CH552426A - Verwendung einer chrom-basis-legierung als werkstoff fuer druckguss-kokillen. - Google Patents
Verwendung einer chrom-basis-legierung als werkstoff fuer druckguss-kokillen.Info
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Chrom-Basis Legierungen als Werkstoff von Druckguss-Kokillen für Metallschmelzen mit Temperaturen bis zu 15500 C, d. h. beispielsweise für Schmelzen von Kobalt- oder Nickel-Basis Legierungen, Gusseisen und hochlegierten, austenitischen Stählen. Chrom-Basis-Legierungen, die zur Verbesserung ihrer Eigenschaften - beispielsweise für eine erhöhte Festigkeit und/oder eine erhöhte Warmfestigkeit bei gleichzeitig verbesserter Vergiessbarkeit durch Erniedrigung der Zähflüssigkeit der Schmelzen - (in Gew.%) bis zu 45% Kobalt und/oder Eisen und/oder Nickel, sowie 0,01-0,5% Stickstoff und in stöchiometrischen Anteilen dazu Titan, Zirkon und/oder Hafnium als Nitridbildner enthalten, sind bekannt. Sie sind bisher vor allem als Werkstoffe für gegossene Turbinenschau feln von Gasturbinen oder für Schmiedestücke vorgeschlagen worden. Druckguss-Kokillen sind bisher für Schmelzen mit Temperaturen bis zu etwa 800" C aus Stählen, d. h. also aus Eisen Basis-Legierungen, und für höhere Temperaturen aus Molybdän-Basis-Legierungen hergestellt worden. Während Stahlkokillen für die erfindungsgemässe Verwendung wegen der begrenzten Schmelzentemperaturen nicht in Frage kommen, besitzen Molybdän-Basis-Legierungen den Nachteil, dass ihre Oxydationsbeständigkeit bereits ab 500 C erheblich nachlässt. Molybdän-Basis-Legierungen sind darüber hinaus wegen ihres sehr hohen Preises vom wirtschaftlichen Standpunkt aus als Kokillen-Werkstoff wenig geeignet. Aufgabe der Erfindung ist es, die Oxydationsbeständigkeit von Druckguss-Kokillen für hohe Schmelzentemperaturen zu erhöhen und die sehr teuren Molybdän-Basis-Legierungen als Kokillen-Werkstoff für Schmelzentemperaturen bis zu 1550"C zu ersetzen. Die erfindungsgemäss verwendete Legierung enthält (in Gew.%) mindestens 64% Chrom; insgesamt 15-35% Kobalt und/oder Eisen; diese Chrom-Basis-Legierung wird als Werkstoff von Druckguss-Kokillen für Metallschmelzen mit Temperaturen bis zu 15500 C verwendet. Für die vorgesehene Verwendung fallen bei der vorstehend genannten Legierung besonders die folgenden Eigenschaften ins Gewicht. Die Legierung besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit und einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch sich eine gute Temperaturschockbeständigkeit ergibt. Die Warmfestigkeit der Legierung genügt den gestellten Anforderungen, während vor allem die gute Korrosionsbeständigkeit ihr eine Überlegenheit gegenüber den erwähnten Molybdän-Basis-Legierungen verleiht. Die Korrosionsbeständigkeit bewirkt, dass die Kokillen vor dem Einbringen der Schmelzen nur eine geringe oder gar keine Beschichtung mit Schlichten benötigen. Da die Kokillen während ihres Gebrauchs in Verbindung mit Druckguss-Maschinen praktisch niemals unter 500 C abgekühlt werden, wirken sich die bekanntlich bei Chrom Basis-Legierungen vorhandene Sprödigkeit bei tiefen Temperaturen und die relativ hohe Übergangstemperatur vom zähen zum spröden Zustand bei der neuen Verwendung praktisch nicht aus. Bei länger andauernden Pausen des Gebrauchs