本發(fā)明涉及鎳-鉻-鐵-鈦-鋁-鍛造合金，所述合金具有極好的耐磨性同時(shí)良好的耐蠕變性、良好的耐高溫腐蝕性和良好的可加工性。

具有不同的鎳含量、鉻含量、鈦含量和鋁含量的硬化的鎳-鉻-鈦-鋁-奧氏體合金長(zhǎng)期以來(lái)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放閥。所述用途需要良好的耐磨性、良好的耐熱性/耐蠕變性、良好的耐疲勞性以及良好的耐高溫腐蝕性(特別是在廢氣中)。

對(duì)于排放閥，dinen10090特別提到了奧氏體合金，在該標(biāo)準(zhǔn)中提到的所有合金中，鎳合金2.4955和2.4952(nicr20tial)具有最高的耐熱性和蠕變強(qiáng)度。表1顯示了dinen10090中提到的鎳合金的組成，表2至4顯示了拉伸強(qiáng)度、0.2％伸長(zhǎng)極限和1000小時(shí)之后的蠕變強(qiáng)度的參考值。

dinen10090中提到了兩種高鎳含量的合金：

a)nife25cr20nbti，具有0.05-0.10％的c、最多1.0％的si、最多1.0％的mn、最多0.030％的p、最多0.015％的s、18.00至21.00％的cr、23.00至28.00％的fe、0.30至1.00％的al、1.00至2.00％的ti、1.00至2.00％的nb+ta、最多0.008％的b，剩余為ni。

b)nicr20tial，具有0.05-0.10％的c、最多1.0％的si、最多1.0％的mn、最多0.020％的p、最多0.015％的s、18.00至21.00％的cr、最多3％的fe、1.00-1.80％的al、1.80至2.70％的ti、最多0.2％的cu、最多2.0％的co、最多0.008％的b，剩余為ni。

相比于nife25cr20nbti，nicr20tial在高溫下具有明顯更高的拉伸強(qiáng)度、0.2％伸長(zhǎng)極限和蠕變強(qiáng)度。

ep0639654a2公開(kāi)了鐵鎳-鉻合金，所述合金(用重量％表示)由如下組成：至多0.15％的c、至多1.0％的si、至多3.0％的mn、30至49％的ni、10至18％的cr、1.6至3.0％的al、總含量為1.5至8.0％的一種或多種選自iva至va族的元素，剩余為fe和不可避免的雜質(zhì)，其中al為不可缺少的添加元素并且一種或多種選自上述iva至va族的元素用原子％表示必須滿足下式：

0.45≤al/(al+ti+zr+hf+v+nb+ta)≤0.75

wo2008/007190a2公開(kāi)了一種耐磨合金，所述合金(用重量％表示)由如下組成：0.15至0.35％的c、至多1.0％的si、至多1.0％的mn、>25至<40％的ni、15至25％的cr、至多0.5％的mo、至多0.5％的w、>1.6至3.5％的al、總共>1.1％至3％的nb加ta、至多0.015的％b，剩余為fe和不可避免的雜質(zhì)，其中mo+0.5w≤0.75％；ti+nb≥4.5％并且13≤(ti+nb)/c≤50。所述合金特別用于制備內(nèi)燃機(jī)的排放閥。所述合金的良好的耐磨性源自由于高碳含量形成的高的初生碳化物含量。然而在以鍛造合金的方式制備合金時(shí)，高的初生碳化物含量造成加工問(wèn)題。

對(duì)于提到的所有合金，在500℃至900℃范圍內(nèi)的耐熱性或耐蠕變性源自鋁、鈦和/或鈮(或其它元素例如ta……)的加入，這造成γ'和/或γ"相的析出。此外，還通過(guò)高含量的固溶體凝固元素(例如鉻、鋁、硅、鉬和鎢)以及高碳含量改進(jìn)耐熱性或耐蠕變性。

對(duì)于耐高溫腐蝕性需要注意，具有約20％鉻含量的合金形成保護(hù)材料的氧化鉻層(cr2o3)。在應(yīng)用領(lǐng)域中的使用過(guò)程中，鉻含量緩慢消耗從而形成保護(hù)層。因此通過(guò)更高的鉻含量改進(jìn)材料的壽命，因?yàn)樾纬杀Ｗo(hù)層的元素鉻的更高含量推遲時(shí)間點(diǎn)，在所述時(shí)間點(diǎn)cr含量低于臨界極限并且形成除了cr2o3之外的其它氧化物，例如含鐵氧化物和含鎳氧化物。

