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EP0752481B1 - Knetbare Nickellegierung - Google Patents

Knetbare Nickellegierung Download PDF

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Publication number
EP0752481B1
EP0752481B1 EP96106945A EP96106945A EP0752481B1 EP 0752481 B1 EP0752481 B1 EP 0752481B1 EP 96106945 A EP96106945 A EP 96106945A EP 96106945 A EP96106945 A EP 96106945A EP 0752481 B1 EP0752481 B1 EP 0752481B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
max
carbon
alloy
alloys
content
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 - Lifetime
Application number
EP96106945A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0752481A1 (de
Inventor
Ulrich Dr.-Ing. Brill
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.)
Krupp VDM GmbH
Original Assignee
Krupp VDM GmbH
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 Krupp VDM GmbH filed Critical Krupp VDM GmbH
Publication of EP0752481A1 publication Critical patent/EP0752481A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0752481B1 publication Critical patent/EP0752481B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a kneadable nickel alloy for Items with high resistance to isothermal and cyclic high temperature oxidation, high Heat resistance and creep rupture strength at temperatures up to 1200 ° C.
  • Objects such as furnace components, firing racks, Beam pipes, furnace rollers, furnace muffles, support and Fasteners in kilns for ceramic Products, catalyst foils and diesel glow plugs are not only used at very high temperatures for example, isothermally loaded above 1000 ° C, but must also be subjected to cyclical temperature loads Heating and cooling have grown. You have to therefore due to scale resistance not only with isothermal, but also with cyclic oxidation, as well as through distinguish sufficient heat and creep rupture strength. (All the following% figures are mass%)
  • An austenitic is for the first time from US Pat. No. 3,607,243 Alloy made famous with contents up to 0.1% Carbon, 58 - 63% nickel, 21 - 25% chromium, 1 - 1.7% Aluminum, and optionally up to 0.5% silicon, up to 1.0% Manganese, up to 0.6% titanium, up to 0.006% boron, up to 0.1% magnesium, up to 0.05% calcium, balance iron, where the phosphorus content is below 0.030%, the Sulfur content should be below 0.015%, which is a good one Resistance especially against cyclic oxidation Has temperatures up to 1093 ° C.
  • the Heat resistance values are given as follows: 80 MPa for 982 ° C, 45 MPa for 1093 ° C and 23 MPa for 1149 ° C.
  • the creep rupture strength is 32 MPa after 1000 hours for 871 ° C, 16 MPa for 982 ° C and 7 MPa for 1093 ° C.
  • This material has proven itself particularly in application in the temperature range above 1000 ° C. This is based on the formation of a protective chromium oxide-aluminum oxide layer and especially on the low The tendency of the oxide layer to flake off when the temperature changes.
  • the material has become one important alloy developed in industrial furnace construction. Typical applications are jet pipes for gas and oil-fired ovens and transport rollers in roller hearth ovens for firing ceramic products. Furthermore is the material for parts in exhaust gas detoxification systems and petrochemical plants.
  • the material known from US Pat. No. 3,607,243 is nitrogen in amounts of 0 , 04 to 0.1% is added and at the same time a titanium content of 0.2 to 1.0% is mandatory.
  • the chrome contents are 19-28% and the aluminum contents 0.75-2.0% with nickel contents of 55-65%.
  • the carbon content should not exceed 0.1% in order to avoid the formation of carbides, in particular of the M 23 C 6 type, since these adversely affect the microstructure of the structure and affect the properties of the alloy at very high temperatures.
  • EP 0 508 058 A1 discloses the alloying of Carbon levels from 0.12 to 0.30% in connection with the stable carbide formers titanium (0.01 to 1.0%), niobium (0.01 to 1.0%) and zirconium (0.01 to 0.20%) into one Nickel alloy with 23 - 30% chromium, 8 - 11% iron, 1.8 - 2.4% aluminum, 0.01 - 0.15% yttrium, 0.001 - 0.015% magnesium, 0.001 - 0.010% calcium, at maximum contents of 0.030% for nitrogen, 0.50% for Silicon, 0.25% for manganese, 0.020% for phosphorus and 0.010% for sulfur. To ensure one sufficient resistance to oxidation at temperatures above 1100 ° C, chrome contents of at least 23% required.