lässt sich eine Beschädigung der Kokillen beim Durchlaufen der Übergangstemperatur durch geeignet gewählte, langsame Abkühl- bzw. Aulheizgeschwindigkeiten vermeiden. Wegen geringerer Reinheitsanforderungen an das Chrom lässt sich die Herstellung der verwendeten Legierung erheblich vereinfachen, wenn in der Legierung bis zu 0,2% Stickstoff und in zum Stickstoff stöchiometrischen Mengen Titan, Hafnium und/oder Zirkon als Nitridbildner enthalten sind. Durch zusätzliche Legierungselemente können darüber hinaus die Eigenschaften der Legierung für die genannte Ver wendung erheblich verbessert werden. So kann z. B. die Duktilität durch einen Anteil von bis zu 1,5% des Legie rungsgewichtes an Yttrium oder seltenen Erdmetallen, die als Korngrenzenreiniger wirken, verbessert werden. Weitere Zusätze, wie z. B. Molybdän, Niob, Aluminium und Tantal, die in unterschiedlichen Mengen zugegeben werden, verbes sern die Warmfestigkeit, wobei das Tantal darüber hinaus in Verbindung mit Stickstoff die Duktilität ebenfalls erhöht. Die Erfindung wird im folgenden anhans eines Beispiels näher erläutert. Ein mit MgO ausgekleideter Vakuum-Induktions-Ofen, in dem ein Vakuum von etwa 10 1 Torr aufrechter- halten wird, wird mit den einzelnen Komponenten der Chrom Basis-Legierung in nachstehender Reihenfolge beschickt: 11 kg Kobalt 2,5kg Molybdän 32,5 kg Chrom, das etwa 0,06 Gew.% Stickstoff enthält 0,4 kg Yttrium 0,4 kg Hafnium 1 kg Aluminium 2 kg Tantal Aus der in dem Ofen erzeugten Schmelze werden an schliessend bei einer Giesstemperatur von etwa 17500 C ein oder mehrere Blöcke geeigneter, jedoch beliebiger Grösse gegossen. Anschliessend werden diese Blöcke vorteilhafter- weise bei etwa 1600 C in einer Argon-Schutzgas-Atmo sphäre etwa 4 Std. Iösungsgeglüht, um vor allem ein Auflösen von Chromnitriden zu. erreichen. Die Blöcke werden dann von der Glühtemperatur in Öl abgeschreckt und mit mechani schen Mitteln zu den gewünschten Kokillen weiterbearbeitet. Statt der Glühbehandlung kann man jedoch auch, be sonders in den Fällen, in denen aus der 50-kgSchmelze nur ein Block gegossen wird, diesen zur Reinigung einem Um schmelzprozess unterwerfen. Das Umschmelzen geschieht dabei beispielsweise so, dass der Block als selbstverzehrende Elektrode eines Lichtbogenofens dient, von der das abtrop fende Material in eine wassergekühlte Kupfer-Kokille tropft. Der in der Kupfer-Kokille entstehende zweite Block wird dann mit mechanischen Mitteln wiederum zu den geforderten Kokillen weiterbearbeitet. PATENTANSPRUCH Verwendung einer Chrom-Basis-Legierung, enthaltend (in Gew.%) mindestens 64% Chrom und insgesamt 15-35% Kobalt und/oder Eisen als Werkstoff von Druckguss-Kokil len für Metallschmelzen mit Temperaturen bis zu 15500 C. UNTERANSPRÜCHE 1. Verwendung nach Patentanspruch, wobei zusätzlich bis zu 0,2% Stickstoff und in zum Stickstoff stöchiometrischen Mengen Titan, Hafnium und/oder Zirkon als Nitridbildner in der Legierung enthalten sind. 2. Verwendung nach Patentanspruch, wobei zusätzlich bis zu 1,5% Yttrium und/oder seltene Erdmetalle in der Legie rung enthalten sind. 3. Verwendung nach Patentanspruch, wobei die Legierung 5-10% Molybdän enthält. 4. Verwendung nach Patentanspruch, wobei die Legierung bis 4% Aluminium enthält. 5. Verwendung nach Patentanspruch, wobei die Legierung bis 7% Tantal enthält. 6. Verwendung nach Patentanspruch, wobei die Legierung bis 15% Niob enthält. **WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Claims (1)
