DE102009012877A1

DE102009012877A1 - Legierung auf Nickelbasis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine und Turbinenrotor einer Dampfturbine

Info

Publication number: DE102009012877A1
Application number: DE102009012877A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kubo; Kiyoshi Imai; Masayuki Yamada; Masafumi Fukuda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2009-10-15
Also published as: FR2929293A1; FR2929293B1; US20090257865A1; JP2009242902A; JP4585578B2

Abstract

Eine Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine enthält in Gew.-% C: 0,05 bis 0,15, Cr: 22 bis 28, Co: 10 bis 22, Mo: 8 bis 12, Al: 0,8 bis weniger als 1,5, Ti: 0,1 bis 0,6, B: 0,001 bis 0,006, Re: 0,1 bis 2,5 und Rest Ni und unvermeidbare Verunreinigungen.

Description

BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN:
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der vorherigen japanischen Patentanmeldung 2008-092782 , angemeldet am 31. März 2008; deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
1. Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Material, das einen Turbinenrotor einer Dampfturbine bildet, in die Hochtemperaturdampf als Arbeitsfluid (Strömungsmittel) fliesst, und insbesondere eine Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine, die sich bezüglich der Hochtemperaturfestigkeit und dergleichen auszeichnet, und einen Turbinenrotor einer Dampfturbine, der aus der Legierung auf Ni-Basis hergestellt ist.
2. Stand der Technik:
Eine Technologie zur Unterdrückung der Emission von Kohlendioxid für eine Wärmekraftanlage, die eine Dampfturbine umfasst, wird angesichts des globalen Umweltschutzes mit Interesse verfolgt, und die Erfordernisse für hochgradig effiziente Energieerzeugung erhöhen sich.
Um die Energieerzeugungseffizienz einer Dampfturbine zu erhöhen, ist es wirksam, die Turbinendampftemperatur zu einem hohen Grad zu erhöhen, und bei modernen Wärmekraftanlagen mit einer Dampfturbine wurde die Dampftemperatur auf 600°C oder mehr erhöht. Es besteht die Tendenz, dass in der Zukunft die Dampftemperatur auf 650°C, und weiter auf 700°C, erhöht werden wird.
Ein Turbinenrotor, in den Laufschaufeln eingesetzt sind, die durch Hochtemperaturdampf rotiert werden, weist durch die Zirkulation von Hochtemperaturdampf eine hohe Temperatur auf und übt durch die Rotation eine hohe Belastung aus. Daher muss der Turbinenrotor hohen Temperaturen und hohen Belastungen standhalten, und es ist für ein Material, das den Turbinenrotor bildet, erforderlich, dass es eine herausragende Festigkeit/Härte, Duktilität und Zähigkeit im Bereich von Raumtemperatur bis zu einer hohen Temperatur aufweist.
Insbesondere wenn die Dampftemperatur 700°C übersteigt, ist ein konventionelles Material auf Eisenbasis bezüglich der Hochtemperaturfestigkeit unzureichend, so dass z. B. in JP-A-7-150277 (Kokai; OS) der Einsatz einer Legierung auf Ni-Basis in Betracht gezogen wird.
Eine Legierung auf Ni-Basis ist weithin als Material hauptsächlich für Düsen- bzw. Strahltriebwerke und Gasturbinen eingesetzt worden, weil es bezüglich der Hochtemperaturfestigkeit und der Korrosionsbeständigkeit herausragend ist. Als typische Beispiele hiervon sind Inconel 617-Legierung (hergestellt von Special Metals Corporation) und Inconel 706-Legierung (hergestellt von Special Metals Corporation) verwendet worden.
Als Mechanismus zur Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit der Legierung auf Ni-Basis werden Al und Ti zugegeben, um die Hochtemperaturfestigkeit sicherzustellen, indem eine Ausscheidungsphase, die als Gamma-Prime-Phase (Ni₃(Al, Ti)) oder als Gamma-Doppelprime-Phase bezeichnet wird, oder beide von ihnen, innerhalb des Grundphasenmaterials der Legierung auf Ni-Basis ausgeschieden wird/werden. Beispielsweise gibt es die Inconel 706-Legierung, die eine Hochtemperaturfestigkeit durch Ausscheiden von sowohl der Gamma-Prime-Phase als auch der Gamma-Doppelprime-Phase sicherstellt.