為了特別是在熱成形中加工合金，需要在進(jìn)行熱成形的溫度下不形成使材料劇烈凝固的相(例如γ'或γ"相)，因此在熱成形中造成裂紋形成。同時(shí)溫度必須足夠低于合金的固相線溫度，從而避免合金中的初熔。

本發(fā)明所基于的目的是設(shè)計(jì)鎳-鉻-鍛造合金，所述合金具有

比nicr20tial更好的耐磨性

與nicr20tial相似的良好的耐熱性/耐蠕變性

與nicr20tial同樣好的耐腐蝕性

與nicr20tial相似的良好的可加工性。

所述合金還應(yīng)當(dāng)成本低廉。

通過(guò)硬化的鎳-鉻-鐵-鈦-鋁-鍛造合金實(shí)現(xiàn)所述目的，所述合金具有極好的耐磨性同時(shí)良好的耐蠕變性、良好的耐高溫腐蝕性和良好的可加工性，具有(用質(zhì)量％表示)>18至31％的鉻、1.0至3.0％的鈦、0.6至2.0％的鋁、>3.0至40％的鐵、0.005至0.10％的碳、0.0005至0.050％的氮、0.0005至0.030％的磷、最多0.010％的硫、最多0.020％的氧、最多0.70％的硅、最多2.0％的錳、最多0.05％的鎂、最多0.05％的鉀、最多2.0％的鉬、最多2.0％的鎢、最多0.5％的鈮、最多0.5％的銅、最多0.5％的釩、任選0至15％的co、任選0至0.20％的zr、任選0.0001至0.008％的硼，剩余為鎳和由方法造成的常見(jiàn)雜質(zhì)，其中鎳含量大于35％，其中必須滿足如下關(guān)系：

cr+fe+co≥25％(1)

從而實(shí)現(xiàn)良好的耐磨性，和

fh≥0(2a)

其中fh＝6.49+3.88ti+1.36al-0.301fe+(0.759-0.0209co)co-0.428cr-28.2c(2)

從而獲得在較高的溫度下足夠的強(qiáng)度，其中ti、al、fe、co、cr和c為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度并且fh用％表示。