  • the hot and creep rupture strengths achieved with this material exceed the 1% yield strengths (R p1.0 / 10 4 ) and creep rupture strengths (R m / 10 4 ) as well as the thermal strengths (R m ) and yield strengths (4 p1.0 ) in the temperature range of 850 - 1200 ° C. Nevertheless, there are applications in which the strengths achieved are not yet sufficient. In particular, these are cassettes and firing racks, in which the material cross-section must be made very thin for economic reasons, and linings of combustion chambers of gas turbines, in which a significant improvement in efficiency can only be achieved at significantly higher wall or operating temperatures.
  • the task is solved by an austenitic carbide-strengthened nickel-chromium-iron wrought alloy, consisting of 0.20 to 0.40% carbon with a quantity of carbon that can be precipitated
  • C * C total - (C solved + C born Ti + C born + C born Zr ) from 0.083% to 0.300%, 25 to 30.0% Chrome, 8 to 11.0% Iron, more than 2.4 to 3.0%
  • Aluminum 0.01 to 0.15% Yttrium, 0.01 to 0.20% Titanium, 0.01 to 0.20% Niobium, 0.01 to 0.10% Zirconium, 0.001 to 0.015%
  • Magnesium 0.001 to 0.010% Calcium, ⁇ 0.036% Nitrogen, Max. 0.50% Silicon, Max. 0.25% Manganese, Max. 0.020% Phosphorus, Max. 0.010% Sulfur,
  • the carbide-strengthened wrought nickel-chromium-iron alloy according to the invention not only has defined carbon contents from 0.20 to 0.40%, but also specifies with C * 0,0 0.083% carbon a specification for the remaining carbon which can be eliminated .
  • C * 0,0 0.083%
  • the Cr 23 C 6 carbides observed up to that point were no longer excreted, but rather primarily eliminated Cr 7 C 3 carbides were observed. Their amount increases with increasing C * content.
  • the Cr 7 C 3 carbides excreted between the liquidus and solidus temperatures have a strength-increasing effect comparable to that of titanium, niobium and zirconium carbides.
  • chrome contents of at least 25.0% required. This limit shouldn't either are undercut because the chrome content decreases Amount of dissolved and therefore not excreted Carbon increases.
  • the upper limit shouldn't be 30% exceed to problems with the hot forming of the Avoid alloy.
  • Aluminum brings about an increase in the heat resistance, in particular in the temperature range from 600 to 800 ° C, which the material passes through in use both during heating and cooling, due to the precipitation of the phase Ni 3 Al ( ⁇ '-phase). Since the elimination of this phase is associated with a drop in toughness, it is necessary to limit the aluminum content.
  • the determination of the elongation at break in the temperature range from room temperature to 1200 ° C. showed no significant reduction in the elongation at break in the temperature range from 600 to 800 ° C., so that the aluminum content could be set at more than 2.4 to 3.0%.
  • the silicon content should be kept as low as possible to the formation of low melting phases avoid. So the silicon content should be less than or equal 0.50%, which is technically no problem today is manageable.
  • the manganese content should not exceed 0.25%, to have negative effects on the resistance to oxidation to avoid the material.
  • Additions of magnesium and calcium are used for improvement the hot formability and also have an improving effect the oxidation resistance.
  • the Upper limits of 0.015% for magnesium and 0.010% for Calcium should not be exceeded as above levels of magnesium and Calcium the appearance of low melting phases favor and so again the hot formability worsen.
  • the iron content of the alloy according to the invention is in the range of 8 up to 11% around ferrochrome and cheap when melting the alloy To be able to use ferronickel instead of more expensive pure nickel and chrome metal.
  • Table 1 contains analyzes of six of the prior art Alloys A, B, C, D, G, H and three of the invention Alloys E, J, K.
  • Table 2 shows the levels of precipitated Cr 23 C 6 and Cr 7 C 3 carbide calculated for alloys A - K.
