[0001] Die Erfindung betrifft hochwarmfeste auf schmelzmetallurgischem Wege erhaltene,
im wesentlichen austenitische Legierungen bzw. Vormaterial, Halbzeug, Werkstücke
oder Bauteile aus diesen Legierungen, die für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen,
insbesondere im Bereich von über 550°C vorgesehen sind, mit mindestens 15 Gew.% Chrom,
mindestens 25 Gew.% Nickel und/oder Kobalt, bis zu 18 Gew.% Molybdän, bis zu 0,15
Gew.% Kohlenstoff und/oder Stickstoff sowie karbid- und nitridbildenden Elementen
und höchstens 60 Gew.% Eisen, sowie Verfahren zu deren Herstellung.
[0002] Legierungen dieser Art sind insbesondere für Bauteile in Anlagen mit hohen Dauerbetriebstemperaturen
geeignet. Sie sollen bei diesen, gegebenenfalls auch wechselnden, hohen Temperaturen
ihre Festigkeit und Maßhaltigkeit sowie weiters Korrosionsbeständigkeit über möglichst
lange Einsatz-Zeiträume beibehalten und finden insbesondere für Rohrleitungen, Druckbehälter,
Reaktoren, Wärmetauscher, Motoren, Turbinen, Armaturen und dgl. Einsatz, vor allem
in der Chemie- und Erdölindustrie, sowie bei der Energieerzeugung und bei Fahr- und
Flugzeugantrieben. Es bestand seit jeher das Bestreben, die Fortschritte bei den Erkenntnissen
über das Langzeitkriechverhalten metallischer Werkstoffe bei erhöhten Temperaturen
für den praktischen Einsatz zu nutzen und bekannte, Warmfestigkeit aufweisende Werkstoffe
in Richtung auf erhöhte Standzeit, Festigkeit und Kriechresistenz weiter zu verbessern
bzw. sie für den Einsatz bei noch höheren Temperaturen geeignet zu machen. Derartige
Eigenschaftsverbesserungen können z.B. mit einer gezielten Modifizierung der Legierungsbestandteile
und deren Mengenverhältnisse oder durch gezielte Änderungen der Struktur oder Substruktur
von Korn und Matrix erhalten werden. Werkstücke und Bauteile, welche die eingangs
global mit ihrem Basiskomponenten angegebenen Legierungen aufweisen, zu denen eine
Anzahl von bekannten und handelsüblichen hochwarmfesten Legierungen zu rechenen ist,
können im für den Einsatz vorgesehenen Erzeugungszustand, üblicherweise nach einem
jeweils auf ihren Grundcharakter abgestellten Lösungsglühen und gesteuerter Abkühlung,
oft durchaus wirtschaftlich vertretbare Standzeiten bei den entsprechenden Temperaturen
aufweisen. Die Betriebsdauer der Anlagen und/oder die Höhe der Betriebstemperatur
werden jedoch durch das Zeit-Dehn-Verhalten der Legierungen begrenzt.
[0003] Durch eine Erhöhung der Werkstoffestigkeit bei hohen Temperaturen könnten Werkstücke
und Anlagenteile mit geringeren Materialstärken, z.B. Wandstärken ausgeführt werden,
womit Kosten eingespart werden können. Bei Gleichhalten der Materialstärken kann
durch die Erhöhung der Standzeiten oder durch die Erhöhung der Betriebstemperatur
ebenfalls ein wirtschaftlicher Vorteil erzielt werden, und schließlich ist auch die
Erhöhung der Sicherheit der Anlagen ein wesentlicher Faktor.
[0004] Es ist an sich bekannt, daß bei unter mechanischer Belastung erfolgenden Kriechvorgängen
im metallischen Werkstoff im Korn und an den Korngrenzen Gleitvorgänge auftreten
und daß solche Gleitvorgänge durch eingelagerte Partikel behindert werden. Z.B. können
durch gezieltes Zulegieren von Stickstoff feine Teilchen im warmfesten Werkstoff ausgeschieden
werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Werkstoff über längere Zeit höherer
Temperatur auszusetzen, ihn rasch abzukühlen bzw. abzuschrecken und danach bei erhöhter
Temperatur auszulagern. Nachteile beim Zulegieren des Stickstoffes sind die hiebei
auftretenden schmelzmetallurgischen Probleme und Probleme bei der Verformung, während
beim Abschrecken und Auslagern nachteilige Grobkornbildungen und damit Verschlechterung
der Eigenschaften des Werkstoffes auftreten.
