DE738681C

DE738681C - Die Verwendung von Kupfer-Nickel-Eisenlegierungen als warmfeste Materialien

Info

Publication number: DE738681C
Application number: DES139945D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Bumm; Rer Nat Horst Guido Mueller Dr
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1940-01-27
Filing date: 1940-01-27
Publication date: 1943-08-27

Description

Die Verwendung von Kupfer-Nickel-Eisenlegierungen als warmfeste Materialien Als Materialien ' die eine hohe Warmfestigkeit besitzen müssen, hat man bisher im allgemeinen Stähle auf Chrom-Nickel-Basis mit Zusätzen von einem oddr mehreren der Metalle Kobalt, Molybdän, Niob, Tantal, Titan, Wolfram verwendet. Diese Legierungen werden im geschmiedeten bzw. gegossienen Zustand benutzt. Sie haben aber den Nachteil, daß sie außerordentlich teuer sind und außer Heimstoffen erhebliche Mengen an schwer bzescligffbaren Metallen enthalten. Bei der Entwicklung dieser Legierungen ging man von dem Gedanken aus, Sonderstählemit guten Eigenschafpen durch Hinzulegieren von den Schmelzpunkterhöhenden Elementen, wie Chrom, Kobalt, Molybdän, Titan und Wolfram, unter Verwendung von Zusätzen, die, wie Niob und Tantal, besonders warmfestigkeitserhöhend wirken, zu erhalten.
Eis ist auch schon bekanntgeworden, Materialien mit erhöhter Wärmfestigkeit aus Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen herzustellen, die 0,3 bis 5 % Kupfer und 0,2 bis 6 % Nickel, Rest Eisen enthalten. Hierbei wird die gewünschte Materialeigenschaft durch eine Ausscheidungshärtung erzielt. Diese Legierungen sind aber nur bei Betriebstempieraturen unterhalb von 5oo°C verwendbar, da sie nur bis zu dieser Höchsttemperatur eine hinreichende Härte besitzen. Die Legierungen wurden vor Anwendung der üblichen Ausscheidunggshärtungshehandlung beispielsweise mit Abwalz- graden von 5,6 bis 680,16 verformt.
Die Erfinder haben sich nun die Aufgabe gestellt, auf andere als bisher bekannte Weise Legierungen zu erhalten, die eine ganz be- sonders gute Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweisen. Sie hatten sich mit der Rekristallisation hochgradig 1mItverformter, ausscheidungsfähiger Le#gIerungen beschäftigt und gefunden, daß die Temperatur beginnender Rekristallisation bei diesen Legierungen dicht unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der die Legierungen homo,-gen,e Mischkristalle bilden. Hiernach besitzt eine bei Zimmertemperatur stark heterogene Legierung trotz eines vergleichsweise niedrigen Schmelzpunktes eine außerordentlich hohe Rekristallisationstemperatur. Beispiel sweise steigert sich bei Eisen)-Nickel-Legierungen bestimmter Zusammensetzung die Rekristallisationstemperatur von etwa 5oo C bis auf etwa iooo°C, wenn das Material mit mehi als 9o% Dickenabnahme kaltverformt wird. Hieraus ergibt sich, daß diese Legierungen ihre durch einen Kaltwalzprorcß aufgeprägte hohe mechanische Festigkeit erst bei sehr hohen Temperaturen wieder verlieren.
Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, solche Legierungen aus io bis 45 % Nickel, io bis 8o% Kupfer und mehr als 5 % Eisen, die mit einem Verformungsgrad von Über 9o% kaltgewalzt sind, im walzharten Zustande als warmfeste Materialien zu verwenden. überraschenderweise hat sich gezeigt, daß solche Legierungen mindestens die 'gleichen Eigenschaften wie die eingangs erwähnten bekannten Materialien besitzen und diese sogar zum großen Teil noch übertreffen. Die besondre Bedeutung der erfindungsgemäD zu verwendenden Le gierungen lieg gt darin, daß ihre Warmfestigkeit oberhalb von etwa 4oocC bis herauf zu etwa, 8oo°C wesentlich besser als die der bekannten Legierungen ist. Die Erfindung, wird im folgenden zunächst an Hand von zwei Legierungen, die als Beispiele herangezogen werden, beschrieben und dann in der Figur in Vergleich zu den be kannten Materialien gebracht. Es wurden die Legierungen A bzw. B aus 3o% Nickel, 35% Kupfer, Rest Eisen bzw. 2o% Nickel, 6o% Kupfer, Rest Eisen hergestellt und einer Kalmalzung mit einem Verformungsgrad von 95 % unterworfen. Die Proben wurden in Bandform von o,5 mm Dicke und 5 mm Breite hinsichtlich ihrer Zerreißfestigkeit bei Temperaturen bis herauf zu 8oo°C geprüft. Hierbei zeig gte sich, daß die Streckgrenze praktisch mit der Bruchgrenze übereinstimmt, da e ein merkliches Fließen der Proben selbst bei den höchsten Versuchstemperaturen nicht beobachtet wurde. Die Bänder wiesen auch bei 8oo°C kaum eine sichtbare Einschnürung auf.
Die Festigkeitswerte für die verschiedenen Temperaturen sind in der Figur für die Legierungen A und B aufgetragen. Es ist zu ersehen, daß sie trotz ihres vergleichsweise hohen Gehaltes an Kupfer auch bei hoben Temperaturen in völlig Überraschender und nicht zu erwartender Weise sehr hohe Festig keitswerte besitzen.
Um einen Vergleich mit dem Verhalten von bekannten Legierungen zu ermöglichen, wurden in die Figur noch Kurven C, D und E eingezeichnet, die für folgende Legierungen gelten: C: Chronistahl mit 16,5% Cr, o,22% C, Rest Fe; Z): Chrom-Molybdän-Vanadin-Stahl mit 1,7 % Cr, 0,5 % M0, 0,4 % V, 0,45 % C, Rest Fe; E: Nickelstahl mit 5 % Ni, o,25 % Mn, 0, 15 % C, Rest Fe.
Aus der Lage der Kurven ist deutlich die große Überlegenheit der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen, insbesondere in dem Gebiet oberhalb von etwa 400°C, zu erkennen.
Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen liegt ein besonders bevorzugtes Gebiet bei 2o bis 4o % Nickel, 2o bis 6o % Kupfer, Rest Eisen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von heterogenen Leffi ,x zel, i o erungen aus, io bis 45 0,1() Nick -bis 8o % Kupfer und mehr als 5 ollo Eiben, die mit einem Verformungsgrad von über go ()/o kaltgewalzt sind, im walzharten Zustande als warmfeste Materialien.
2. Die Verwendung von heterogenen Legierunggen aus 2o bis 40 Oi'o Nickel, 20 bis 6o % Kupfer und mehr als 5 ###o Eisen-, die mit einem Verformungsgrad von über go % kaltgewalzt sind, im malzharten Zustand. als warmfeste Materialien.