Was ist eine Hochtemperaturlegierung?
Hochtemperaturlegierungen sind Metallwerkstoffe auf der Basis von Eisen, Nickel und Kobalt, die über einen längeren Zeitraum bei Temperaturen über 600 °C und unter bestimmten Belastungen eingesetzt werden können. Sie zeichnen sich durch eine hervorragende Festigkeit bei hohen Temperaturen, Oxidationsbeständigkeit, thermische Korrosionsbeständigkeit, gute Ermüdungsfestigkeit und Bruchzähigkeit aus und werden daher auch als „Superlegierungen” bezeichnet.
Leistungsmerkmale von Hochtemperaturlegierungen
- Hervorragende Hochtemperaturleistung: Behält auch bei hohen Temperaturen eine hohe Festigkeit und gute mechanische Eigenschaften.
- Gute Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit: hervorragende Leistung in Umgebungen mit hoher Temperatur, Oxidation und Korrosion.
- Hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer: Kann unter extremen Bedingungen eine stabile Leistung aufrechterhalten und die Lebensdauer der Geräte verlängern.
- Gute Ermüdungsfestigkeit und Bruchzähigkeit: hervorragende Leistung unter zyklischer Belastung und Stoßbelastung.
Gängige Hochtemperaturlegierungen und chemische Zusammensetzungen
The following are the main features of several commonly used high-temperature alloy grades:
GH4169
- Hauptmerkmale:
Niederschlagverfestigte Nickelbasis-Hochtemperaturlegierung, ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit.
Hervorragende Leistung im Temperaturbereich von -253 °C bis 700 °C, und die Streckgrenze unter 650 °C ist die höchste unter den verformbaren Hochtemperaturlegierungen.
Gute Ermüdungsbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit sowie gute Verarbeitungs- und Schweißeigenschaften. - Anwendungsbereiche: Flugzeugtriebwerke, Kernenergie, Erdölindustrie, zur Herstellung von Turbinenschaufeln, Brennkammern usw.
GH3030
- Hauptmerkmale:
Nickelbasierte Hochtemperaturlegierung, ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen.
Beibehaltung guter mechanischer Eigenschaften unter 800 °C, und ein hoher Chromgehalt verbessert die Oxidationsbeständigkeit der Legierung.
Gute thermische Ermüdungsbeständigkeit und Kaltumformbarkeit, kann zur Herstellung verschiedener kaltgewalzter dünner Bleche, Rohre, Drähte und anderer umgeformter Produkte verwendet werden. - Anwendungsbereiche: Luft- und Raumfahrt, Petrochemie, Kernenergie und petrochemische Anlagen, zur Herstellung von Hochtemperaturkomponenten wie Turbinenschaufeln, Brennkammern usw.
GH3039
- Hauptmerkmale:
Nickelbasierte Hochtemperaturlegierung, ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit.
Die Zugfestigkeit beträgt 650 MPa bei 850 °C, und die Oxidationsgewichtszunahme beträgt nur 2–3 mg/cm² nach mehr als 100 Stunden Dauerbetrieb bei 1000 °C.
Gute Kaltumformbarkeit und Schweißbarkeit, geeignet für Teile von Verbrennungskammern und Nachbrennern in Flugzeugtriebwerken für den Langzeiteinsatz unter 850 °C. - Anwendungsbereiche: Flugzeugtriebwerke, Gasturbinen, zur Herstellung von Turbinenschaufeln, Leitschaufeln usw.
GH3044
- Hauptmerkmale:
Nickelbasierte Hochtemperaturlegierung, ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Heißkorrosionsbeständigkeit.
Die Zugfestigkeit bei 1000 °C kann 650 MPa erreichen, und die Kriechbruchfestigkeit bei 850 °C beträgt 400 MPa.
Die Oxidationsbeständigkeit in einer Hochtemperatur-Oxidationsumgebung ist sehr gut, und die Dicke der Oxidschicht bei 1000 °C beträgt nur etwa 10 μm. - Anwendungsbereiche: Flugzeugtriebwerke, Gasturbinen, Kernreaktoren, zur Herstellung von Hochtemperaturkomponenten wie Turbinenscheiben, Brennkammern usw.
| Element / Legierungsbezeichnung | GH4169 (Inconel 718) | GH3030 | GH3039 | GH3044 |
| Ni: | 50 – 55% | 45 – 50% | 48 – 53% | >55% |
| Cr: | 17 – 21% | 20% | 19 – 22% | 18 – 21% |
| Fe: | 5 – 10% | 15% | – | – |
| Mo: | 2.8 – 3.3% | – | 2.8 – 3.3% | 4 – 5% |
| Nb: | 4.75 – 5.50% | – | – | – |
| Ti: | 0.65 – 1.15% | 2% | 1.8 – 2.2% | 0.3 – 0.5% |
| Al: | 0.20 – 0.80% | 3% | 0.80% | 0.2 – 0.5% |
| C : | ≤0.08% | ≤0.12% | ≤0.08% | – |
| P : | ≤0.015% | ≤0.02% | ≤0.015% | ≤0.02% |
| S : | ≤0.01% | ≤0.015% | ≤0.01% | ≤0.015% |
| Co: | – | 10% | 12% | 12 – 15% |
| Mn: | ≤0.35% | ≤0.7% | ≤0.5% | ≤0.5% |
| Si: | ≤0.35% | ≤0.8% | ≤0.5% | ≤0.5% |
| Cu: | ≤0.3% | – | – | – |
| W : | – | – | – | 3 – 4% |
GH4169
GH3030
GH3039
GH3044
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