  • All examined alloys are in a very narrow scatter band of max. ⁇ 0.040 g / m 2 h and therefore allow the statement that the alloys E, J and K according to the invention are not subject to any limited oxidation resistance compared to the prior art, despite their high content of carbon which can be precipitated.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine knetbare Nickellegierung für Gegenstände mit hoher Beständigkeit gegenüber isothermer und zyklischer Hochtemperaturoxidation, hoher Warmfestigkeit und Zeitstandfestigkeit bei Temperaturen bis 1200 °C.
Gegenstände, wie Ofenbauteile, Brenngestelle, Strahlrohre, Ofenrollen, Ofenmuffeln, Stütz- und Befestigungselemente in Brennöfen für keramische Erzeugnisse, Katalysatorfolien und Dieselglühkerzen werden im Einsatz nicht nur bei sehr hohen Temperaturen beispielsweise über 1000 °C isotherm belastet, sondern müssen auch zyklischen Temperaturbelastungen beim Aufheizen und Abkühlen gewachsen sein. Sie müssen sich daher durch Zunderbeständigkeit nicht nur bei isothermer, sondern auch bei zyklischer Oxidation, sowie durch ausreichende Warm- und Zeitstandfestigkeit auszeichnen. (Alle nachfolgenden %-Angaben sind Masse-%)
Aus der US-PS 3 607 243 ist erstmals eine austenitische Legierung bekannt geworden mit Gehalten bis 0,1 % Kohlenstoff, 58 - 63 % Nickel, 21 - 25 % Chrom, 1 - 1,7 % Aluminium, sowie wahlweise bis 0,5 % Silizium, bis 1,0 % Mangan, bis 0,6 % Titan, bis 0,006 % Bor, bis 0,1 % Magnesium, bis 0,05 % Calcium, Rest Eisen, wobei der Phosphorgehalt unter 0,030 %, der Schwefelgehalt unter 0,015 % liegen soll, die eine gute Beständigkeit insbesondere gegen zyklische Oxidation bei Temperaturen bis 1093 °C aufweist. Die Warmfestigkeitswerte werden wie folgt angegeben: 80 MPa für 982 °C, 45 MPa für 1093 °C und 23 MPa für 1149 °C. Die Zeitstandfestigkeit beträgt nach 1000 Stunden 32 MPa für 871 °C, 16 MPa für 982 °C und 7 MPa für 1093 °C. Davon ausgehend hat sich der innerhalb dieser Legierungsgrenzen liegende Werkstoff NiCr23Fe mit der Werkstoff Nr. 2.4851 und der UNS-Bezeichnung N 06601 in die industrielle Anwendung eingeführt. Dieser Werkstoff bewährt sich vor allem bei der Anwendung im Temperaturbereich oberhalb von 1000 °C. Dies beruht auf der Bildung einer schützenden Chromoxid-Aluminiumoxidschicht und insbesondere auf der geringen Neigung der Oxidschicht zum Abplatzen bei Temperatur-Wechselbelastung. Der Werkstoff hat sich so zu einer wichtigen Legierung im industriellen Ofenbau entwickelt. Typische Anwendungen sind Strahlrohre für gas- und ölbeheizte Öfen und Transportrollen in Rollenherdöfen für das Brennen von keramischen Erzeugnissen. Darüberhinaus ist der Werkstoff auch für Teile in Abgasentgiftungsanlagen und petrochemischen Anlagen geeignet.
