DE2062776B2

DE2062776B2 - Kobaltlegierung

Info

Publication number: DE2062776B2
Application number: DE2062776A
Authority: DE
Inventors: Robert Blanchard Hermann Komoko Ind. Herchenroeder
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1969-12-22
Filing date: 1970-12-19
Publication date: 1981-10-15
Also published as: BR7024759D0; LU62284A1; AT306390B; CA928533A; SE353351B; US3582320A; DE2062776C3; GB1340058A; NL7018666A; JPS5416924B1; FR2074104A5; DE2062776A1; BE760495A

Description

Die Erfindung betrifft eine abriebbeständige und bei hohen Temperaturen oxidationsbeständige Kobaltlegierung.

Eine Legierung mit 18 bis 24% Chrom, 0,4 bis 0,7% Kohlenstoff, 7 bis 15% Nickel, 6 bis 9% Wolfram, 2 bis 5% Tantal, 0,1 bis 0,5% Titan und 0,1% bis 1% Zirkon, Rest Kobalt, ist in der US-PS 34 32 294 beschrieben. Diese Legierung kann als Nebenbestandteil auch bis zu 0,2% Mischmetall neben anderen Begleitelementen enthalten. Dieser Legierung werden neben guten Eigenschaften bei Raumtemperatur und bei erhöhten Temperaturen auch eine gute Beständigkeit gegen Oxidation bei hohen Temperaturen zugeschriehc-n, sofern der Gehalt an den Karbidbildnern Titan und Zirkon niedrig gehalten wird. Eine Kombination zwischen hoher Oxidationsbeständigkeit und hoher Abriebbeständigkeit wird bei dieser bekannten Legierung offenbar nicht erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist eine Kobaltlegierung mit verbesserter Oxidationsbeständigkeit und verbesserter Abriebbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Legierung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus 25 bis 32% κ Chrom, 3 bis 8% Wolfram, 0,7 bis 1,3% Kohlenstoff, 1 bis 10% Nickel, 0,2 bis 1,2% Silicium und 0,02 bis 0,12% Lanthan, bis zu 10% Tantal, bis zu 5% Eisen, Rest Kobalt, besteht.

Es wurde festgestellt, daß andere seltene Erdmetalle zusammen mit Lanthan zugegen sein können, wie sie in Mischmetall vorhanden sind, ohne daß dadurch die verbesserte Oxidationsbeständigkeit beeinträchtigt wird. Allerdings sollten diese anderen seltenen Erdmetalle zusammen nicht den Gehalt an Lanthan überschreiten, weil sich sonst Adern und nichtmetallische Einschlüsse in der Legierung bilden, welche die Schweißbarkeit beeinträchtigen und zu Schweißnähten von geringer Festigkeit führen. Zur Herstellung von Legierungen, die verschweißt werden sollen, gibt man daher vorzugsweise das Lanthan in praktisch elementa-

Tabelle 1

rer Form zu. Die Lanthanmenge sollte in allen Fällen die Gesamtmenge der anderen seltenen Erdmetalle übersteigen. Zur Herstellung von Legierungen, die nicht geschweißt werden sollen, kann man Lanthan nach üblichen Verfahren, auch in Form von Mischmetall oder Lanthan enthaltenden Legierungen zugeben.

Die Tabelle I zeigt die Zusammensetzung von Vergleichslegierungen. Diese Legierungen waren niedergeschmolzen, zu Gußstücken von etwa 90 bis 110 kg vergossen, in der Hitze zu Blechen verarbeitet, 10 bis 15 Minuten lang bei 1150 bis 1230° C angelassen und dann abgeschreckt.

Proben von Legierungen der Tabelle I in Form von Blechen mit Kantenlängen von 19x19 mm und Dicken von 1,5 bis 3,2 mm wurden auf ihre Oxidationsbeständigkeit geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II enthalten.

Die Versuche auf Oxidationsbeständigkeit wurden wie folgt durchgeführt.

Die Proben wurden an den Oberflächen mit Schleifkörnung bis 0,125 mm bearbeitet. Die Oberflächen und die Gewichte der Proben wurden bestimmt.

Die Proben wurden bei 1095 oder 1150° C mit strömender Luft in einer Menge von 4,4 l/cm² des Ofenquerschnittes je Stunde viermal während je 25 Stunden behandelt. Zwischen jeder Behandlung wurden die Proben auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Proben wurden an Luft abgekühlt. Die Proben wurden in einem Salzbad entzundert. Die entzunderten Proben wurden sorgfältig gewogen, worauf der Gewichtsverlust berechnet wurde. Die Eindringtiefe, berechnet auf ein Jahr, wurde nach der folgenden Formel berechnet:

Gewichtsverlust
Dichte

Oberfläche der Proben

Stunden/Jahr 100 Stunden

Legierung Cr

Fe

Ni

Mn

Si

La

Zr

Ti

Co

29,38
29,38

5,46
5,46

2,80
2,80

1,11
1,11

Tabelle II

Oxidationsgeschwindigkeit in mm je Jahr

Legierung

1095

0,38
1,47

2,94
2,94

1,0

1150 (

0,64 0,007
0,007

0,96
0,96

0,06

Rest Rest

Die Tabelle II zeigt, daß die erfindungsgemäße Legierung C mit einem Lanthangehalt und einem verhältnismäßig hohen Gehalt an Kohlenstoff eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit aufweist im Vergleich mit der Legierung D, die kein Lanthan enthält.

Weitere Versuche wurden durchgeführt, um die Abriebbeständigkeit einer erfindungsgemäßen Legierung festzustellen. Eine gegossene zylindrische Probe

3 4

der Legierung C wurde unter einem Anpreßdruck von Umfang der zylindrischen Probe.

7 kg/cm² gegen eine flache feststehende Probe dersel- Der Abrieb an der rotierenden Probe betrug

ben Legierung rotiert. Während des Versuches hatten 1,45 μηι/1000 m Strecke. Der Abrieb für eine Legierung

die Proben eine Temperatur von 760⁰C. Das Rotieren der Zusammensetzung D unter denselben Bedingungen

wurde 8 Stunden lang fortgesetzt, und zwar mit einer 5 betrug 231 μπι/1000 m.

konstanten Geschwindigkeit von 160 cm/Min, am

Claims

Patentanspruch:

Abriebbeständige und bei hohen Temperaturen oxidationsbeständige Kobaltlegierung, die Chrom, Wolfram, Kohlenstoff, Nickel, Silicium und Lanthan, gegebenenfalls Tantal und Eisen, Rest Kobalt enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 25 bis 32% Chrom, 3 bis 8% Wolfram, 0,7 bis 1,3% Kohlenstoff, 1 bis 10% Nickel, 0,2 bis 1,2% Silicium, 0,02 bis 0,12% Lanthan, bis zu 10% Tantal, bis zu 5% Eisen, Rest Kobalt, besteht