本發(fā)明的主題的優(yōu)選實(shí)施方案取自從屬權(quán)利要求。

元素鉻的變化范圍在>18和31％之間，其中優(yōu)選的范圍可以如下調(diào)整：

->18至26％,

->18至25％,

-19至24％,

-19至22％。

鈦含量在1.0和3.0％之間。優(yōu)選地，合金中的ti可以在如下變化范圍內(nèi)調(diào)整：

-1.5-3.0％，

-1.8-3.0％，

-2.0-3.0％，

-2.2-3.0％

-2.2-2.8％。

鋁含量在0.6和2.0％之間，其中在此也根據(jù)合金的使用領(lǐng)域，優(yōu)選的鋁含量可以如下調(diào)整：

-0.9至2.0％，

-1.0至2.0％，

-1.2至2.0％。

鐵含量在>3.0和40％之間，其中取決于應(yīng)用領(lǐng)域，優(yōu)選的含量可以在如下變化范圍內(nèi)調(diào)整：

->3.0-35％，

-6.0-35％，

-7.0-35％，

-8.0-35％，

-8.0-20％，

-8.0-15％，

->11-15％。

合金包含0.005至0.10％的碳。優(yōu)選地，合金中的碳可以在如下變化范圍內(nèi)調(diào)整：

-0.01-0.10％，

-0.02-0.10％，

-0.04-0.10％，

-0.04-0.08％。

同樣情況以相同方式適用于含量在0.0005和0.05％之間的元素氮。優(yōu)選的含量可以如下給定：

-0.001-0.05％，

-0.001-0.04％，

-0.001-0.03％，

-0.001-0.02％，

-0.001-0.01％。

合金還以在0.0005和0.030％之間的含量包含磷。優(yōu)選的含量可以如下給定：

-0.001-0.030％，

-0.001-0.020％。

合金中的元素硫如下給定：

-最多0.010％的硫。

合金中包含的元素氧的含量為最多0.020％。優(yōu)選的其它含量可以如下給定：

-最多0.010％，

-最多0.008％，

-最多0.004％。

合金中包含的元素si的含量為最多0.70％。優(yōu)選的其它含量可以如下給定：

-最多0.50％，

-最多0.20％，

-最多0.10％。

合金中還包含含量為最多2.0％的元素mn。優(yōu)選的其它含量可以如下給定：

-最多0.60％，

-最多0.20％，

-最多0.10％。

合金中包含的元素mg的含量為最多0.05％。優(yōu)選的其它含量可以如下給定：

-最多0.04％，

-最多0.03％，

-最多0.02％，

-最多0.01％。

合金中包含的元素ca的含量為最多0.05％。優(yōu)選的其它含量可以如下給定：

-最多0.04％，

-最多0.03％，

-最多0.02％，

-最多0.01％。

合金中包含的元素鈮的含量為最多0.5％。優(yōu)選的其它含量可以如下給定：

-最多0.20％，

-最多0.10％，

-最多0.05％。

鉬和鎢以各自最多2.0％的含量單獨(dú)或組合包含在合金中。優(yōu)選的其它含量可以如下給定：

-最多1.0％的mo，

-最多1.0％的w，

-≤0.50％的mo，

-≤0.50％的w，

-≤0.10％的mo，

-≤0.10％的w，

-≤0.05％的mo，

-≤0.05％的w。

合金中還可以包含最多0.5％的cu。銅含量還可以如下限制：

-≤0.10％的cu，

-≤0.05％的cu，

-≤0.015％的cu，

合金中還可以包含最多0.5％的釩。

合金還可以任選包含在0.0至15.0％之間的鈷，所述鈷還可以如下限制：

->0.0至12.0％，

->0.0至10.0％，

->0.0至8.0％，

->0.0至7.0％，

->0.0至5.0％，

->0.0至2.0％。

合金還可以任選包含在0.0和0.20％之間的鋯，所述鋯還可以如下限制：

-0.01-0.20％，

-0.01-0.15％，

-0.01-<0.10％。

合金中還可以任選包含在0.0001-0.008％之間的硼。優(yōu)選的其它含量可以如下給定：

-0.0005-0.006％，

-0.0005-0.004％。

鎳含量應(yīng)當(dāng)高于35％。優(yōu)選的含量可以如下給定：

->40％，

->45％，

->50％，

->55％。

在cr和fe和co之間必須滿足如下關(guān)系，從而獲得合金的足夠的耐磨性：

cr+fe+co≥25％(1)

其中cr、fe和co為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度。

優(yōu)選的其它范圍可以如下調(diào)整

cr+fe+co≥26％(1a)

cr+fe+co≥27％(1b)

cr+fe+co≥28％(1c)

cr+fe+co≥29％(1d)

在ti、al、fe、co、cr和c之間必須滿足如下關(guān)系，從而獲得高溫下足夠高的強(qiáng)度：

fh≥0(2a)

fh＝6.49+3.88ti+1.36al-0.301fe+(0.759-0.0209co)co-0.428cr-28.2c(2)

其中ti、al、fe、co、cr和c為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度并且fh用％表示。

優(yōu)選的范圍可以如下調(diào)整

fh≥1％(2b)

fh≥3％(2c)

fh≥4％(2d)

fh≥5％(2e)

fh≥6％(2f)

合金中在cr、mo、w、fe、co、ti、al和nb之間可以任選滿足如下關(guān)系從而獲得足夠的可加工性：

fver≤7(3a)

其中fver＝32.77+0.5932cr+0.3642mo+0.513w+(0.3123-0.0076fe)fe+(0.3351-0.003745co-0.0109fe)co+40.67ti*al+33.28al²-13.6tial²-22.99ti-92.7al+2.94nb(3)

其中cr、mo、w、fe、co、ti、al和nb為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度并且fver用％表示。優(yōu)選的范圍可以如下調(diào)整

fver＝≤5％(3b)

fver＝≤3％(3c)

fver＝≤0％(3d)