Um die Anwendung dieses Werkstoffes maßgebenden Eigenschaften noch weiter - für Anwendungstemperaturen oberhalb von 1100 °C bis 1200 °C - zu steigern, wird gemäß der US-PS 4 784 830 dem aus der US-PS 3 607 243 bekannten Werkstoff Stickstoff in Mengen von 0,04 bis 0,1 % zugesetzt und gleichzeitig zwingend ein Titangehalt von 0,2 bis 1,0 % gefordert. Vorteilhafterweise soll auch der Siliziumgehalt oberhalb von 0,25 % liegen und mit dem Titangehalt so korreliert sein, daß sich ein Verhältnis Si: Ti = 0,85 bis 3,0 ergibt. Die Chromgehalte betragen 19 - 28 % und die Aluminiumgehalte 0,75 - 2,0 % bei Nickelgehalten von 55 - 65 %. Der Kohlenstoffgehalt soll ebenso, wie in der US-PS 3 607 243 beschrieben, 0,1 % nicht überschreiten, um eine Ausbildung von Karbiden, insbesondere vom Typ M23C6, zu vermeiden, da diese sich nachteilig auf die Mikrostruktur des Gefüges und auf die Eigenschaften der Legierung bei sehr hohen Temperaturen auswirken.
Mit diesen Maßnahmen wird eine Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit bei Anwendungstemperaturen bis 1200 °C erzielt. Dadurch konnte die Lebensdauer von z.B. Ofenrollen auf 12 Monate und mehr gegenüber 2 Monaten bei Ofenrollen, gefertigt aus dem Werkstoff gemäß US-PS 3 607 243, gesteigert werden. Diese Verbesserung der Lebensdauer von Ofenbauteilen beruht vor allem auf einer Stabilisierung des Mikrogefüges durch Titannitride bei Temperaturen von 1200 °C. Für die Lebensdauer von hochhitzebeständigen Gegenständen ist jedoch nicht allein die Oxidationsbeständigkeit, ausgedrückt durch die sogenannte spezifische Massenänderung in g/m2. h in Luft bei hohen Testtemperaturen, z.B. 1093 °C, wie in der US-PS 4 784 830 beschrieben, maßgebend, sondern auch die Warmfestigkeit und die Zeitstandfestigkeit bei den jeweiligen Anwendungstemperaturen.
Zur Erzielung verbesserter Warm- und Zeitstandfestigkeiten insbesondere bei Temperaturen bis zu 1200 °C offenbart die EP 0 508 058 A1 das Zulegieren von Kohlenstoffgehalten von 0,12 bis 0,30 % in Verbindung mit den stabilen Karbidbildnern Titan (0,01 bis 1,0 %), Niob (0,01 bis 1,0 %) und Zirkonium (0,01 bis 0,20 %) zu einer Nickel-Legierung mit 23 - 30 % Chrom, 8 - 11 % Eisen, 1,8 - 2,4 % Aluminium, 0,01 - 0,15 % Yttrium, 0,001 - 0,015 % Magnesium, 0,001 - 0,010 % Calcium, bei maximalen Gehalten von 0,030 % für Stickstoff, 0,50 % für Silizium, 0,25 % für Mangan, 0,020 % für Phosphor und 0,010 % für Schwefel. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Oxidationsbeständigkeit bei Temperaturen oberhalb 1100 °C werden Chromgehalte von mindestens 23 % vorgeschrieben.
Die mit diesem Werkstoff erzielten Warm- und Zeitstandfestigkeiten übertreffen die bis zu diesem Zeitpunkt erzielten 1 %-Zeitdehngrenzen (Rp1.0/10 4) und Zeitstandfestigkeiten (Rm/10 4) als auch die Warmfestigkeiten (Rm) und Streckgrenzen (4p1.0) im Temperaturbereich von 850 - 1200 °C. Dennoch gibt es Anwendungen, bei denen diese erzielten Festigkeiten noch nicht ausreichend sind. Insbesondere sind dies Kassetten und Brenngestelle, bei denen aus wirtschaftlichen Gründen der Materialquerschnitt sehr dünn ausgelegt werden muß, auch Auskleidungen von Brennkammern von Gasturbinen, bei denen eine signifikante Wirkungsgradverbesserung