[0005] Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für das beschriebene breite Einsatzgebiet
hochwarmfeste Legierungen im Rahmen der eingangs genannten Kriterien, der Zusammensetzung,
der hohe Warmfestigkeit aufweisende Werkstoffe mit im Vergleich mit bisher wesentlich
verbesserten Langzeiteigenschaften, wie Standzeit und insbesondere wesentlich geringere
Kriechrate bzw. erniedrigter Langzeit-Dehnung bei den höheren Standzeiten ohne eine
nachteilige Beeinflussung deren Herstellbarkeit und/oder der übrigen Eigenschaften
zu schaffen.
[0006] Gegenstand der Erfindung sind somit hochwarmfeste auf schmelzmetallurgischem Wege
erhaltene, im wesentlichen austenitische Legierungen bzw. Vormaterial, Halbzeug, Werkstücke
oder Bauteile aus diesen Legierungen, die für den Einsatz bei höheren Temperaturen,
insbesondere im Bereich von über 550°C vorgesehen sind, mit mindestens 15 Gew.% Chrom,
mindestens 25 Gew.% Nickel und/oder Kobalt, bis zu 18 Gew.% Molybdän und/oder bis
zu 10 Gew.% Wolfram, bis zu 0,15 Gew.% Kohlenstoff und/oder Stickstoff, sowie karbid-
und nitridbildenden Elementen und höchstens 60 Gew.% Eisen, die dadurch gekennzeichnet
sind, daß in der austenitischen Matrix der Legierung zumindest in den beim Einsatz
für erhöhte mechanische Beanspruchung vorgesehenen Volumsbereichen der Werkstücke
bzw. Bauteile intrakristallin sekundär ausgeschiedene Partikel von Karbiden und/oder
Nitriden und/oder Karbonitriden mit einem Einzelteilchenvolumen von 10³ bis 10⁶ nm³
in homogener Verteilung in einer Dichte von höher als 10¹¹ Teilchen/mm³ vorliegen
und daß gegenüber den entsprechenden Werten im Zustand nach einer Lösungsglühbehandlung
die Legierungen bei oberhalb der homologen Temperatur von 0,5 der Legierung liegender
Temperatur, insbesondere bei 800°C, zumindest zweifache, insbesondere zumindest
vierfache Werte der Standzeit bis zum Bruch bei Prüfspannungen bis 150 N/mm² sowie
zumindest dreifache, insbesondere zumindest fünffache Werte der Standzeit bis zum
Erreichen der 1 %-Kriechdehnung bei Prüfspannungen bis 150 N/mm², jeweils bei Prüfung
nach DIN 50118, sowie erhöhte Werte der Zugfestigkeit, insbesondere um zumindest
20 % erhöhte Werte der 0,2 %-Dehngrenze, bei zumindest gleichbleibender Duktilität
aufweisen.
[0007] Die erfindungsgemäßen Werkstoffe bzw. aus diesen gefertigte Bauteile weisen, wie
sich überraschend zeigte, eine weit über die bei üblicher Fertigung und Ausscheidung
von Teilchen in der Matrix zu erwartende Zunahme der Zeitstandfestigkeit hinausgehende
erhöhte Standzeit und insbesondere ganz wesentlich verbesserte Kriechfestigkeit auf.
Es konnten teilweise sogar über dem Zehnfachen der bisher im Lösungsglüh-Zustand erreichten
Standzeiten der Legierungen beobachtet werden. Durch das Einstellen der feindispersen
Partikel-Ausscheidungen mit Dichten von 10¹¹ - 10¹²/mm³ tritt - wie sich unerwartet
zeigte - ein überproportionaler Effekt der Kombination Teilchen-Größe und - Verteilung
auf die intrakristallinen Kriechvorgänge bei den hohen Temperaturen ein, wobei sich
überraschend bei der Erhöhung der Zugfestigkeit die Duktilität der Legierung nicht
verschlechtert. Besonders überraschend war weiters, daß Werkstücke aus den neuen Legierungen
bzw. Werkstoffe auch gegen lokale Erhitzung praktisch unempfindlich sind und auch
für Bauteile und Werkstücke, welche beim Zusammenbau bzw. Einbau, einem Schweißvorgang,
der an sich zwingend eine wesentliche Änderung der Gefügestruktur erwarten läßt, unterworfen
werden müssen. Einsatz finden können. In der Nähe der Schweißnähte im die erfindungsgemäße
Legierung aufweisenden Werkstück tritt praktisch keine Verminderung der Festigkeit
und keine Verringerung der Zeit-Dehn-Grenze auf, lediglich die Duktilität der Legierung
wird geringfügig vermindert.