Indessen wird die Hochtemperaturfestigkeit der Inconel 617-Legierung sichergestellt, indem die Grundphase der Ni-Gruppe verstärkt wird (Mischkristall-Verfestigung), indem Co und Mo zugegeben werden. Beispielsweise offenbaren JP-A-2002-88455 (OS) und JP-A-2001-247942 (OS) eine Legierung auf Ni-Basis mit Hochtemperaturfestigkeitseigenschaften, die durch Einstellen der zugegebenen Elementkomponenten auf Grundlage der Komponenten der Inconel-Legierung verbessert werden. Die Legierung auf Ni-Basis von JP-A-2002-88455 (OS) wird mit verbesserter Sulfidierungskorrosion bei einer hohen Temperatur versehen. JP-A-2001-247942 (OS) beschreibt eine Rotorwelle, bei der eine Legierung auf Ni-Basis verwendet wird, bei der die Bildung einer fragilen intermetallischen Verbindung unterdrückt wird, die sich bei einer langen Verwendungsdauer bildet.
Da die vorstehend beschriebenen, konventionellen Legierungen auf Ni-Basis bezüglich der Produktivität schlecht sind, wurden sie nur für relativ kleine Hochtemperaturteile und dergleichen verwendet. Daher sind, wenn die konventionelle Legierung auf Ni-Basis für z. B. Düsentriebwerks- oder Gasturbinenteile eingesetzt wird, die Teile, in denen die Legierung auf Ni-Basis verwendet wird, auf kleine Schaufeln mit einer Länge von weniger als 1 m, ein Scheibenmaterial mit einem Bruttogewicht von weniger als 1 t oder dergleichen beschränkt.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine bereit, deren Verarbeitbarkeit, wie z. B. Schmiedbarkeit, herausragend ist und mit der ein grossformatiges geschmiedetes Produkt, ein Turbinenrotor, hergestellt werden kann, und sie stellt einen Turbinenrotor einer Dampfturbine bereit.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird eine Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine bereitgestellt, die in Gew.% enthält: C: 0,05 bis 0,15, Cr: 22 bis 28, Co: 10 bis 22, Mo: 8 bis 12, Al: 0,8 bis weniger als 1,5, Ti: 0,1 bis 0,6, B: 0,001 bis 0,006, Re: 0,1 bis 2,5 und Rest Ni und unvermeidbare Verunreinigungen.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird auch ein Turbinenrotor bereitgestellt, der innerhalb einer Dampfturbine angeordnet ist, in die Hochtemperaturdampf eingeführt wird, worin zumindest ein vorbestimmter Teil aus der vorstehend beschriebenen Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine gebildet ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG:
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
In einer Ausführungsform der Erfindung setzt sich eine Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine aus den nachstehend gezeigten Bereichen der Zusammensetzungskomponenten zusammen. In der folgenden Beschreibung sind die Prozentsätze, die die Zusammensetzungskomponenten bezeichnen, auf das Gewicht bezogen, sofern nicht anders angegeben.
(M1) Legierung auf Ni-Basis, enthaltend C: 0,05 bis 0,15%, Cr: 22 bis 28%, Co: 10 bis 22%, Mo: 8 bis 12%, Al: 0,8 bis weniger als 1,5%, Ti: 0,1 bis 0,6%, B: 0,001 bis 0,006%, Re: 0,1 bis 2,5% und Rest Ni und unvermeidbare Verunreinigungen.
Die unvermeidbaren Verunreinigungen in der Legierung auf Ni-Basis gemäss obigem (M1) werden bevorzugt so niedrig gehalten, dass zumindest der Gehalt von Si 1% oder weniger beträgt und der Gehalt von Mn 1% oder weniger beträgt.