nur bei deutlich höheren Wand- bzw. Betriebstemperaturen erreicht werden können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine knetbare Nickellegierung so auszugestalten, daß bei ausreichender Oxidationsbeständigkeit, insbesondere die Werte für die Zeitstandfestigkeit, nachhaltig verbessert sind, wodurch entweder die Lebensdauer von aus solchen Legierungen gefertigten Gegenständen bedeutend erhöht wird oder bei gleicher Lebensdauer durch die höhere Temperaturbelastbarkeit eine deutlich verbesserte Wirtschaftlichkeit erreicht wird.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine austenitische karbidverfestigte Nickel-Chrom-Eisen-Knetlegierung, bestehend aus 0,20 bis 0,40 % Kohlenstoff mit einer Menge an ausscheidungsfähigem Kohlenstoff C * = Cges.-(Cgelöst + Cgeb.Ti + Cgeb.Nb + Cgeb. Zr) von 0,083% bis 0,300%,
25 bis 30,0 % Chrom,
8 bis 11,0 % Eisen,
mehr als 2,4 bis 3,0 % Aluminium,
0,01 bis 0,15 % Yttrium,
0,01 bis 0,20 % Titan,
0,01 bis 0,20 % Niob,
0,01 bis 0,10 % Zirkonium,
0,001 bis 0,015 % Magnesium,
0,001 bis 0,010 % Calcium,
≤ 0,036 % Stickstoff,
max. 0,50 % Silizium,
max. 0,25 % Mangan,
max. 0,020 % Phosphor,
max. 0,010 % Schwefel,
Rest Nickel einschl. unvermeidbarer erschmelzungsbedingter Verunreinigungen. In der Gleichung bedeuten:
Cgelöst =
den bei 1000°C gelösten Kohlenstoffgehalt in %
Cgeb.Ti =
den stöchiometrisch von Titan abgebundenen Kohlenstoffgehalt in %
Cgeb.Nb =
den stöchiometrisch von Niob abgebundenen Kohlenstoffgehalt in %
Cgeb. Zr =
den stöchiometrisch von Zirkonium abgebundenen Kohlenstoffgehalt in %
Die erfindungsgemäße karbidverfestigte Nickel-Chrom-Eisen-Knetlegierung weist entgegen dem bisherigen Stand der Technik nicht nur von 0,20 bis 0,40 % definierte Kohlenstoffgehalte auf, sondern gibt ebenfalls mit C* ≥ 0,083 % Kohlenstoff eine Vorgabe für den verbleibenden, ausscheidungsfähigen Kohlenstoff. Überraschenderweise hat sich bei Untersuchungen gezeigt, daß bei ausscheidungsfähigen Kohlenstoffgehalten von größer gleich 0,083 % nicht mehr die bis dahin beobachteten Cr23C6-Karbide ausgeschieden wurden, sondern primär ausgeschiedene Cr7C3-Karbide zu beobachten waren. Deren Menge nimmt mit steigendem C*-Gehalt zu. Die zwischen Liquidus- und Solidustemperatur ausgeschiedenen Cr7C3-Karbide weisen eine vergleichbare festigkeitssteigernde Wirkung auf wie Titan-, Niob- und Zirkoniumkarbide.
Zur Sicherstellung einer ausreichenden Oxidationsbeständigkeit, insbesondere bei Temperaturen oberhalb von 1100 °C sind Gehalte von Chrom von mindestens 25,0 % erforderlich. Diese Grenze sollte auch nicht unterschritten werden, da mit abnehmendem Chromgehalt die Menge an gelöstem und damit nicht ausscheidungsfähigem Kohlenstoff zunimmt. Die obere Grenze sollte 30 % nicht überschreiten, um Probleme bei der Warmformgebung der Legierung zu vermeiden.
Durch das Zulegieren von Yttrium in den Grenzen von 0,01 bis 0,15 % wird insbesondere die zyklische Oxidationsbeständigkeit nachhaltig verbessert. Gehalte unter 0,01.% üben dabei keinen signifikanten Einfluß auf die Haftfestigkeit der Oxidschichten aus. Andererseits können Yttriumgehalte oberhalb von 0,15 % aufgrund von lokalen Anschmelzungen zu eingeschränkter Warmformgebung führen.
Aluminium bewirkt, insbesondere im Temperaturbereich von 600 bis 800 °C, den der Werkstoff im Einsatz sowohl beim Aufheizen als auch beim Abkühlen durchläuft, eine Steigerung der Warmfestigkeit durch die Ausscheidung der Phase Ni3Al (γ'-Phase). Da die Ausscheidung dieser Phase gleichzeitig mit einem Abfall der Zähigkeit verbunden ist, ist es notwendig, die Gehalte an Aluminium zu begrenzen. Die Ermittlung der Bruchdehnung im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 1200 °C ließ keine signifikante Erniedrigung der Bruchdehnung im Temperaturbereich von 600 bis 800 °C erkennen, so daß der Aluminiumgehalt auf mehr als 2,4 bis 3,0 % festgelegt werden konnte.
Der Gehalt von Silizium sollte möglichst niedrig gehalten werden, um die Bildung von niedrig schmelzenden Phasen zu vermeiden. So sollte der Siliziumgehalt kleiner gleich 0,50 % sein, was heute technisch ohne Probleme beherrschbar ist.
Der Gehalt an Mangan sollte 0,25 % nicht überschreiten, um negative Auswirkungen auf die Oxidationsbeständigkeit des Werkstoffes zu vermeiden.
Zusätze von Magnesium und Calcium dienen der Verbesserung der Warmumformbarkeit und wirken sich auch verbessernd auf die Oxidationsbeständigkeit aus. Hierbei sollten die Obergrenzen von 0,015 % für Magnesium und 0.010 % für Calcium jedoch nicht überschritten werden, da oberhalb dieser Grenzwerte liegende Gehalte an Magnesium und Calcium das Auftreten niedrig schmelzender Phasen begünstigen und so wiederum die Warmformbarkeit verschlechtern.
Der Gehalt von Eisen der erfindungsgemäßen Legierung liegt im Bereich von 8 bis 11 % um beim Erschmelzen der Legierung preiswertes Ferrochrom und Ferronickel einsetzen zu können statt teureres Reinnickel und Chrommetall.
Im folgenden werden die mit der erfindungsgemäßen Legierung erzielten Vorteile näher erläutert.
Tafel 1 enthält Analysen von sechs dem Stand der Technik entsprechenden Legierungen A, B, C, D, G, H und drei unter die Erfindung fallenden Legierungen E, J, K.
In Tafel 2 sind die für die Legierungen A - K berechneten Gehalte an ausgeschiedenem Cr23C6- und Cr7C3-Karbid aufgeführt.
Die Werkstoffeigenschaften dieser Legierungen gehen aus den Figuren 1 bis 3 hervor.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1
die Bruchdehnung für den Temperaturbereich Raumtemperatur bis 1200°C für die Legierungen H, J, G und D,
Fig. 2
die Standzeit im Stress-Rupture-Versuch (Kurzzeit-Zeitstandversuch) für 850°C, 1000°C und 1200°C in Abhängigkeit von C* für die Legierungen A - K.
Fig. 3
die zyklische an Luft ermittelte Oxidationsbeständigkeit für den Temperaturbereich 850 - 1200°C für die Legierungen A - K.
Fig. 1 zeigt die Bruchdehnung der erfindungsgemäßen Legierung J sowie die der den Stand der Technik repräsentierenden Legierungen D, G und H über den Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 1200°C. Hiernach zeigen die erfindungsgemäßen Legierungen eine außergewöhnlich gute Duktilität über den gesamten Temperaturbereich.
Die im Stress-Rupture-Versuch für 850°C bei 35 MPa, 1000°C bei 12 MPa und 1200°C bei 4,5 MPa ermittelte Zeitstandfestigkeit der Legierungen A - K, zeigt Fig. 2 bei allen untersuchten Temperaturen deutlich, daß die mit C* ≥ 0,083 % erfindungsgemäßen Legierungen E, J und K deutlich höhere Standzeiten aufweisen als die den Stand der Technik repräsentierenden Legierungen A - D und G - H.
In Fig. 3 wird die an Luft ermittelte zyklische Oxidationsbeständigkeit der Legierungen A - K mit Hilfe der Darstellung der spezifischen Massenänderung über der Temperatur verglichen. Gewünscht wird in der Regel eine Massenzuname (+). Massenabnahme (-) sind ein Anzeichen für stark abplatzenden Zunder.