[0008] Bevorzugt ist es, wenn die mit der erfindungsgemäßen Legierung gebildeten Werkstücke
oder Bauteile über ihr gesamtes Volumen die oben genannte Struktur und Langzeiteigenschaften
aufweisen, wie das z.B. bei Rohren, Reaktoren und Behältern, die bei hohen Temperaturen
im Einsatz sind, von Vorteil ist.
[0009] Bei z.B. rotierenden und/oder unterschiedliche Querschnitte aufweisenden Bauteilen
können im Betrieb bei hohen Temperaturen unterschiedliche Materialspannungen auftreten.
Bei solchen Teilen ist es wirtschaftlich, die oben beschriebenen Gefüge- und Zeitstandsparameter
im wesentlichen jedenfalls in den mechanisch hochbeanspruchten Bereichen einzuhalten.
[0010] Die homologe Temperatur ist der Wert aus dem Verhältnis aus einer Temperatur zur
Schmelztemperatur der Legierung jeweils in Grad Kelvin.
[0011] Die Untergrenze der Prüfspannungen bei den Untersuchungen betrug 10 - 25 N/mm².
[0012] Homogene Verteilung der Partikel bedeutet, daß in jedem Volumselement zumindest in
den beim Einsatz höheren mechanischen Beanspruchungen unterliegenden Bereichen der
Werkstücke im wesentlichen die gleiche Anzahl von Teilchen vorhanden ist. Sie können
jedoch räumlich isotrop oder anisotrop verteilt sein.
[0013] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Legierung bei einer
Zusammensetzung von in Gew.% 0,04 - 0,18 C, bis 1 Si, bis 1,5 Mn, 19 - 23 Cr, 30 -
34 Ni, 0,1 - 0,6 Ti, bis 0,6 Al, Rest Fe und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen
bei den Temperaturen ihres späteren Einsatzes, insbesondere bei 750 - 850°C bei Prüfspannungen
von bis zu 150 N/mm² gegenüber den entsprechenden Werten im lösungsgeglühten Zustand
zumindest 3-fache Werte der Standzeit bis zum Bruch und zumindest 5-fache, insbesondere
zumindest 10-fache Werte der Standzeit bis zum Erreichen der 1 %-Kriechdehnung aufweist.
Diese sehr breit einsetzbare Legierung erbringt hinsichtlich der Warmfestigkeitseigenschaften
einen Synergismus auf Basis von Zusammensetzung, Partikelgröße und -dichte.
[0014] Weiters hat sich eine Legierung mit erhöhter Warmfestigkeit als vorteilhaft erwiesen,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie bei einer Zusammensetzung von in Gew.% 0,05
- 0,1 C, 0,5 - 1 Si, 0,5 - 1 Mn, 19 - 23 Cr, 15 - 19 Fe, 1 - 2 Co, 0,5 - 1,5 W, 8
- 10 Mo, Rest Ni und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen bei den Temperaturen
ihres späteren Einsatzes, insbesondere bei 750 - 850°C bei Prüfspannungen von bis
zu 150 N/mm² gegenüber den entsprechenden Werten im lösungsgeglühten Zustand zumindest
3-fache Werte der Standzeit und zumindest 5-fache, insbesondere zumindest 8-fache
Werte der Standzeit bis zur Erreichung der 1 %-Kriechdehnung aufweist. Dieser Werkstoff
ist besonders für Turbinenschaufeln geeignet.