任選地可以在合金中以0.0至0.20％的含量調(diào)整元素釔。優(yōu)選地，合金中的y可以在如下變化范圍內(nèi)調(diào)整：

-0.01-0.20％

-0.01-0.15％

-0.01-0.10％

-0.01-0.08％

-0.01-<0.045％。

任選地可以在合金中以0.0至0.20％的含量調(diào)整元素鑭。優(yōu)選地，合金中的la可以在如下變化范圍內(nèi)調(diào)整：

-0.001-0.20％

-0.001-0.15％

-0.001-0.10％

-0.001-0.08％

-0.001-0.04％。

-0.01-0.04％。

任選地可以在合金中以0.0至0.20％的含量調(diào)整元素ce。優(yōu)選地，合金中的ce可以在如下變化范圍內(nèi)調(diào)整：

-0.001-0.20％

-0.001-0.15％

-0.001-0.10％

-0.001-0.08％

-0.001-0.04％

-0.01-0.04％。

任選地，在同時(shí)加入ce和la時(shí)也可以以0.0至0.20％的含量使用鈰混合金屬。優(yōu)選地，合金中的鈰混合金屬可以在如下變化范圍內(nèi)調(diào)整：

-0.001-0.20％

-0.001-0.15％

-0.001-0.10％

-0.001-0.08％

-0.001-0.04％

-0.01-0.04％。

任選地，合金中也可以包含0.0至0.20％的鉿。優(yōu)選的范圍可以如下給定：

-0.001-0.20％

-0.001-0.15％

-0.001-0.10％

-0.001-0.08％

-0.001-0.04％

-0.01-0.04％。

任選地，合金中也可以包含0.0至0.60％的鉭。

-0.001-0.60％

-0.001-0.40％

-0.001-0.20％

-0.001-0.15％

-0.001-0.10％

-0.001-0.08％

-0.001-0.04％

-0.01-0.04％。

最后，作為雜質(zhì)的元素鉛、鋅和錫的含量可以如下給定：

-最多0.002％的pb

-最多0.002％的zn

-最多0.002％的sn。

根據(jù)本發(fā)明的合金優(yōu)選在真空感應(yīng)爐(vim)中熔融，但是也可以開(kāi)放熔融，然后在vod或vlf裝置中處理。在鑄造成塊或任選連續(xù)鑄造料之后，合金任選在600℃和1100℃之間的溫度下任選在保護(hù)氣體(例如氬氣或氫氣)中退火0.1小時(shí)(h)至100小時(shí)，然后在空氣或移動(dòng)退火氣氛中冷卻。然后通過(guò)var或esu進(jìn)行再熔化，然后任選通過(guò)var或esu進(jìn)行第二次再熔化過(guò)程。然后任選在900℃和1270℃之間的溫度下使塊退火0.1至70小時(shí)，然后熱成形，并且任選在900℃和1270℃之間進(jìn)行一次或多次中間退火0.05至70小時(shí)。熱成形可以例如通過(guò)鍛壓或熱軋進(jìn)行。期間和/或結(jié)束時(shí)，材料表面可以在整個(gè)過(guò)程中任選(也可以多次)進(jìn)行化學(xué)(例如通過(guò)酸洗)和/或機(jī)械(例如切削，通過(guò)噴砂或通過(guò)打磨)蝕刻從而清洗。熱成形過(guò)程可以這樣進(jìn)行，使得半成品在此之后已經(jīng)以在5和100μm之間，優(yōu)選在5和40μm之間的粒徑再結(jié)晶。然后任選在700℃至1270℃的溫度范圍內(nèi)任選在保護(hù)氣體(例如氬氣或氫氣)中在移動(dòng)退火氣氛或水浴中進(jìn)行固溶退火0.1分鐘至70小時(shí)，然后進(jìn)行空氣冷卻。熱成形結(jié)束之后，可以任選在期望的半成品模具中進(jìn)行變形程度高達(dá)98％的冷成形(例如軋制、拉制、錘制、沖制、擠制)，任選在保護(hù)氣體(例如氬氣或氫氣)中任選在700℃和1270℃之間在移動(dòng)退火氣氛或水浴中進(jìn)行中間退火0.1分鐘至70小時(shí)，然后進(jìn)行空氣冷卻。任選地，可以在冷成形過(guò)程期間和/或在最后一次退火之后對(duì)材料表面進(jìn)行化學(xué)和/或機(jī)械(例如噴砂、打磨、車削、刮刻、梳理)清洗。