- **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.Die Erfindung betrifft die Verwendung von Chrom-Basis Legierungen als Werkstoff von Druckguss-Kokillen für Metallschmelzen mit Temperaturen bis zu 15500 C, d. h. beispielsweise für Schmelzen von Kobalt- oder Nickel-Basis Legierungen, Gusseisen und hochlegierten, austenitischen Stählen.Chrom-Basis-Legierungen, die zur Verbesserung ihrer Eigenschaften - beispielsweise für eine erhöhte Festigkeit und/oder eine erhöhte Warmfestigkeit bei gleichzeitig verbesserter Vergiessbarkeit durch Erniedrigung der Zähflüssigkeit der Schmelzen - (in Gew.%) bis zu 45% Kobalt und/oder Eisen und/oder Nickel, sowie 0,01-0,5% Stickstoff und in stöchiometrischen Anteilen dazu Titan, Zirkon und/oder Hafnium als Nitridbildner enthalten, sind bekannt. Sie sind bisher vor allem als Werkstoffe für gegossene Turbinenschau feln von Gasturbinen oder für Schmiedestücke vorgeschlagen worden.Druckguss-Kokillen sind bisher für Schmelzen mit Temperaturen bis zu etwa 800" C aus Stählen, d. h. also aus Eisen Basis-Legierungen, und für höhere Temperaturen aus Molybdän-Basis-Legierungen hergestellt worden. Während Stahlkokillen für die erfindungsgemässe Verwendung wegen der begrenzten Schmelzentemperaturen nicht in Frage kommen, besitzen Molybdän-Basis-Legierungen den Nachteil, dass ihre Oxydationsbeständigkeit bereits ab 500 C erheblich nachlässt. Molybdän-Basis-Legierungen sind darüber hinaus wegen ihres sehr hohen Preises vom wirtschaftlichen Standpunkt aus als Kokillen-Werkstoff wenig geeignet.Aufgabe der Erfindung ist es, die Oxydationsbeständigkeit von Druckguss-Kokillen für hohe Schmelzentemperaturen zu erhöhen und die sehr teuren Molybdän-Basis-Legierungen als Kokillen-Werkstoff für Schmelzentemperaturen bis zu 1550"C zu ersetzen.Die erfindungsgemäss verwendete Legierung enthält (in Gew.%) mindestens 64% Chrom; insgesamt 15-35% Kobalt und/oder Eisen; diese Chrom-Basis-Legierung wird als Werkstoff von Druckguss-Kokillen für Metallschmelzen mit Temperaturen bis zu 15500 C verwendet.Für die vorgesehene Verwendung fallen bei der vorstehend genannten Legierung besonders die folgenden Eigenschaften ins Gewicht. Die Legierung besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit und einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch sich eine gute Temperaturschockbeständigkeit ergibt.Die Warmfestigkeit der Legierung genügt den gestellten Anforderungen, während vor allem die gute Korrosionsbeständigkeit ihr eine Überlegenheit gegenüber den erwähnten Molybdän-Basis-Legierungen verleiht. Die Korrosionsbeständigkeit bewirkt, dass die Kokillen vor dem Einbringen der Schmelzen nur eine geringe oder gar keine Beschichtung mit Schlichten benötigen.Da die Kokillen während ihres Gebrauchs in Verbindung mit Druckguss-Maschinen praktisch niemals unter 500 C abgekühlt werden, wirken sich die bekanntlich bei Chrom Basis-Legierungen vorhandene Sprödigkeit bei tiefen Temperaturen und die relativ hohe Übergangstemperatur vom zähen zum spröden Zustand bei der neuen