjusted to one another so that the value

% Zr + 10 χ (% B)% Zr + 10 χ (% B)

0.1 bis 1,2% beträgt. Wenn der Borgehalt über 0,035% gesteigert wird, dann verschlechtert sich das Zeitstandverhalten wieder, so daß der Borgehalt der Legierung zweckmäßig unter diesem Wert gehalten wird.0.1 to 1.2%. If the boron content is increased above 0.035%, it worsens Creep behavior again, so that the boron content of the alloy is expediently kept below this value will.

Die Eigenschaften einiger Legierungen mit unterschiedlichem Zirkoniumgehalt sind in der Tabelle 6 angegeben, in der alle Legierungen außer der Legierung 49 den Vorschriften der Erfindung entsprechen. The properties of some alloys with different zirconium content are shown in Table 6 indicated in which all alloys except alloy 49 meet the requirements of the invention.

Tabelle 6Table 6

Zusammensetzung der Legierung außer ihrem Gehalt an Zirkonium:Composition of the alloy in addition to its zirconium content:

C = 0,13%, Cr = 3%, W = 18%, Nb = 1,0%,C = 0.13%, Cr = 3%, W = 18%, Nb = 1.0%,

Al = 6%, Rest Nickel.Al = 6%, remainder nickel.

Eine Veränderung des Kohlenstoffgehaltes der Legierungen im Bereich von 0,05 bis 0,3% hat nur einen geringen Einfluß auf das Zeitstandverhalten der Legierungen. Oberhalb und unterhalb dieser Grenzen verschlechtert sie sich, und wenn der Kohlenstoffgehalt unter 0,03% liegt, dann sollten die Legierungen mindestens 0,01% Bor enthalten.A change in the carbon content of the alloys in the range from 0.05 to 0.3% has only little influence on the creep behavior of the alloys. Above and below this Limits it worsens, and if the carbon content is below 0.03% then it should the alloys contain at least 0.01% boron.

Andererseits werden die Schlagfestigkeitswerte der Legierungen bei hohen Temperaturen bei einer Verringerung des Kohlenstoffgehaltes der Legierung besser. Zur Erzielung hoher Schlagfestigkeitswerte sollte der Kohlenstoffgehalt 0,05% nicht überschreiten oder selbst unter 0,03% liegen. Der Einfluß des Kohlenstoffgehaltes auf die Schlagfestigkeit und das Zeitstandverhalten der Legierungen werden in der Tabelle 5 gezeigt. Die Schlagfestigkeitswerte wurden an ungekerbten Stäben eines Durchmessers· von 11,4 mm ermittelt.On the other hand, the impact resistance values of the alloys at high temperatures become with a decrease the carbon content of the alloy is better. To achieve high impact strength values the carbon content should not exceed 0.05% or even be below 0.03%. The influence the carbon content on the impact strength and the creep behavior of the alloys shown in Table 5. The impact strength values were determined on unnotched bars of a diameter of 11.4 mm was determined.

ZrZr ZeitstandverhaltenCreep behavior Dehnungstrain bei 11 kg/mm2/H00°C .at 11 kg / mm 2 / H00 ° C. ' (%)'(%) 45 Legierung45 alloy 6,56.5 (°/o)(° / o) Lebensdauerlifespan 9,49.4 0,20.2 (Std.)(Hours.) 11,011.0 4646 0,40.4 3232 9,79.7 50 4750 47 0,50.5 4343 11,911.9 33 1,01.0 5858 4848 1,51.5 2424 4949 1010

Die Legierungen können an Luft geschmolzen werden; vorzugsweise geschieht das Schmelzen jedoch im Vakuum. Unabhängig davon, ob die Legierungen im Vakuum geschmolzen worden sind oder nicht, sollten sie einer Feinungsbehandlung im Vakuum unterzogen werden. Sie besteht darin, daß die geschmolzene Legierung vor dem Vergießen eine Zeitlang unter hohem Vakuum gehalten wird. Vorzugsweise sollen die Legierungen dem Vakuum bei einer Temperatur von 1400 bis 1700 C und einem Druck von nicht mehr als 0,1 Torr mindestens 15 und vorzugsweise 60 Minuten oder länger ausgesetzt bleiben. Die Behandlungsdauer hängt auch von der ReinheitThe alloys can be melted in air; however, the melting is preferably done in a vacuum. Regardless of whether the alloys have been melted in a vacuum or not, they should be subjected to a refining treatment in a vacuum. It consists in that the melted Alloy is held under high vacuum for a period of time prior to casting. Preferably the alloys should be subjected to a vacuum at a temperature of 1400 to 1700 C and a pressure of not more than 0.1 torr for at least 15 and preferably 60 minutes or more. The duration of treatment also depends on the purity

der Bestandteile der Schmelze ab, die um so länger gefeint werden muß, je unreiner die verwendeten Legierungsbestandteile sind.the constituents of the melt, which must be refined the longer, the more impure the used Alloy components are.