Die Legierung auf Ni-Basis mit den vorstehend beschriebenen Bereichen der Zusammensetzungskomponenten ist als Material geeignet, mit dem ein Turbinenrotor einer Dampfturbine aufgebaut wird, die während ihres Betriebs eine Temperatur im Bereich von 680 bis 750°C aufweist. Es können alle Teile des Turbinenrotors der Dampfturbine aus der Legierung auf Ni-Basis hergestellt werden, und es können einige Teile des Turbinenrotors der Dampfturbine, die eine besonders hohe Temperatur aufweisen, aus dieser Legierung auf Ni-Basis hergestellt werden. Einige Teile des Turbinenrotors der Dampfturbine, die eine hohe Temperatur aufweisen, sind spezifisch alle Bereiche eines Hochdruck-Dampfturbinenabschnitts oder Bereiche, die sich von dem Hochdruck-Dampfturbinenabschnitt bis zu einigen Teilen eines Dampfturbinenabschnitts mit mittlerem Druck erstrecken.
Die Legierungen auf Ni-Basis mit den vorstehend beschriebenen Bereichen der Zusammensetzungskomponenten können die Verarbeitbarkeit, wie z. B. die Schmiedbarkeit, verbessern. Anders ausgedrückt wird die Legierung auf Ni-Basis verwendet, um den Turbinenrotor einer Dampfturbine aufzubauen, so dass die Verarbeitbarkeit, wie z. B. die Schmiedbarkeit, des Turbinenrotors verbessert werden und ein Turbinenrotor mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden kann, ohne bei der Herstellung Risse oder dergleichen zu bilden.
Nachstehend werden die Gründe, warum die Bereiche der individuellen Zusammensetzungskomponenten der erfindungsgemässen Legierung auf Ni-Basis beschränkt werden, beschrieben.
(1) C (Kohlenstoff):
C ist als Komponentenelement eines Carbids vom M₂₃C₆-Typ nützlich, das eine verfestigende (härtende) Phase ist, und insbesondere wird die Dauerstandfestigkeit (Dauerdehngrenze; creep strength) der Legierung durch Ausscheiden des Carbids vom M₂₃C₆-Typ während des Betriebs der Dampfturbine in einer Hochtemperaturumgebung von 650°C oder höher beibehalten. Es besitzt auch eine Wirkung zur Sicherstellung der Fluidität (Fliessfähigkeit) eines geschmolzenen Metalls zum Zeitpunkt des Giessens. Wenn der C-Gehalt kleiner als 0,05% ist, kann eine ausreichende Ausscheidungsmenge von Carbid nicht sichergestellt werden, so dass sich die mechanische Festigkeit verringert, und die Fluidität des geschmolzenen Metalls verringert sich zum Zeitpunkt des Giessens beträchtlich. Wenn der C-Gehalt 0,15% übersteigt, erhöht sich indessen die Neigung zur Entmischung der Komponenten zum Zeitpunkt der Herstellung eines grossen Rohblocks, die Bildung von Carbid vom M₆C-Typ, das eine Versprödungsphase ist, wird gefördert, und die mechanische Festigkeit wird verbessert, jedoch verschlechtert sich die Schmiedbarkeit. Daher ist der C-Gehalt zu 0,05 bis 0,15% bestimmt.
(2) Cr (Chrom):
Cr ist ein unverzichtbares Element zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit, der Korrosionsbeständigkeit und der mechanischen Festigkeit der Legierung auf Ni-Basis. Darüber hinaus ist es als Komponentenelement des Carbids vom M₂₃C₆-Typ unverzichtbar, und insbesondere wird die Dauerstandfestigkeit (Dauerdehngrenze) der Legierung durch Ausscheiden des Carbids vom M₂₃C₆-Typ während des Betriebs der Dampfturbine in einer Hochtemperaturumgebung von 650°C oder höher beibehalten. Und Cr verbessert die Oxidationsbeständigkeit in einer Hochtemperaturdampfumgebung. Wenn der Cr-Gehalt kleiner als 22% ist, verringert sich die Oxidationsbeständigkeit. Wenn indessen der Cr-Gehalt 28% übersteigt, wird die Ausscheidung des Carbids vom M₂₃C₆-Typ beträchtlich beschleunigt, was zu einer Erhöhung der Tendenz zur Vergröberung führt. Daher ist der Cr-Gehalt zu 22 bis 28% bestimmt.
(3) Co (Kobalt):