[0015] Es hat sich zu einer hochreproduktiven Erreichung der erfindungsgemäßen vorgesehenen
Struktur als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn nach Erschmelzung in der jeweils
gewünschten Zusammensetzung und Erstarren eine Formegebung zu einer gewünschten Werkstück-Zwischenform
und zumindest ein Lösungsglühvorgang mit nachfolgendem Abkühlen erfolgt, wobei das
Werkstück der Lösungsglühbehandlung, vorzugsweise bei Temperaturen über 900°C, insbesondere
über 1100°C nachfolgend, zumindest einer gegebenenfalls im wesentlichen dessen endgültige
Gestalt und Dimension herbeiführenden, zumindest alle beim späteren Einsatz erhöhter
mechanischer Beanspruchung unterliegender Volumsbereiche, gegebenenfalls im wesentlichen
alle Volumsbereiche des Werkstückes erfassenden Kaltverformung mit einem Gesamtverformungsgrad
im Bereich von mindestens 1 %, insbesondere von 3 bis 10 %, unterworfen wird, wonach
ein Warmauslagern des Werkstückes bei Temperaturen von zumindest 550°C, vorzugsweise
im Bereich zwischen 700 und 950°C, gegebenenfalls bei der für das Werkstück vorgesehenen
Einsatztemperatur, vorzugsweise über einen Zeitraum von mindestens 1 h, erfolgt.
[0016] Es wurde gefunden, daß durch die Kaltverformung nach dem Lösungsglühen innerhalb
des angegebenen Bereiches, wobei im bevorzugten Bereich besonders hohe Sicherheit
bei der Erreichung der für das hohe Eigenschaftsniveau wesent lichen Struktur und
Dichte der Ausscheidungen gewährleistet ist, eine besonders hohe Anzahl bzw. Dichte
von intrakristallinen, Ausscheidungs-Latenz aufweisenden Keimzentren geschaffen und
mit der Warmauslagerbehandlung an praktisch allen diesen Zentren die manifeste Ausbildung
der feindispersen Sekundärausscheidungen veranlaßt wird. Die Kaltverformung kann auf
übliche Weise durch Walzen, Ziehen, Pressen, Pilgern oder dgl. erfolgen. Ganz wesentlich
ist dabei, daß jeweils das Werkstück an den beim Einsatz hoher mechanischer Beanspruchung
ausgesetzten Stellen bzw. insgesamt in allen Volums-Bereichen erfaßt wird, wodurch
sichergestellt ist, daß jedenfalls diese Bereiche oder das Werkstück insgesamt die
wesentlich erhöhte Standzeit aufweist. Es muß also die Gefügeeinstellung durch ganz
gezielt reproduzierbare Verformung erhalten werden. Übliche Richtvorgänge können gegebenenfalls
in verschiedenen Bereichen des einzelnen Werkstückes unterschiedliche Verformungen
bewirken, wobei z.B. nicht von einer Verformung erfaßte Bereiche nur die nach dem
Lösungsglühen vorliegenden Zeitstandseigenschaften aufweisen. Solche Unterschiede
können auch innerhalb der verschiedenen Lose der Werkstücke, z.B. Rohre auftreten.
Somit können also Richtvorgänge zu einer gezielt reproduzierbaren Erhöhung der Warmfestigkeit,
wie sie mit den erfindungegemäßen Legierungen gefertigte Bauteile aufweisen, nichts
beitragen.
[0017] Der Schritt des Warmauslagerns nach dem Einbringen einer hohen Zahl von Versetzungen
in die Kristalle des Werkstoffes mittels der dem Lösungsglühen nachgeschalteten Kaltverformung
ist wesentlich, da durch Wachsen der Teilchen an den Versetzungen eine Sekundär-Ausscheidung
unter definierten Bedingungen gewährleistet ist. Es wird damit in über alle für höhere
Beanspruchung vorgesehene Volumseinheiten des Werkstückes gleichmäßigerweise eine
Fixierung der durch das Kaltverformen eingebrachten Versetzungen in den Körnern
der austenitischen Matrix erreicht, wobei durch diesen im wesentlichen homogenen,
fixierten inneren Spannungszustand an sich eine erhöhte Festigkeit bei Beibehaltung
der Duktilität erreicht wird.