Alle untersuchten Legierungen liegen in einem sehr engen Streuband von max. ± 0,040 g/m2h und erlauben daher die Aussage, daß die erfindungsgemäßen Legierungen E, J und K trotz ihres hohen Gehaltes an ausscheidungsfähigem Kohlenstoff keiner eingeschränkten Oxidationsbeständig gegenüber dem Stand der Technik unterliegen.
Die erfindungsgemäße austenitische karbidverfestigte Nickel-Chrom-Eisen-Knetlegierung eignet sich daher wegen ihrer guten mechanischen Eigenschaften bei Temperaturen bis 1200 °C bei gleichzeitig unvermindert guter zyklischer Oxidationsbeständigkeit besonders für
  • Strahlrohre zum Beheizen von Öfen,
  • Ofenrollen für das Glühen von keramischen oder metallischen Gütern,
  • Transportbänder in Durchlaufglühöfen z.B. für das Glühen von Stanzteilen,
  • Muffeln für das Blankglühen, z.B. von Edelstählen,
  • Retorten für das Glühen von Magnetkernen,
  • Rohre für die Sauerstofferhitzung bei der TiO2-Herstellung,
  • Ethylencrackrohre,
  • Ofengestelle und - einbauten,
  • Thermoelementschutzrohre,
  • Kassetten und Tragegestelle für stationäre Glühungen,
  • Glühkerzen und Abgaskatalysatorfolien,
  • Trägerkonstruktionen für Auspuffkrümmerisolationen.
Die genannten Gegenstände lassen sich aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff leicht fertigen, da er nicht nur gut warmverformbar ist sondern auch das für Kaltverarbeitungsvorgänge, z.B. Kaltwalzen an dünne Abmessungen, Abkanten, Tiefziehen, Bördeln, nötige Umformvermögen besitzt.
Der Werkstoff ist ebenfalls ohne Probleme mit den heute zur Verfügung stehenden Techniken schweißbar.
Figure 00110001
Aus den C*=Werten berechnete Karbidmengen
Legierung C* in % mCr23C6 in % mCr7C3 in %
A 0,068 1,20 -
B 0,058 1,02 -
C 0,068 1,20 -
D 0,048 0,35 -
E 0,255 - 2,83
G 0,081 1,43 -
H 0,079 1,40 -
J 0,083 - 0,92
K 0,095 - 1,06

Claims (1)

  1. Knetbare karbidverfestigte austenitische Nickellegierung, bestehend aus (in Masse-%)
    0,20 bis 0,40 % Kohlenstoff mit einer Menge an ausscheidungsfähigem Kohlenstoff C*= Cges.-(Cgelöst + Cgeb.Ti + Cgeb.Nb + Cgeb.Zr) von 0,083% bis 0,300%, 25 bis 30,0 % Chrom, 8 bis 11,0 % Eisen, mehr als 2,4 bis 3,0 % Aluminium, 0,01 bis 0,15 % Yttrium, 0,01 bis 0,20 % Titan, 0,01 bis 0,20 % Niob, 0,01 bis 0,10 % Zirkonium, 0,001 bis 0,015 % Magnesium, 0,001 bis 0,010 % Calcium, ≤ 0,036 % Stickstoff, max. 0,50 % Silizium, max. 0,25 % Mangan, max. 0,020 % Phosphor, max. 0,010 % Schwefel,
    Rest Nickel einschl. unvermeidbarer erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
EP96106945A 1995-07-04 1996-05-03 Knetbare Nickellegierung Expired - Lifetime EP0752481B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19524234 1995-07-04
DE19524234A DE19524234C1 (de) 1995-07-04 1995-07-04 Knetbare Nickellegierung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0752481A1 EP0752481A1 (de) 1997-01-08
EP0752481B1 true EP0752481B1 (de) 2001-08-01

Family

ID=7765913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP96106945A Expired - Lifetime EP0752481B1 (de) 1995-07-04 1996-05-03 Knetbare Nickellegierung

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5755897A (de)
EP (1) EP0752481B1 (de)
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