In der Legierung auf Ni-Basis verbessert Co die mechanische Festigkeit einer Grundphase durch Bilden eines Mischkristalls (solid solution) in der Grundphase. Wenn jedoch der Co-Gehalt 22% übersteigt, wird eine Phase einer intermetallischen Verbindung gebildet, die die mechanische Festigkeit verringert, und die Schmiedbarkeit verschlechtert sich. Wenn indessen der Co-Gehalt weniger als 10% beträgt, verschlechtert sich die Verarbeitbarkeit, und die mechanische Festigkeit wird verringert. Daher ist der Co-Gehalt zu 10 bis 22% bestimmt.
(4) Mo (Molybdän):
Mo stellt eine Wirkung zur Bildung eines Mischkristalls in einer Ni-Grundphase bereit, um die mechanische Festigkeit der Grundphase zu erhöhen, und seine teilweise Substitution in Carbiden vom M₂₃C₆-Typ erhöht die Stabilität des Carbids. Wenn der Mo-Gehalt kleiner als 8% ist, wird die obige Wirkung nicht ausgeübt, und wenn der Mo-Gehalt 12% übersteigt, erhöht sich die Tendenz zur Entmischung der Komponenten, wenn ein grosser Rohblock hergestellt wird, und die Bildung eines Carbids vom M₆C- Typ wird beschleunigt, welches eine Versprödungsphase ist. Daher ist der Mo-Gehalt zu 8 bis 12% bestimmt.
Mo hat mit dem vorstehenden Co die Eigenschaft gemein, dass sie eine Wirkung zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Grundphase aufweisen. Um effektiv die gemeinsame Eigenschaft und ihre anderen Eigenschaften aufzuweisen, ist es, wenn z. B. der Mo-Gehalt 8 bis weniger als 10% beträgt, wünschenswert, dass der Co-Gehalt grösser als 15% und nicht grösser als 22% ist. Wenn der Mo-Gehalt z. B. 10 bis 12% beträgt, ist es wünschenswert, dass der Co-Gehalt 10 bis 15% beträgt.
(5) Al (Aluminium):
Al bildet eine γ'-Phase (Gamma-Prime-Phase: Ni₃Al) mit Ni und verbessert auf Grundlage der Ausscheidung die mechanische Festigkeit der Legierung auf Ni-Basis. Wenn der Al-Gehalt weniger als 0,8% beträgt, wird die mechanische Festigkeit im Vergleich zu herkömmlichem Stahl nicht verbessert, und wenn der Al-Gehalt 1,5% oder mehr beträgt, wird die mechanische Festigkeit verbessert, jedoch verschlechtert sich die Schmiedbarkeit. Daher ist der Al-Gehalt zu 0,8 bis kleiner als 1,5% bestimmt.
(6) Ti (Titan):
Ähnlich zu Al bildet Ti eine γ'-Phase (Gamma-Prime-Phase: Ni₃Ti) mit Ni und verbessert die mechanische Festigkeit der Legierung auf Ni-Basis. Wenn der Ti-Gehalt kleiner als 0,1% ist, wird die obige Wirkung nicht ausgeübt, und wenn der Ti-Gehalt 0,6% übersteigt, wird die Heissverarbeitbarkeit verschlechtert und die Kerbempfindlichkeit wird gross. Daher ist der Ti-Gehalt zu 0,1 bis 0,6% bestimmt.
(7) B (Bor):
B sondert sich in der Korngrenze ab, um die Hochtemperatureigenschaften zu beeinflussen. Ausserdem besitzt B eine Wirkung zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit einer Ni-Grundphase durch Ausscheidung in der Grundphase. Wenn der B-Gehalt kleiner als 0,001% ist, wird die Wirkung zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Grundphase nicht ausgeübt, und wenn der B-Gehalt 0,006% übersteigt, besteht die Möglichkeit, dass die Korngrenze spröde wird. Daher ist der B-Gehalt zu 0,001 bis 0,006% bestimmt.
(8) Re (Rhenium):
Re besitzt eine Wirkung zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit einer Ni-Grundphase, indem es Mischkristalle in der Grundphase bildet. Wenn der Re-Gehalt kleiner als 0,1% ist, wird die Wirkung zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Grundphase nicht ausgeübt, und wenn der Re-Gehalt 2,5% übersteigt, wird eine brüchige Phase gebildet. Daher ist der Re-Gehalt zu 0,1 bis 2,5% bestimmt.
Ähnlich zu Re besitzen Co und Mo eine Wirkung zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Ni-Grundphase durch Mischkristallbildung in der Grundphase. Wenn jedoch der Gehalt der gleiche ist, ist Re bezüglich der Verbesserung der mechanischen Festigkeit am besten und kann die mechanische Festigkeit erhöhen, ohne die chemische Komponentenzusammensetzung eines Basismetalls gross zu verändern.
(9) Si (Silicium), Mn (Mangan), Cu (Kupfer), Fe (Eisen) und S (Schwefel):
In der erfindungsgemässen Legierung auf Ni-Basis sind Si, Mn, Cu, Fe und S als unvermeidbare Verunreinigungen klassifiziert. Der Restgehalt der unvermeidbaren Verunreinigungen soll so weit wie möglich auf 0% verringert werden. Es ist wünschenswert, dass zumindest der Gehalt von Si und Mn in den unvermeidbaren Verunreinigungen auf 1% oder kleiner verringert werden.
Si wird zu herkömmlichem Stahl zugegeben, um die Korrosionsbeständigkeit zu unterstützen. Da jedoch die Legierung auf Ni-Basis einen grossen Cr-Gehalt aufweist, um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen, wird der Restgehalt an Si in der erfindungsgemässen Legierung auf Ni-Basis zu 1% oder kleiner bestimmt, und es ist wünschenswert, dass der Restgehalt so weit wie möglich auf 0% verringert wird.
In herkömmlichem Stahl vermeidet Mn die Brüchigkeit, die sich aus S (Schwefel) ergibt, in der Form von MnS. Da jedoch in der Legierung auf Ni-Basis der S-Gehalt sehr klein ist, ist es nicht notwendig, Mn zuzugeben. Daher wird der Restgehalt an Mn in der erfindungsgemässen Legierung auf Ni-Basis zu 1% oder kleiner bestimmt, und es ist gewünscht, dass der Restgehalt so weit wie möglich auf 0% verringert wird.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemässe Legierung auf Ni-Basis wird hergestellt, indem die Zusammensetzungskomponenten, die die Legierung auf Ni-Basis aufbauen, in einem Vakuuminduktionsschmelzofen geschmolzen werden, der erhaltene Rohblock (Barren) einer Haltebehandlung (soaking treatment) unterworfen wird, er geschmiedet wird und eine Behandlung zur Bildung von Mischkristallen durchgeführt wird.
Es ist bevorzugt, dass die Haltebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 1.050 bis 1.250°C für 5 bis 72 Stunden durchgeführt und die Behandlung zur Bildung von Mischkristallen bei einer Temperatur im Bereich von 1.100 bis 1.200°C für 4 bis 5 Stunden durchgeführt wird. Hier wird die Temperatur der Behandlung zur Bildung von Mischkristallen so bestimmt, dass eine homogene Feststofflösung der γ'-Phasen-Ausscheidungen gebildet wird, und wenn die Temperatur niedriger als 1.100°C ist, wird eine Feststofflösung (Mischkristall) nicht adäquat gebildet. Wenn die Temperatur 1.200°C übersteigt, werden die Kristallkörner vergröbert und die Festigkeit verringert sich. Auch wird das Schmieden bei einer Temperatur im Bereich von 950 bis 1.150°C durchgeführt.
Wenn die vorstehend beschriebene erfindungsgemässe Legierung auf Ni-Basis zum Aufbau eines Turbinenrotors einer Dampfturbine verwendet wird, z. B. mit einem Verfahren (Doppelschmelze; double melt), wird das Ausgangsmaterial eines Vakuuminduktionsschmelzen (VIM) und einem Elektroschlacke-Umschmelzen (electro-slag remelting; ESR) unterzogen und dann in eine vorbestimmte Form gegossen. Anschliessend werden ein Schmieden/Schlagpressen (forging) und eine Wärmebehandlung durchgeführt, um den Turbinenrotor herzustellen. In einem anderen Verfahren (Doppelschmelze) wird das Ausgangsmaterial einem Vakuuminduktionsschmelzen (VIM) und Vakuumboden-Umschmelzen (vacuum arc remelting) unterzogen und dann in eine vorbestimmte Form gegossen. Anschliessend werden ein Schmieden/Schlagpressen und eine Wärmebehandlung durchgeführt, um den Turbinenrotor herzustellen. In einem weiteren Verfahren (Dreifachschmelzen; triele melt) wird das Ausgangsmaterial einem Vakuuminduktionsschmelzen (VIM), einem Elektroschlacke-Umschmelzen (ESR) und einem Vakuumbogen-Umschmelzen (vacuum arc remelting; VAR) unterzogen und dann in eine vorbestimmte Form gegossen. Anschliessend werden eine Schmiedebehandlung und eine Wärmebehandlung durchgeführt, um den Turbinenrotor herzustellen. Die mit den vorstehenden Verfahren hergestellten Turbinenrotoren werden durch Ultraschalluntersuchung oder dergleichen überprüft.