Verwendung praktisch nicht aus. Bei länger andauernden Pausen des Gebrauchs lässt sich eine Beschädigung der Kokillen beim Durchlaufen der Übergangstemperatur durch geeignet gewählte, langsame Abkühl- bzw. Aulheizgeschwindigkeiten vermeiden.Wegen geringerer Reinheitsanforderungen an das Chrom lässt sich die Herstellung der verwendeten Legierung erheblich vereinfachen, wenn in der Legierung bis zu 0,2% Stickstoff und in zum Stickstoff stöchiometrischen Mengen Titan, Hafnium und/oder Zirkon als Nitridbildner enthalten sind.Durch zusätzliche Legierungselemente können darüber hinaus die Eigenschaften der Legierung für die genannte Ver wendung erheblich verbessert werden. So kann z. B. die Duktilität durch einen Anteil von bis zu 1,5% des Legie rungsgewichtes an Yttrium oder seltenen Erdmetallen, die als Korngrenzenreiniger wirken, verbessert werden. Weitere Zusätze, wie z. B. Molybdän, Niob, Aluminium und Tantal, die in unterschiedlichen Mengen zugegeben werden, verbes sern die Warmfestigkeit, wobei das Tantal darüber hinaus in Verbindung mit Stickstoff die Duktilität ebenfalls erhöht.Die Erfindung wird im folgenden anhans eines Beispiels näher erläutert.Ein mit MgO ausgekleideter Vakuum-Induktions-Ofen, in dem ein Vakuum von etwa 10 1 Torr aufrechter- halten wird, wird mit den einzelnen Komponenten der Chrom Basis-Legierung in nachstehender Reihenfolge beschickt: 11 kg Kobalt 2,5kg Molybdän 32,5 kg Chrom, das etwa 0,06 Gew.% Stickstoff enthält 0,4 kg Yttrium 0,4 kg Hafnium 1 kg Aluminium 2 kg Tantal Aus der in dem Ofen erzeugten Schmelze werden an schliessend bei einer Giesstemperatur von etwa 17500 C ein oder mehrere Blöcke geeigneter, jedoch beliebiger Grösse gegossen. Anschliessend werden diese Blöcke vorteilhafter- weise bei etwa 1600 C in einer Argon-Schutzgas-Atmo sphäre etwa 4 Std.Iösungsgeglüht, um vor allem ein Auflösen von Chromnitriden zu. erreichen. Die Blöcke werden dann von der Glühtemperatur in Öl abgeschreckt und mit mechani schen Mitteln zu den gewünschten Kokillen weiterbearbeitet.Statt der Glühbehandlung kann man jedoch auch, be sonders in den Fällen, in denen aus der 50-kgSchmelze nur ein Block gegossen wird, diesen zur Reinigung einem Um schmelzprozess unterwerfen. Das Umschmelzen geschieht dabei beispielsweise so, dass der Block als selbstverzehrende Elektrode eines Lichtbogenofens dient, von der das abtrop fende Material in eine wassergekühlte Kupfer-Kokille tropft.Der in der Kupfer-Kokille entstehende zweite Block wird dann mit mechanischen Mitteln wiederum zu den geforderten Kokillen weiterbearbeitet.PATENTANSPRUCHVerwendung einer Chrom-Basis-Legierung, enthaltend (in Gew.%) mindestens 64% Chrom und insgesamt 15-35% Kobalt und/oder Eisen als Werkstoff von Druckguss-Kokil len für Metallschmelzen mit Temperaturen bis zu 15500 C.UNTERANSPRÜCHE 1. Verwendung nach Patentanspruch, wobei zusätzlich bis zu 0,2% Stickstoff und in zum Stickstoff stöchiometrischen Mengen Titan, Hafnium und/oder Zirkon als Nitridbildner in der Legierung enthalten sind.2. Verwendung nach Patentanspruch, wobei zusätzlich bis zu 1,5% Yttrium und/oder seltene Erdmetalle in der Legie rung enthalten sind.3. 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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |