HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiederherstellung von Eigenschaften
einer wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis, deren Eigenschaften, wie Festigkeit und
Dehnbarkeit, durch die Verwendung bei hoher Temperatur beeinträchtigt wurden.
Beschreibung des Standes der Technik
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Eine wärmebeständige Legierung auf Ni-Basis, die eine γ'-intermetallische Verbindung von Ni&sub3; (Al, Ta,
Ti) als Hauptbestandteil enthält und auch eine Festigungsfunktion in Feststofflösung durch
Ausscheidungshärtung der zweiten Phase, sowie Mo, W oder dergleichen hat, wurde für ein
Hochtemperaturteil, wie z. B. eine bewegte Schaufel einer Gasturbine und eines Strahltriebwerks,
verwendet. Hier ist die zweite Phase eine Phase, die eine intermetallische Verbindung, Carbid und
dergleichen enthält. Die vorgenannten wärmebeständigen Legierungen auf Ni-Basis umfassen eine
wärmebeständige Legierung auf Ni-Basis, die in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 6-57359 (Nr. 57359/1994) beschrieben ist (nachfolgend als Legierung A bezeichnet), und eine
wärmebeständige Legierung auf Ni-Basis, die unter der Handelsbezeichnung Inconel 738
(nachfolgend als Legierung B bezeichnet) kommerziell erhältlich ist. Die Zusammensetzungen dieser
Legierungen A und B sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung von Material, das einer Behandlung zur
Wiederherstellung von Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wurde (Gew.-%)
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Bei dieser Art wärmebeständiger Legierung auf Ni-Basis wird die zweite Phase (intermetallische
Verbindung, Carbid usw.) vergröbert, oder es erfolgt eine Diffusion und Kondensation von
Verunreinigungselementen durch Wärmeeinwirkung, die durch die Langzeitbenutzung bei einer hohen
Temperatur bedingt ist, und bei der die Festigkeit und Dehnbarkeit verringert werden. Daher wird das
Teil, bei dem eine solche Legierung verwendet wird, unbrauchbar und muß wegen der Bildung von
Rissen schließlich verschrottet werden. Zudem sind diese wärmebeständigen Legierungen auf Ni-
Basis im allgemeinen sehr teuer.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor erwähnte Situation des Standes der
Technik gemacht, und es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Wiederherstellung von Eigenschaften bereitzustellen, das auf ein Hochtemperaturteil, wie z. B. ein
Schaufelelement, welches wegen der Verschlechterung von Eigenschaften, wie Festigkeit und
Dehnbarkeit, die durch die langfristige Benutzung bei hoher Temperatur bedingt ist, verschrottet
werden muß, angewandt werden kann, um dessen Eigenschaften wie vor der Benutzung
wiederherzustellen, seine Wiederverwendung zu ermöglichen und zur effektiven Nutzung von
Ressourcen und zur Umweltschonung beizutragen.
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Um die obigen Probleme zu lösen, studierten die Erfinder ernsthaft ein Verfahren zur
Wiederherstellung von Eigenschaften einer wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis, deren
Eigenschaften durch die Langzeitbenutzung bei hoher Temperatur beeinträchtigt wurden. Dabei
wurde festgestellt, daß die Eigenschaften mittels Durchführung einer zweistufigen
Lösungsbehandlung der Legierung mit den verschlechterten Eigenschaften bei einer vorbestimmten
Temperatur und einer anschließenden Alterungsbehandlung derselben wiederhergestellt werden
können, und die vorliegende Erfindung wurde vervollständigt.
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Wiederherstellung von
Eigenschaften einer wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis, bei dem eine wärmebeständige
Legierung auf Ni-Basis, die in Gewichtsprozent enthält: 13,1-15% Cr, 8,5-10,5% Co, 1-3,5% Mo,
3,5-4,5% W, 3-5,5% Ta, 3,5-4,5% Al, 2,2-3,2% Ti, 0,06-0,12% C, 0,025% oder weniger B, 0,01-0,05%
Zr, 1-100 ppm Mg und/oder Ca und 0-1,5% Hf, wobei der Rest aus Ni und unvermeidbaren
Verunreinigungen besteht, und deren Eigenschaften durch Wärmeeinwirkung beeinträchtigt wurden,
in einer ersten Stufe einer Lösungsbehandlung unterzogen wird, bei der die Legierung während 1 bis
5 Stunden bei einer Temperatur von 1175 bis 1225ºC gehalten und dann ofengekühlt wird,
anschließend in einer zweiten Stufe einer Lösungsbehandlung unterzogen wird, bei der die Legierung
während 1 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von 1115 bis 1165ºC gehalten und dann luftgekühlt
wird, und ferner einer Alterungsbehandlung unterzogen wird, bei der die Legierung während 22 bis 26
Stunden bei einer Temperatur von 810 bis 860ºC gehalten wird.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Wiederherstellung von
Eigenschaften einer wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis, bei dem eine wärmebeständige
Legierung auf Ni-Basis, die in Gewichtsprozent enthält: 15,7-16,3% Cr, 8-9% Co, 1,5-2% Mo, 2,4-
2,8% W, 1,5-2% Ta, 3,2-3,7% Al, 3,2-3,7% Ti, 0,09-0,13% C, 0,007-0,012% B, 0,03-0,08% Zr, 0,6-
1,1% Nb, 0,05% oder weniger Fe, 0,02% oder weniger Mn, 0,3% oder weniger Si und 0,015% oder
weniger S (wobei Al + Ti: 6,5-7,2%), wobei der Rest aus Ni und unvermeidbaren Verunreinigungen
besteht, und deren Eigenschaften durch Wärmeeinwirkung beeinträchtigt wurden, in einer ersten.
Stufe einer Lösungsbehandlung unterzogen wird, bei der die Legierung während 1 bis 5 Stunden bei
einer Temperatur von 1175 bis 1225ºC gehalten und dann ofengekühlt wird, anschließend in einer
zweiten Stufe einer Lösungsbehandlung unterzogen wird, bei der die Legierung während 1 bis 5
Stunden bei einer Temperatur von 1115 bis 1165ºC gehalten und dann luftgekühlt wird, und ferner
einer Alterungsbehandlung unterzogen wird, bei der die Legierung während 22 bis 26 Stunden bei
einer Temperatur von 810 bis 860ºC gehalten wird.
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Mit der Durchführung der Wärmebehandlung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung
können die Eigenschaften einer wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis, deren Eigenschaften, wie
Festigkeit und Dehnbarkeit, sich durch die zweite Phase verschlechtert haben, die durch
Wärmeeinwirkung vergröbert wurde, in dem Zustand vor der Wärmeeinwirkung zurückerhalten
werden.
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Zudem ermöglicht die vorliegende Erfindung die Wiederverwendung eines Teils, der üblicherweise
verschrottet werden mußte, und kann zur Einsparung und effektiven Nutzung teuerer Metallteile und
ferner zur Umweltschonung beitragen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Mikroaufnahme mit 5000-facher Vergrößerung, die eine Mikrostruktur einer
wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis (Versuchsmaterial Nr. 7) zeigt, die einer Behandlung zur
Wiederherstellung von Eigenschaften gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wurde, nachdem
sich ihre Eigenschaften durch Wärmeeinwirkung verschlechtert haben;
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Fig. 2 ist eine Mikroaufnahme mit 5000-facher Vergrößerung, die eine Mikrostruktur einer
wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis (Versuchsmaterial Nr. 1), bevor sie einer Wärmeeinwirkung
unterzogen wurde, zeigt;
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Fig. 3 ist eine Mikroaufnahme mit 5000-facher Vergrößerung, die eine Mikrostruktur einer
wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis (Versuchsmaterial. Nr. 2), nachdem sie einer
Wärmeeinwirkung unterzogen wurde, zeigt;
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Fig. 4 ist eine Mikroaufnahme mit 5000-facher Vergrößerung, die eine Mikrostruktur einer
wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis (Versuchsmaterial Nr. 3) zeigt, die einer vorbestimmten
Wärmebehandlung unterzogen wird, nachdem sich ihre Eigenschaften durch Wärmeeinwirkung
verschlechtert haben;
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Fig. 5 ist eine Mikroaufnahme mit 5000-facher Vergrößerung, die eine Mikrostruktur einer
wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis (Versuchsmaterial Nr. 4) zeigt, die einer vorbestimmten
Wärmebehandlung unterzogen wird, nachdem sich ihre Eigenschaften durch Wärmeeinwirkung
verschlechtert haben, und
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Fig. 6 ist eine Mikroaufnahme mit 5000-facher Vergrößerung, die eine Mikrostruktur einer
wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis (Versuchsmaterial Nr. 5) zeigt, die einer vorbestimmten
Wärmebehandlung unterzogen wird, nachdem sich ihre Eigenschaften durch Wärmeeinwirkung
verschlechtert haben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die wärmebeständigen Legierungen auf Ni-Basis, deren Eigenschaften sich durch Wärmeeinwirkung
verschlechtert haben und die einer erfindungsgemäßen Behandlung zur Wiederherstellung von
Eigenschaften unterzogen werden, sind die wärmebeständige Legierung auf Ni-Basis, die in der
vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-57359 (Nr. 57359/1994) beschrieben ist
(Legierung A), und die wärmebeständige Legierung auf Ni-Basis, die unter der Handelsbezeichnung
Inconel 738 (Legierung B) kommerziell erhältlich ist. Ihre Zusammensetzungen liegen im Bereich der
chemischen Bestandteile, die in der zuvor erwähnten Tabelle 1 angegeben sind. Die allgemeinen
Wärmebehandlungsbedingungen bei der Herstellung sind die folgenden: Nachdem die Legierung zwei
Stunden bei 1120ºC gehalten wurde, wird sie auf Raumtemperatur luftgekühlt. Danach wird sie
während 24 Stunden bei 850ºC gehalten und dann auf Raumtemperatur luftgekühlt (nachfolgend als
1120ºC · 2 h/Luftkühlung + 850ºC · 24 h/Luftkühlung bezeichnet).
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Wenn diese wärmebeständigen Legierungen auf Ni-Basis über einen langen Zeitraum in einem
Temperaturbereich von 700 bis 1000ºC erwärmt werden, was eine normale Betriebstemperatur für
Hochtemperaturteile ist, für die diese Legierungen verwendet werden, wächst und vergröbert sich die
zweite Phase (einschließlich intermetallischer Verbindung und Carbid), die an den Korngrenzen und in
den Körnern abgelagert wird, so daß Festigkeit und Dehnbarkeit verringert werden, was dazu führt,
daß das Teil auch wegen Rißbildung verschrottet werden muß. Daher wird gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren in einer ersten Stufe eine Lösungsbehandlung angewandt, bei der die
Legierung während 1 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von 1175 bis 1225ºC gehalten und dann
ofengekühlt wird. Die Legierung wird dann in einer zweiten Stufe einer Lösungsbehandlung
unterzogen, bei der sie während 1 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von 1115 bis 1165ºC gehalten
und dann luftgekühlt wird. Schließlich wird die Legierung einer Alterungsbehandlung unterzogen, bei
der sie während 22 bis 26 Stunden bei einer Temperatur von 810 bis 860ºC gehalten wird. Mit der
Durchführung einer Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung können die Eigenschaften
einer wärmebeständigen Legierung auf Ni-Basis, deren Eigenschaften, wie Festigkeit und
Dehnbarkeit, sich dadurch verschlechtert haben, daß sich die zweite Phase durch Wärmeeinwirkung
vergröbert hat, wieder in den Zustand vor Einsetzen der Wärmeeinwirkung zurückversetzt werden,
d. h. zu den Eigenschaften des unbenutzten (nicht erwärmten) Materials.
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Wie für den Fachmann auf dem Gebiet der Wärmebehandlung ohne weiteres ersichtlich ist, hängt die
Haltezeit der Erwärmungstemperatur von der Größe des Teils und der Situation des Ofens ab. Wenn
die Haltezeit jedoch 1 Stunde oder weniger beträgt, werden die Elemente nicht ausreichend
diffundiert, so daß die Wiederherstellung der Eigenschaften unzureichend ist. Wird die Haltezeit auf 5
Stunden oder länger erhöht, zeigt die Wiederherstellung einen Sättigungszustand. Daher beträgt die
geeignete Haltezeit unter Berücksichtigung der Kosten 1 bis 5 Stunden.
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Andererseits sind die Lösungsbehandlung der zweiten Stufe und die Alterungsbehandlung Verfahren
zur erneuten Ablagerung der zweiten Phase. Abhängig von der Kombination der Temperatur und der
Haltezeit wird die zweite Phase grob oder fein, so daß eine Festigkeit und Dehnbarkeit, die denen des
unbenutzten (nicht erwärmten) Materials entsprechen, nicht erreicht werden können. Aus diesem
Grund ist es notwendig, eine geeignete Menge der zweiten Phase mit einer geeigneten Größe
abzulagern, um eine Festigkeit und Dehnbarkeit zu erreichen, die denen des unbenutzten (nicht
erwärmten) Materials gleich sind. Zu diesem Zweck müssen die Lösungsbehandlung der zweiten
Stufe und die Alterungsbehandlung unter geeigneten Bedingungen durchgeführt werden. Daher
beträgt eine geeignete Temperatur für die Lösungsbehandlung der zweiten Stufe 1140 ±25ºC (1115
bis 1165ºC) und eine geeignete Temperatur für die Alterungsbehandlung 835 ±25ºC (810 bis 860ºC),
wie dies anhand der bisherigen Erfahrung üblich ist. Eine geeignete Haltezeit beträgt 1 bis 5 Stunden
für die Lösungsbehandlung der zweiten Stufe und 24 ±2 Stunden (22 bis 26 Stunden) für die
Alterungsbehandlung.
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Als nächstes wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf diese Ausführungsform
noch näher beschrieben.
(Beispiele)
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Als Versuchsmaterialien wurden Rundstäbe (Durchmesser: 15 mm, Länge: 90 mm) aus Legierung A
und aus Legierung B mit den in Tabelle 2 angegebenen chemischen Zusammensetzungen eingesetzt.
Wie in Tabelle 3 gezeigt, wurden die Materialien (Versuchsmaterialien Nr. 2 und 9), deren
Eigenschaften sich durch Erwärmen bei 900ºC während 10.000 Stunden verschlechtert hatten, der
Lösungsbehandlung der ersten Stufe oder der Lösungsbehandlung der zweiten Stufe und dann der
Alterungsbehandlung unterzogen. Es wurden fünf Arten wiedererwärmter Materialien
(Versuchsmaterialien Nr. 3 bis 7) für die Legierung A und zwei Arten durch Wiedererwärmen
behandelter Materialien (Versuchsmaterialien Nr. 10 und 11) für die Legierung B hergestellt. Die
Haltezeit für die Lösungsbehandlung war konstant und betrug 2 Stunden, und nur die
Erwärmungstemperatur für die Lösungsbehandlung der ersten Stufe wurde als Versuchsparameter
verwendet. Die Alterungsbehandlung wurde unter denselben Bedingungen, d. h. 850ºC und 24
Stunden, durchgeführt.
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Mit den durch Wiedererwärmen behandelten Materialien (Versuchsmaterialien Nr. 3 bis 7, 10 und 11),
nicht erwärmten Materialien (Versuchsmaterialien Nr. 1 und 8) und langzeiterwärmten Materialien
(Versuchsmaterialien Nr. 2 und 9), die während 10.000 Stunden bei 900ºC erwärmt wurden, wurden
Mikrostruktur-, Härte-, Zug- und Kriechbruchversuche durchgeführt. Tabelle 3 zeigt zusammenfassend
die Einteilung der verwendeten Versuchsmaterialien, die Bedingungen der
Wiedererwärmungsbehandlung und dergleichen. Zudem sind die Versuchsergebnisse in den Fig. 1 bis 6 und den
Tabellen 4 bis 7 gezeigt.
Tabelle 2: Chemische Zusammensetzung des im Beispiel verwendeten Versuchsmaterials (Gew.-%)
Tabelle 3: Hergestelltes Versuchsmaterial
(1) Versuch mit Legierung A
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Wie in Tabelle 4 gezeigt ist, betrugen bei dem nicht erwärmten Material (Versuchsmaterial Nr. 1) der
Legierung A die Härte HV 420 und die Zugfestigkeit und Dehnung bei Raumtemperatur 114,3 kg/mm²
bzw. 7,1%. Als dieses Material einem Langzeiterwärmen bei 900ºC · 10.000 Stunden
(Versuchsmaterial Nr. 2) unterzogen wurde, verringerten sich die Härte auf HV 362 sowie die
Zugfestigkeit und Dehnung bei Raumtemperatur auf 83,5 kg/mm² bzw. 2, 2%. Ebenso verringerten
sich die 0,2%-Dehngrenze und auch die Einschnürung bei Raumtemperatur sowie die 0,2%
Dehngrenze, Zugfestigkeit, Dehnung und Einschnürung bei 650ºC im Vergleich zu denen des nicht
erwärmten Materials.
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Wie in Tabelle 5 gezeigt ist, betrugen bei dem nicht erwärmten Material (Versuchsmaterial Nr. 1) unter
der Kriechversuchsbedingung von 850ºC · 30 kg/mm² die Kriechbruchzeit 838 Stunden und die
Kriechbruchdehnung 5,8%. Als dieses Material einem Langzeiterwärmen bei 900ºC · 10.000 Stunden
(Versuchsmaterial Nr. 2) unterzogen wurde, verringerten sich die Kriechbruchzeit auf 417 Stunden
und die Kriechbruchdehnung auf 2,0%. Ebenso verringerten sich die Einschnürung unter der
Kriechversuchsbedingung von 850ºC · 30 kg/mm², die Kriechbruchzeit und die Kriechbruchdehnung,
sowie die Einschnürung unter der Kriechversuchsbedingung von 900ºC · 20,5 kg/mm² im Vergleich zu
denen des nicht erwärmten Materials.
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Die Fig. 2 und 3 sind Mikroaufnahmen mit 5000-facher Vergrößerung, welche die Mikrostrukturen
von Versuchsmaterialien zeigen. Fig. 2 zeigt die Mikrostruktur von nicht erwärmtem Material
(Versuchsmaterial Nr. 1) und Fig. 3 zeigt die Mikrostruktur desselben Materials, das einem Erwärmen
bei 900ºC · 10.000 Stunden unterzogen wurde (Versuchsmaterial Nr. 2). Wie sich Fig. 3
(Versuchsmaterial Nr. 2) entnehmen läßt, ist die zweite Phase im Vergleich zu der in Fig. 2
(Versuchsmaterial Nr. 1) gezeigten durch Erwärmen bei 900ºC · 10.000 Stunden vergröbert. Wie
ebenfalls aus Fig. 3 hervorgeht, ist die zweite Phase nicht nur gröber als die in Fig. 2 gezeigte zweite
Phase, sondern weist auch eine rundere Form auf. Wie sich den in Tabelle 4 angegebenen
mechanischen Eigenschaften entnehmen läßt, sind die Eigenschaften des Versuchsmaterials Nr. 2,
das der in Fig. 3 gezeigten Mikrostruktur entspricht, im Vergleich zu dem nicht erwärmten
Versuchsmaterial Nr. 1, das der in Fig. 2 gezeigten Mikrostruktur entspricht, stark verringert. Das
Versuchsmaterial Nr. 2 wurde der zweistufigen Lösungsbehandlung und dem Altern der vorliegenden
Erfindung (Versuchsmaterial Nr. 7) unterzogen, das eine wie in Fig. 1 gezeigte Mikrostruktur erzeugt
und dabei die in den Tabellen 4 und 5 angegebenen Eigenschaften vollständig wiederherstellt.
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Das Versuchsmaterial Nr. 2 wurde der Lösungsbehandlung der ersten Stufe unterzogen, bei der das
Material während 2 Stunden bei einer Temperatur von 1120ºC, 1150ºC und 1200ºC gehalten und
dann luftgekühlt wird, und wurde anschließend der Alterungsbehandlung unterzogen, bei der das
Material während 24 Stunden bei einer Temperatur von 850ºC gehalten und dann luftgekühlt wird
(Versuchsmaterialien Nr. 3, 4 und 5). Die Mikroaufnahmen dieser Materialien mit 5000-facher
Vergrößerung sind in den Fig. 4 bis 6 gezeigt, und die Härte- und Zugversuchsergebnisse davon
sind in Tabelle 4 angegeben.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten Mikrostruktur ist die zweite Phase, in der die Teilchen vergröbert sind, in
Fig. 3 kaum homogenisiert, und die zweite Phase mit einem Durchmesser von 0,05 um oder kleiner
wird wieder ein wenig abgelagert. Bei der in Fig. 5 gezeigten Mikrostruktur ist nahezu die Hälfte der
zweiten Phasen, in denen die Teilchen vergröbert sind, homogenisiert, und die zweite Phase mit
einem Durchmesser von 0,08 um oder kleiner wird in relativ großen Mengen neu abgelagert. Bei der
in Fig. 6 gezeigten Mikrostruktur sind alle zweiten Phasen, in denen die Teilchen vergröbert sind,
homogenisiert, und nur die zweite Phase mit einem Durchmesser von 0,1 um oder kleiner wird in
großen Mengen erneut abgelagert. Die Dehnbarkeit (Dehnung) der Versuchsmaterialien Nr. 3, 4 und 5
mit diesen Mikrostrukturen beträgt 3,5%, 2,9% bzw. 2,7%, wobei die Dehnbarkeit nicht bis zum Wert
des nicht erwärmten Materials, d. h. 7,1%, wiederhergestellt wird.
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Aus den Fig. 4 bis 6 und aus Tabelle 4 ist ersichtlich, daß die Härte und Zugfestigkeit des
Materials, das der Lösungsbehandlung der ersten Stufe bei einer Temperatur von 1120ºC, 1150ºC
und 1200ºC unterzogen wird, bis zu Werten größer oder gleich denen des nicht erwärmten Materials
wiederhergestellt werden, die Mikrostruktur und die Dehnbarkeit (Dehnung und Einschnürung) aber
nicht wiederhergestellt sind.
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So wurde das einem Erwärmen bei 900ºC · 10.000 Stunden unterzogene Material (Versuchsmaterial
Nr. 2) einer zweistufigen Lösungsbehandlung bei 1200ºC · 2h/Ofenkühlung + 1120ºC ·
2 h/Luftkühlung unterzogen (nachdem es während 2 Stunden bei 1200ºC gehalten wurde, wird das
Material auf Raumtemperatur ofengekühlt und dann auf 1120ºC wiedererwärmt und während 2
Stunden gehalten, anschließend auf Raumtemperatur luftgekühlt), wobei es sich um ein
Behandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung handelt, und dann der Alterungsbehandlung bei
850ºC · 24 h/Luftkühlung unterzogen. Die Mikroaufnahme dieses behandelten Materials
(Versuchsmaterial Nr. 7) mit 5000-facher Vergrößerung ist in Fig. 1 gezeigt, wobei dessen Härte- und
Zugversuchsergebnisse in Tabelle 4 und dessen Kriechbruchsversuchsergebnisse in Tabelle 5
gezeigt sind. Aus diesen Figuren und Tabellen geht hervor, daß beim Durchführen der
Wärmebehandlung bei 1200ºC · 2 h/Ofenkühlung + 1120ºC · 2 h/Luftkühlung + 850ºC · 24
h/Luftkühlung an der Legierung A, deren Eigenschaften, wie Festigkeit und Dehnbarkeit, sich durch
Langzeiterwärmen bei einer hohen Temperatur oder den Langzeiteinsatz bei einer hohen Temperatur
verschlechtert haben, die gesamte Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften und
Kriechbrucheigenschaften auf Werte größer oder gleich denen des nicht erwärmten Materials
(Versuchsmaterial Nr. 1) zurückgebracht werden.
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Das Versuchsmaterial Nr. 6 in Tabelle 3 wird, wie Nr. 7, bei dem es sich um das Material der
vorliegenden Erfindung handelt, einer zweistufigen Lösungsbehandlung und einer
Alterungsbehandlung unterzogen, so daß der Wiederherstellungsgrad höher als bei den Materialien
ist, die einer einstufigen Lösungsbehandlung ausgesetzt werden, wie dies in den Tabellen 4 und 5
angegeben ist. Da die Temperatur bei der Lösungsbehandlung der ersten Stufe jedoch nur 1150ºC
beträgt, ist die Wiederherstellung der Dehnbarkeit noch immer unzureichend.
(2) Versuch mit Legierung B
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Wie in Tabelle 6 gezeigt, betrugen bei dem nicht erwärmten Material (Versuchsmaterial Nr. 8) der
Legierung B die Härte HV384 und die Zugfestigkeit und Dehnung bei Raumtemperatur 87,2 kg/mm²
bzw. 7,8%. Als dieses Material einem Langzeiterwärmen bei 900ºC · 10.000 Stunden
(Versuchsmaterial Nr. 9) ausgesetzt wurde, verringerten sich die Härte auf HV325 und die
Zugfestigkeit und Dehnung bei Raumtemperatur auf 81,5 kg/mm² bzw. 1,7%. Zudem verringerten sich
auch die 0,2% Dehngrenze und die Einschnürung bei Raumtemperatur sowie die 0,2% Dehngrenze,
Zugfestigkeit, Dehnung und Einschnürung bei 650ºC im Vergleich zu denen des nicht erwärmten
Materials.
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Wie in Tabelle 7 gezeigt, betrugen bei dem nicht erwärmten Material (Versuchsmaterial Nr. 8) unter
der Kriechversuchsbedingung von 760ºC · 50,5 kg/mm² die Kriechbruchzeit 183 Stunden und die
Kriechbruchdehnung 7,6%. Als dieses Material einem Langzeiterwärmen bei 900ºC · 10.000 Stunden
(Versuchsmaterial Nr. 9) ausgesetzt wurde, verringerten sich die Kriechbruchzeit auf 96 Stunden und
die Kriechbruchdehnung auf 3,1%. Zudem verringerten sich ebenfalls die Einschnürung unter der
Kriechversuchsbedingung von 760ºC · 50,5 kg/mm², sowie die Kriechbruchzeit, Kriechbruchdehnung
und Einschnürung unter der Kriechversuchsbedingung von 980ºC · 11,5 kg/mm² im Vergleich zu
denen des nicht erwärmten Materials.
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Das erwärmte Material (Versuchsmaterial Nr. 9), das einem Erwärmen bei 900ºC · 10.000 Stunden
unterzogen wurde und dessen Festigkeit und Dehnbarkeit sich wie oben beschrieben verringerten,
wurde wie im Falle der Legierung A einer zweistufigen Lösungsbehandlung und einer
Alterungsbehandlung unterzogen, um das Versuchsmaterial Nr. 11 herzustellen. Mit diesem
Testmaterial Nr. 11 wurden ein Härteversuch, ein Zugversuch und ein Kriechbruchversuch
durchgeführt. Die Versuchsergebnisse sind in den Tabellen 6 und 7 angegeben. Aus diesen Tabellen
ist ersichtlich, daß mit der Durchführung einer Wärmebehandlung bei 1200ºC · 2 h/Ofenkühlung +
1120ºC · 2 h/Luftkühlung + 850ºC · 24 h/Luftkühlung an der Legierung B, deren Eigenschaften, wie
Festigkeit und Dehnbarkeit, durch die Langzeiterwärmung bei einer hohen Temperatur oder die
Langzeitverwendung bei einer hohen Temperatur beeinträchtigt sind, wie im Falle der Legierung A,
die mechanischen Eigenschaften und die Kriechbrucheigenschaften bis zu Werten größer oder gleich
denen des nicht erwärmten Materials (Versuchsmaterial Nr. 8) wiederhergestellt werden.
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Das Versuchsmaterial Nr. 10 in Tabelle 3 wird, wie Nr. 11, bei dem es sich um das Material der
vorliegenden Erfindung handelt, einer zweistufigen Lösungsbehandlung unterzogen. Wie in den
Tabellen 6 und 7 gezeigt, ist die Wiederherstellung der Dehnbarkeit noch immer unzureichend, da die
Temperatur der Lösungsbehandlung der ersten Stufe nur 1150ºC beträgt.
Tabelle 4: Ergebnisse der Härte- und Zugversuche mit Legierung A
Tabelle 5: Ergebnisse des Kriechbruchversuchs mit Legierung A
Tabelle 6: Ergebnisse der Härte- und Zugversuche mit Legierung B
Tabelle 7: Ergebnisse des Kriechbruchversuchs mit Legierung B