Nachstehend wird beschrieben, dass die erfindungsgemässe Legierung auf Ni-Basis bezüglich der Schmiedbarkeit herausragend ist.
Bewertung der Schmiedbarkeit:
Nachstehend wird beschrieben, dass die Legierung auf Ni-Basis mit den erfindungsgemässen Bereichen der chemischen Zusammensetzung eine herausragende Schmiedbarkeit aufweist. Tabelle 1 zeigt die chemischen Zusammensetzungen von Probe 1 bis Probe 5, die zur Bewertung der Schmiedbarkeit verwendet wurden. Auch sind Probe 1 bis Probe 4 Legierungen auf Ni-Basis mit den Bereichen der chemischen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, und die Probe 5 ist eine Legierung auf Ni-Basis mit einer Zusammensetzung, die nicht innerhalb der Bereiche der chemischen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung fällt und die als Vergleichsbeispiel verwendet wird. Die Probe 5 besitzt eine chemische Zusammensetzung, die dem konventionellen Stahl Inconel 617 entspricht. Die Legierung auf Ni-Basis mit den erfindungsgemässen Bereichen der chemischen Zusammensetzung enthält Fe (Eisen), Cu (Kupfer) und S (Schwefel) als unvermeidbare Verunreinigungen, zusätzlich zu Si und Mn.
Zur Bewertung der Schmiedbarkeit wurden die Legierungen auf Ni-Basis von Probe 1 bis Probe 5 mit den in Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammensetzungen, jeweils 10 kg, in einem Vakuuminduktionsschmelzofen geschmolzen, und es wurden Teststücke aus zylindrischen Rohblöcken mit einem Durchmesser von 87 mm und einer Länge von 140 mm hergestellt. Anschliessend wurden die Rohblöcke einer Haltebehandlung bei 1.050°C für 5 Stunden unterzogen. Es wurde eine Schmiedbehandlung (Schlagpressbehandlung) mit einer 500 kgf-Hammerschmiedemaschine bei einer Temperatur im Bereich von 950 bis 1.150°C (Wiedererwärmen auf 1.100°C) durchgeführt. Für die Schmiedbarkeit wurde die vorstehend beschriebene Schmiedebehandlung (Schlagpressbehandlung) durchgeführt, bis die Teststücke einen Durchmesser von 30 mm aufwiesen. Die Bewertung wurde aufgrund des Schmiedeverhältnisses (Schlagpressverhältnisses) der obigen Behandlung und der An- oder Abwesenheit eines Schmiederisses (Schlagpressrisses) zu diesem Zeitpunkt durchgeführt.
Das Schmiedeverhältnis wird definiert durch die Teilung der Länge des Teststücks, das ein geschmiedetes Objekt ist, das durch die Schmiedebehandlung gestreckt ist, durch die Länge des Teststücks, das das geschmiedete Objekt vor der Schmiedebehandlung ist. Entsprechend der Schmiedebehandlung wird, falls sich die Temperatur des Teststücks verringert, nämlich wenn sich das Teststück verhärtet, die Schmiedebehandlung wiederholt, indem auf eine Wiedererwärmungstemperatur von 1.100°C wiedererwärmt wird. Ausserdem werden die Teststücke, die der Schmiedebehandlung unterzogen werden, visuell bezüglich der An- oder Abwesenheit eines Schmiederisses untersucht. Falls kein Riss vorliegt, wird dies als ”keiner” angezeigt, und die Schmiedbarkeit wird als ”O” bewertet, um anzuzeigen, dass die Schmiedbarkeit herausragend ist.
Wenn andererseits ein Riss vorliegt, wird dies als ”ja” bezeichnet, und die Schmiedbarkeit wird als ”x” bewertet, um anzuzeigen, dass die Schmiedbarkeit schlecht ist.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse, die durch Bewertung der Schmiedbarkeit der entsprechenden Proben erhalten wurden. TABELLE 2

Schmiedeverhältnis Riss Schmiedbarkeit

Beispiel Probe 1 6,6 keiner O

Probe 2 6,3 keiner O

Probe 3 6,7 keiner O

Probe 4 6,4 keiner O

Vergleichsbeispiel Probe 5 5,4 ja x
Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, wurde gefunden, dass Probe 1 bis Probe 4 eine herausragende Schmiedbarkeit im Vergleich zu Probe 5 aufweisen.
Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemässen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es ist ersichtl, dass Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-092782 [0001]
- JP 7-150277 A [0006]
- JP 2002-88455 A [0009, 0009]
- JP 2001-247942 A [0009, 0009]

Claims

Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine, wobei die Legierung auf Ni-Basis in Gew.% enthält: C: 0,05 bis 0,15, Cr: 22 bis 28, Co: 10 bis 22, Mo: 8 bis 12, Al: 0,8 bis weniger als 1,5, Ti: 0,1 bis 0,6, B: 0,001 bis 0,006, Re: 0,1 bis 2,5 und Rest Ni und unvermeidbare Verunreinigungen.
Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine gemäss Anspruch 1, worin der Gehalt an unvermeidbaren Verunreinigungen in Gew.% auf Si: 1 oder niedriger und Mn: 1 oder niedriger unterdrückt werden.
Turbinenrotor, konfiguriert, um sich durch eine Dampfturbine zu erstrecken, in die Hochtemperaturdampf eingeführt wird, worin zumindest ein vorbestimmter Teil aus der Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine gemäss Anspruch 1 gebildet ist.
Turbinenrotor, konfiguriert, um sich durch eine Dampfturbine zu erstrecken, in die Hochtemperaturdampf eingeführt wird, worin zumindest ein vorbestimmter Teil aus der Legierung auf Ni-Basis für einen Turbinenrotor einer Dampfturbine gemäss Anspruch 2 gebildet ist.