[0018] Wird dieser Schritt des Warmauslagerns weggelassen und der Werkstoff im nach dem
Lösungsglühen kaltverformten Zustand gleich unter Betriebsbedingungen eingesetzt,
besteht infolge der von vornherein einwirkenden, gleichzeitigen mechanischen Belastung
und der Beweglichkeit der nicht durch die erfindungsgemäßen Ausscheidungen blockierten
Versetzungen die Gefahr einer Erholung der Legierung und damit eine wesentliche Verringerung
der Zahl der Keimzentren und der Partikeldichte und damit der Warmfestigkeit.
[0019] Bei z.B. rotierenden und/oder unterschiedliche Querschnitte aufweisenden Bauteilen
können im Betrieb bei hohen Temperaturen unterschiedliche Materialspannungen aufteten.
Bei diesen Bauteilen ist die Variante günstig, die Kaltverformung insbesondere in
die beim späteren Einsatz mechanisch hoch beanspruchten Bereiche einzubringen.
[0020] Typische Zeiten für wirtschaftliches Warmauslagern sind etwa 1 - 48 Stunden.
[0021] Anhand der folgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.
Beispiel 1:
[0023] Aus einem im Lichtbogenofen umgeschmolzenen Block einer Legierung 1 (Tabelle 1) mit
der Zusammensetzung in Gew.% 0,07 C, 20,3 Cr, 31,1 Ni, 0,31 Ti, 0,34 Al, 0,01 N, Rest
Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen wurde Stabmaterial mit einem Durchmesser
von 20 mm gewalzt und dieses bei 1130°C 2 h lang lösungsgeglüht und danach mit 8°C/sec
(Wasser) abgekühlt. Das erhaltene Stabmaterial wurde durch Kaltwalzen unter 150°C
um 4,2 %, 6,2 % und 10 % querschnittsreduziert. Danach erfolgte innerhalb 2 Stunden
Erwärmung auf 800°C, 16-stündiges Halten bei dieser Temperatur und Luft-Abkühlung.
Dem nur lösungsgeglühten und dem unterschiedlich kaltverformten und ausgelagerten
Stabmaterial, dessen austenitische Matrix durch Sekundärausscheidung gebildete Teilchen
mit Größen im Bereich von 10³ - 10⁶ nm³ in einer Dichte von (3 ± 1) x 10¹¹ Teilchen/mm³,
wie auch aus Fig. 11 (4,2 % verformt) ersichtlich, aufwies, wurde Material entnommen
und es wurden Proben mit 5 mm Durchmesser und 50 mm Länge der Prüfung nach DIN 50118
bei verschiedenen Prüfspannungen zwischen 25 und 120 N/mm² bei Temperaturen von 750,
800 und 850°C unterworfen. Die Schaubilder der Figuren 1 bis 6 zeigen die erhaltenen
Ergebnisse der Zeitstandfestigkeit und 1 %-Zeit-Dehngrenze. Anhand des Vergleiches
der Prüfwerte von Proben des Stabmaterials, das keiner Kaltverformung mit nachfolgender
Warmauslagerung (durchgehende Linien) unterworfen wurde, mit solchen (unterbrochene
Linien), welche die erfindungsgemäß vorgesehene Sekundärausscheidungsstruktur aufwiesen,
wird der Effekt dargelegt. Die Kurven zeigen die wesentliche Erhöhung der Standzeit
bis zum Bruch mit einem Faktor von ca. 10 und der 1 %-Zeit-Dehngrenze mit einem Faktor
von ca. 20 der erfindungsgemäß hergestellten Teile gegenüber der Legierung im lösungsgeglühten
Zustand bei verschiede nen Prüftemperaturen.
[0024] Die Bruchdehnung bei 800°C betrug bei dem nur lösungsgeglühten Material 45 % bei
einer Festigkeit von 250 N/mm², bei dem erfindungsgemäßen 47 % bei 261 N/mm². Die
0,2 %-Dehngrenze erhöhte sich bei der erfindungsgemäßen Legierung um 22,6 %.
Beispiel 2:
[0025] Aus Rohrmaterial aus Legierung 2 mit der Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 wurden jeweils
nach dem Lösungsglühen bei einer Temperatur von 1150°C und Abkühlen an Luft ohne weitere
Behandlung und mit einer nachgeschalteten Kaltverformung von 5,5 % Materialquerschnittreduktion
mit anschließender Warmauslagerung bei 800°C über 6 h Rohrstreifenproben entnommen
und bei einer Prüfspannung von 70 N/mm² bei 800°C der Prüfung nach DIN 50118 unterworfen.