Kleinstückige Gußteile, beispielsweise. Turbinenschaufeln oder Proben zur Bestimmung des Zeit-Standverhaltens, werden vorteilhaft im Vakuum vergossen. Wenn jedoch große Gußstücke aus einer Schmelze hergestellt werden, die im Vakuum erschmolzen oder gefeint wurden, dann unterscheiden sich die Eigenschaften der Legierungen nur geringfügig, wenn sie im Vakuum, in inertem Gas oder an Luft vergossen wurden. Alle vorstehend behandelten Versuche sind an Proben durchgeführt worden, die man aus einem Material herstellte, das im Vakuum geschmolzen, bei 155O°C und einem Druck von weniger als 10 3 Torr mindestens 15 Minuten lang im Vakuum gefeint und bei 1600"C im Vakuum vergossen wurde.Small-piece castings, for example. Turbine blades or samples for determining the time-stability behavior are advantageously cast in a vacuum. However, when large castings are made from a melt that has been melted or refined in a vacuum, the properties of the alloys differ only slightly when cast in a vacuum, inert gas, or air. All of the experiments discussed above have been carried out on samples which have been produced from a material which has been melted in vacuo, refined in vacuo at 150 ° C. and a pressure of less than 10 3 Torr for at least 15 minutes and cast at 1600 ° C. in vacuo became.

Aus den Legierungen nach der Erfindung hergestellte Gußstücke können bei hohen Temperaturen im Gußzustand verwendet werden. Erforderlichenfalls können die Legierungen vor ihrem Einsatz durch eine Wärmebehandlijng im Temperaturbereich von 850 bis 12500C homogenisiert werden.Castings made from the alloys of the invention can be used as cast at high temperatures. If necessary, the alloys can be homogenized by heat treatment in the temperature range from 850 to 1250 ° C. before they are used.

Für die Verwendung in einem Temperaturbereich über lOOO'C, d.h. unter Bedingungen, wie sie in Gasturbinen vorliegen, wo die aus den Legierungen bestehenden Teile sowohl der Oxydation als auch einem Angriff durch Schwefel ausgesetzt sind, werden die Teile vorteilhaft mit einem Schutzüberzug, beispielsweise aus Aluminium, versehen.For use in a temperature range above 100 ° C, i.e. under conditions as described in Gas turbines exist where the parts consisting of the alloys both oxidize as well are exposed to attack by sulfur, the parts are advantageously covered with a protective coating, for example made of aluminum.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verwendung einer Nickel-Legierung bestehend aus 1 bis 3,5% Chrom, 7 bis 19,5% Wolfram, 0 bis 7(l/0 Molybdän, 0 bis 4"/« Niob, 4,7 bis 6,8% Aluminium, 0 bis 22% Kobalt, 0 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 1,3% Zirkonium, 0 bis 0,05% Bor, Rest Nickel, deren Gehalte an Molybdän, Wolfram, Niob und Chrom der Bedingung1. Use of a nickel alloy consisting of 1 to 3.5% chromium 7 to 19.5% tungsten, 0 to 7 (l / 0 molybdenum, 0 to 4 "/" niobium, 4.7 to 6.8% Aluminum, 0 to 22% cobalt, 0 to 0.5% carbon, 0 to 1.3% zirconium, 0 to 0.05% boron, the remainder nickel, with the following conditions: molybdenum, tungsten, niobium and chromium 1,2 (% Mo) + (1VoW) + (%Nb) + %(%Cr)1.2 (% Mo) + ( 1 VoW) + (% Nb) +% (% Cr) = 16,5 bis 22%= 16.5 to 22% genügen, als Werkstoff für Gegenstände, die, wie Stator- und Rotorschaufeln für Gasturbinen, eine hohe Zeitstandfestigkeit bei hohen Temperaturen besitzen müssen.suffice as a material for objects that, such as stator and rotor blades for gas turbines, a must have high creep strength at high temperatures. 2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, deren Molybdängehalt jedoch höchstens 4% beträgt, für den Zweck nach Anspruch 1.2. Use of an alloy according to claim 1, but whose molybdenum content is at most 4% for the purpose according to claim 1. 3. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 und 2, die jedoch 0,2 bis 2% Niob enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.3. Use of an alloy according to claims 1 and 2, but containing 0.2 to 2% niobium contains, for the purpose of claim 1. 4. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 3, die jedoch 5,5 bis 6,5% Aluminium enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.4. Use of an alloy according to claims 1 to 3, but containing 5.5 to 6.5% aluminum contains, for the purpose of claim 1. 5. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 4, die jedoch 5 bis 16% Kobalt enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.5. Use of an alloy according to claims 1 to 4, but containing 5 to 16% cobalt contains, for the purpose of claim 1. 6. Verwendung einer Legierung nach den Ansprüchen 1 bis 5, die jedoch 0,1 bis 1,0% Zirkonium und höchstens 0,035% Bor enthält, und deren Gehalte an Zirkonium und Bor der Bedingung 6. Use of an alloy according to claims 1 to 5, but containing 0.1 to 1.0% zirconium and contains not more than 0.035% boron, and their contents of zirconium and boron of the condition (%Zr) + 10(%B) = 0,1 bis 1,2%
genügen, für den Zweck nach Anspruch 1.
(% Zr) + 10 (% B) = 0.1 to 1.2%
suffice for the purpose according to claim 1.
909 521/415909 521/415
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