通過(guò)在600℃和900℃之間硬化退火0.1至300小時(shí)，然后進(jìn)行空氣冷卻和/或爐內(nèi)冷卻，根據(jù)本發(fā)明的合金或由其制得的部件實(shí)現(xiàn)最終性能。通過(guò)所述硬化退火，根據(jù)本發(fā)明的合金通過(guò)析出微細(xì)分布的γ'相而硬化。替代性地，也可以進(jìn)行兩步退火，其中第一次退火在800℃至900℃的范圍內(nèi)進(jìn)行0.1至300小時(shí)然后進(jìn)行空氣冷卻和/或爐內(nèi)冷卻，第二次退火在600℃和800℃之間進(jìn)行0.1至300小時(shí)然后進(jìn)行空氣冷卻。

根據(jù)本發(fā)明的合金可以良好地以產(chǎn)品形式帶、板、絲、桿、縱向焊縫管和無(wú)焊縫管進(jìn)行制備和使用。這些產(chǎn)品形式以3μm至600μm的平均粒徑制得。優(yōu)選的范圍在5μm和70μm之間，特別是在5和40μm之間。

根據(jù)本發(fā)明的合金可以通過(guò)鍛壓、鐓鍛、熱擠壓、熱軋等過(guò)程良好加工。通過(guò)所述方法可以制備特別是例如閥、空心閥或螺栓的構(gòu)件。

根據(jù)本發(fā)明的合金應(yīng)當(dāng)優(yōu)選用于閥的領(lǐng)域，特別是內(nèi)燃機(jī)的排放閥。但是也有可能用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的構(gòu)件，用作緊固螺栓，用于彈簧和用于渦輪增壓器。

由根據(jù)本發(fā)明的合金制得的部件(特別是例如閥或閥支承面)可以經(jīng)受其它表面處理(例如滲氮)從而進(jìn)一步升高耐磨性。

進(jìn)行的測(cè)試：

為了測(cè)量耐磨性，在銷(銷釘)盤試驗(yàn)臺(tái)(optimolsrviv摩擦計(jì))上進(jìn)行震蕩干滑磨損測(cè)試。半球形鏡面拋光的銷釘?shù)陌霃綖?mm。銷釘由待測(cè)試材料制得。盤由鑄鐵組成，所述鑄鐵在奧氏體碳化物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)具有包括二次碳化物的經(jīng)回火馬氏體基質(zhì)并且具有如下組成(c≈1.5％、cr≈6％、s≈0.1％、mn≈1％、mo≈9％、si≈1.5％、v≈3％，剩余為fe)。以20n的負(fù)載以一毫米的滑動(dòng)路徑、20hz的頻率和約45％的空氣濕度在不同溫度下進(jìn)行試驗(yàn)。摩擦計(jì)和測(cè)試程序的細(xì)節(jié)描述于c.rynio，h.hattendorf，j.h.-g.lüdecke，g.eggeier，mat.-wiss.u.werkstofftech.44(2013)，825。在測(cè)試的過(guò)程中連續(xù)測(cè)量摩擦系數(shù)，銷在盤的方向上的線性位移(作為銷和盤的線性總磨損的量度)和銷與盤之間的接觸電阻。用2種不同的力測(cè)模式進(jìn)行測(cè)試，在下文中用(a)或(n)表示。它們獲得的結(jié)果在定量方面略有不同，但是在定性方面相似。力測(cè)模式(n)更精確。測(cè)試結(jié)束之后測(cè)量銷的體積損失并且用作銷的材料的耐磨性的評(píng)級(jí)量度。

耐熱性在根據(jù)dineniso6892-2的熱拉伸試驗(yàn)中確定。在此確定伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2和拉伸強(qiáng)度rm：在直徑為6mm的圓形樣本上在測(cè)量區(qū)域和30mm的初始測(cè)量長(zhǎng)度l0上進(jìn)行試驗(yàn)。垂直于半成品的變形方向進(jìn)行取樣。變形速度在rp0.2的情況下為8.3310^-51/s(0.5％/min)，在rm的情況下為8.3310^-41/s(5％/min)。

在室溫下將樣本裝入拉伸試驗(yàn)機(jī)，在不用拉力負(fù)載的情況下加熱至期望的溫度。在達(dá)到試驗(yàn)溫度之后，在沒(méi)有負(fù)載的情況下保持樣本1小時(shí)(600℃)或2小時(shí)(700℃至1100℃)用于溫度補(bǔ)償。然后用拉力使樣本負(fù)載，從而維持期望的伸長(zhǎng)速度，并且開(kāi)始試驗(yàn)。

材料的耐蠕變性隨著增加的耐熱性而改進(jìn)。因此耐熱性也用于評(píng)估不同材料的耐蠕變性。更高溫度下的耐腐蝕性在800℃的氧化測(cè)試中在空氣中確定，其中試驗(yàn)每96小時(shí)中斷一次并且確定由于氧化而造成的樣本的質(zhì)量變化。在試驗(yàn)中將樣本放置在陶瓷坩堝中，從而接住任選剝落的氧化物，并且可以通過(guò)稱重包含氧化物的坩堝確定剝落的氧化物的質(zhì)量。剝落的氧化物的質(zhì)量和樣本的質(zhì)量變化的總和為樣本的總質(zhì)量變化。比質(zhì)量變化是基于樣本表面積的質(zhì)量變化。在下文中提及的mnetto表示剝落氧化物的比凈質(zhì)量變化，mbrutto表示剝落氧化物的比總質(zhì)量變化，mspall表示剝落氧化物的比質(zhì)量變化。試驗(yàn)在厚度為約5mm的樣本上進(jìn)行。每個(gè)批次放置3個(gè)樣本，給出的值為這3個(gè)樣本的平均值。

用thermotech的程序jmatpro計(jì)算不同的合金變體在平衡時(shí)出現(xiàn)的相。使用thermotech的鎳基合金數(shù)據(jù)庫(kù)ttni7作為計(jì)算的基本數(shù)據(jù)。由此確定在使用范圍內(nèi)其形成使材料變脆的相。此外確定例如不發(fā)生熱成形的溫度范圍，因?yàn)樵谠摐囟确秶鷥?nèi)形成使材料劇烈凝固并且因此在熱成形時(shí)造成裂紋形成的相。為了特別是在熱成形(例如熱軋制、鍛壓、鐓鍛、熱擠壓等過(guò)程)時(shí)的良好的可加工性，必須提供不形成所述相的足夠大的溫度范圍。

性能說(shuō)明

根據(jù)目的，根據(jù)本發(fā)明的合金應(yīng)當(dāng)具有如下性能：

比nicr20tial更好的耐磨性

與nicr20tial相似的良好的耐熱性/耐蠕變性

與nicr20tial至少同樣良好的耐腐蝕性

與nicr20tial相似的良好的可加工性

所述合金還應(yīng)當(dāng)成本低廉。

耐磨性

所述新材料應(yīng)當(dāng)具有比參照合金nicr20tial更好的耐磨性。除了所述材料之外還測(cè)試stellite6用于對(duì)比。stellite6為具有碳化鎢網(wǎng)絡(luò)的高耐磨性鈷基鑄造合金并且由如下組成：約28％的cr、1％的si、2％的fe、6％的w、1.2％的c，剩余為co，但是由于其高碳化鎢含量必須直接鑄造成希望的形狀。stellite6由于其碳化鎢網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)438hv30的極高硬度，這對(duì)于磨損來(lái)說(shuō)是非常有利的。根據(jù)本發(fā)明的合金“e”應(yīng)當(dāng)盡可能地接近stellite6的體積損失。目的特別是減少600和800℃之間的高溫磨損，600和800℃之間為例如用作排放閥的相關(guān)溫度范圍。因此根據(jù)本發(fā)明的合金“e”應(yīng)當(dāng)特別符合如下標(biāo)準(zhǔn)：

在600℃或800℃下，體積損失的平均值(合金“e”)≤0.50x體積損失的平均值(參照nicr20tial)(4a)

在磨損的“低溫范圍”內(nèi)體積損失不允許不成比例地增加。因此應(yīng)當(dāng)額外符合如下標(biāo)準(zhǔn)：

在25℃和300℃下，體積損失的平均值(合金“e”)≤1.30x體積損失的平均值(參照nicr20tial)(4b)