[0026] Die Schaubilder der Figuren 7 und 8 zeigen die erhaltenen Ergebnisse der Zeitstandfestigkeit
und 1 %-Zeit-Dehngrenze. Anhand des Vergleiches der Prüfwerte von Streifenproben
des Rohrmateriales, das keiner Kaltverformung mit nachfolgender Warmauslagerung (durchgehende
Linien) unterworfen wurde, mit solchen (unterbrochene Linien), welche die erfindungsgemäß
vorgesehene Sekundärausscheidungsstruktur aufwiesen, wird der vorteilhafte Effekt
dargelegt. Die Kurven zeigen die wesentliche Erhöhung der Standzeit bis zum Bruch
mit einem Faktor von ca. 5 und der 1 %-Zeit-Dehngrenze mit einem Faktor von ca. 13
der erfindungsgemäß hergestellten Teile gegenüber der Legierung im lösungsgeglühten
Zustand bei verschiedenen Prüf temperaturen.
[0027] Die Bruchdehnung bei 800°C betrug bei dem nur lösungsgeglühten Material 57 % bei
einer Festigkeit bei 800°C von 420 N/mm², bei dem erfindungsgemäßen 59 % bei 433 N/mm².
Bei dieser Erprobung wurde eine Erhöhung der 0,2 %-Dehngrenze von 21 % am erfindungsgemäßen
Material festgestellt.
Beispiel 3:
[0028] An geschmiedetem Stabmaterial der Legierung 3 mit der Zusammensetzung gemäß Tabelle
1, wurde nach einer Lösungsglühung bei 1130°C und anschließender Luftabkühlung eine
Kaltverformung von 6,7 % aufgebracht und anschließend bei 800°C 10 Stunden ausgelagert.
Die Prüfung des Zeitstandverhaltens erfolgte bei einer Prüfspannung von 70 N/mm²
bei 800°C nach DIN 50118.
[0029] Die Schaubilder der Figuren 9 und 10 zeigen die erhaltenen Ergebnisse der Zeitstandfestigkeit
und 1 %-Zeit-Dehngrenze. Anhand des Vergleiches der Prüfwerte von Proben des lösungsgeglühten
Schmiedematerials, das keiner Kaltverformung mit nachfolgender Warmauslagerung (durchgehende
Linien) unterworfen wurde, mit solchen (unterbrochene Linien), welche die erfindungsgemäß
vorgesehene Sekundärausscheidungsstruktur aufweisen, wird der vorteilhafte Effekt
dargelgt. Die Kurven zeigen die wesentliche Erhöhung der Standzeit bis zum Bruch
mit einem Faktor von ca. 4 und der 1 %-Zeit-Dehngrenze mit einem Faktor von ca. 10
des erfindungsgemäß hergestellten Materials gegenüber der Legierung im lösungsgeglühten
Zustand bei verschiedenen Prüftemperaturen.
[0030] Die Bruchdehnung bei 800°C betrug bei der nur lösungsgeglühten Legierung 53 % bei
einer Festigkeit bei 800°C von 410 N/mm², bei dem erfindungsgemäßen 53 % bei 429 N/mm².
Bei der erfindungsgemäßen Legierung wurde eine um 21,5 % höhere 0,2 %-Dehngrenze ermittelt.
[0031] Die Tabelle 2 zeigt den jeweils für die Legierungen gefundenen Quotienten von Zeitstandfestigkeit
"verformt" zu "unverformt" (Qs) und von der Standzeit bis zum Erreichen der 1 %-Kriechdehnung
"verformt" zu "unverformt" (Qz) jeweils bei 800°C.
1. Hochwarmfeste auf schmelzmetallurgischem Wege erhaltene, im wesentlichen austenitische
Legierungen bzw. Vormaterial, Halbzeug, Werkstücke, Bauteile oder dgl. aus diesen
Legierungen, die für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen, insbesondere im Bereich
von über 550°C vorgesehen sind, mit mindestens 15 Gew.% Chrom, mindestens 25 Gew.%
Nickel und/oder Kobalt, bis zu 18 Gew.% Molybdän, bis zu 0,15 Gew.% Kohlenstoff und/oder
Stickstoff, sowie karbid- und nitridbildende Elemente und höchstens 60 Gew.% Eisen
und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, gekennzeichnet durch in der austenitischen
Matrix der Legierung zumindest in den beim Einsatz für erhöhte mechanische Beanspruchung
vorgesehenen Volumsbereichen der Werkstücke bzw. Bauteile intrakristallin sekundär
ausgeschiedene Partikel von Karbiden und/oder Nitriden und/oder Karbonitriden mit
einem Einzelteilchenvolumen von 10³ bis 10⁶ nm³ in homogener Verteilung in einer Dichte
von höher als 10¹¹ Teilchen/mm³ und gegenüber den Werten nach einer Lösungsglühbehandlung
bei oberhalb der homologen Temperatur von 0,5 der Legierung liegender Temperatur,
insbesondere bei 800°C, zumindest 2-fache, insbesondere zumindest 4-fache Werte der
Standzeit bis zum Bruch bei Spannungen bis 150 N/mm², sowie zumindest 3-fache, insbesondere
5-fache Werte der Standzeit bis zum Erreichen der 1 %-Kriechdehnung bei Spannungen
bis 150 N/mm² jeweils bei Prüfung nach DIN 50118 sowie erhöhte Werte der Zugfestigkeit,
insbesondere zumindest 20 % erhöhte Werte der 0,2 %-Dehngrenze, bei zumindest gleichbleibender
Duktilität der Legierung.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Zusammensetzung
von in Gew.% 0,04 - 0,10 C, bis 1 Si, bis 1,5 Mn, 19 - 23 Cr, 30 - 34 Ni, 0,1 bis
0,6 Ti, bis 0,6 Al, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen gegenüber
den entsprechenden Werten im lösungsgeglühten Zustand bei Einsatztemperatur, insbesondere
bei 750 - 850°C und einer Spannung von bis zu 150 N/mm² mindestens 3-fache Werte der
Standzeit bis zum Bruch und zumindest 5-fache, insbesondere zumindest 10-fache der
Werte der Standzeit bis Erreichung der 1 %-Kriechdehnung aufweist.
3. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einer Zusammensetzung
von in Gew.% 0,05 - 0,1 C, 0,5 - 1 Si, 0,5 - 1 Mn, 19 - 23 Cr, 15 - 19 Fe, 1 - 2 Co,
0,5 - 1,5 W, 8 - 10 Mo, Rest Ni und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen bei den
Einsatztemperaturen, insbesondere von 750 - 850°C bei Prüfspannungen von bis zu 150
N/mm² gegenüber den entsprechenden Werten im lösungsgeglühten Zustand zumindest 3-fache
Werte der Standzeit bis zum Bruch und zumindest 5-fache, insbesondere zumindest 8-fache
Werte der Standzeit bis zur Erreichung der 1 %-Kriechdehnung aufweist.
4. Verfahren zur Herstellung der hochwarmfesten Legierungen bzw. Werkstücke oder
Bauteile aus denselben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach Erschmelzung in
der jeweils gewünschten Zusammensetzung und Erstarrung eine Formgebung zu einer gewünschten
Vorform eines Werkstückes oder Bauteiles und zumindest ein Lösungsglühvorgang mit
nachfolgender Abkühlung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwerkstück nach
der Lösungsglühbehandlung, vorzugsweise bei Temperaturen über 900°C, insbesondere
über 1100°C, zumindest einem, gegebenenfalls wesentlichen dessen endgültige Gestalt
und Dimension herbeiführenden zumindest die Bereiche des Werkstückes oder Bauteiles,
welche beim späteren Einsatz höheren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind,
im wesentlichen alle Volumsbereiche des Werkstückes oder Bauteile erfassenden Kaltverformung
mit einem Gesamtverformungsgrad im Bereich von mindestens 1 %, insbesondere von 3
- 10 %, unterworfen wird, wonach ein Warmauslagern des Werkstückes bzw. des Bauteiles
bei Temperaturen von zumindest 550°C, vorzugsweise im Bereich zwischen 700 und 950°C,
gegebenenfalls bei einer beim späteren Einsatz des Werkstückes bzw. Bauteiles vorgesehenen
Temperatur, vorzugsweise über einen Zeitraum von mindestens 1 Stunde erfolgt.