如果在測(cè)量系列中既可獲得nicr20tial的大規(guī)模批次的體積損失又可獲得參照實(shí)驗(yàn)室批次的體積損失，這兩個(gè)批次的平均值都在不等式(4a)或(4b)中進(jìn)行研究。

耐熱性/耐蠕變性

表3顯示了硬化狀態(tài)下的nicr20tial在500和800℃之間的溫度下的0.2％伸長(zhǎng)極限的分散帶的下端，表2顯示了拉伸強(qiáng)度的分散帶的下端。

新合金在600℃下的0.2％伸長(zhǎng)極限應(yīng)當(dāng)至少落入該數(shù)值范圍內(nèi)，或者在800℃下的0.2％伸長(zhǎng)極限應(yīng)當(dāng)比該數(shù)值范圍低不超過(guò)50mpa，從而獲得足夠的強(qiáng)度。即應(yīng)當(dāng)特別實(shí)現(xiàn)如下值：

600℃：伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2≥650mpa(5a)

800℃：伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2≥390mpa(5b)

當(dāng)ti、al、fe、co、cr和c之間滿足如下關(guān)系時(shí)，特別滿足上述情況：

fh≥0(2a)

其中fh＝6.49+3.88ti+1.36al-0.301fe+(0.759-0.0209co)co-0.428cr-28.2c(2)

其中ti、al、fe、co、cr和c為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度并且fh用％表示。

耐腐蝕性：

根據(jù)本發(fā)明的合金應(yīng)當(dāng)具有與nicr20tial相似的空氣中的耐腐蝕性。

可加工性

對(duì)于鎳-鉻-鐵-鈦-鋁合金，在500℃至900℃范圍內(nèi)的耐熱性或耐蠕變性源自鋁、鈦和/或鈮的加入，這造成γ'和/或γ"相的析出。當(dāng)在所述相的析出范圍內(nèi)進(jìn)行所述合金的熱成形時(shí)，存在裂紋形成的風(fēng)險(xiǎn)。因此熱成形應(yīng)當(dāng)優(yōu)選在所述相的固相線溫度τsγ'(或τsγ”)以上進(jìn)行。為了提供足夠的熱成形溫度范圍，固相線溫度τsγ'(或τsγ”)應(yīng)當(dāng)小于1020℃。

當(dāng)cr、mo、w、fe、co、ti、al和nb之間滿足如下關(guān)系時(shí)，特別滿足上述情況：

fver≤7(3a)

fver＝32.77+0.5932cr+0.3642mo+0.513w+(0.3123-0.0076fe)fe+(0.3351-0.003745co-0.0109fe)co+40.67ti*al+33.28al²-13.6tial²-22.99ti-92.7al+2.94nb(3)

其中cr、mo、w、fe、co、ti、al和nb為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度并且fver用％表示。

實(shí)施例：

制備：

表5a和5b顯示了以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模熔融的批次以及一些用于對(duì)比的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的大規(guī)模熔融的批次(nicr20tial)的分析。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的批次用t表示，根據(jù)本發(fā)明的批次用e表示。以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模熔融的批次用l表示，大規(guī)模熔融的批次用g表示。批次250212為nicr20tial，但是作為實(shí)驗(yàn)室批次熔融并且充當(dāng)參照。

在表5a和b中的以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模在真空中熔融的合金的塊在1100℃和1250℃之間退火0.1至70小時(shí)并且通過(guò)熱軋制并且在1100℃和1250℃之間進(jìn)一步中間退火0.1至1小時(shí)從而熱軋制成13mm或6mm的最終厚度。熱軋制過(guò)程中的溫度走向使得板再結(jié)晶。從所述板制得測(cè)量所需的樣本。

大規(guī)模熔融的對(duì)比批次通過(guò)vim熔融并且鑄造成塊。所述塊通過(guò)esu再熔融。所述塊在1100℃和1250℃之間任選在保護(hù)氣體(例如氬氣或氫氣)中在移動(dòng)退火氣氛或水浴中退火0.1分鐘至70小時(shí)，然后在空氣中冷卻，并且通過(guò)熱軋制并且在1100℃和1250℃之間進(jìn)一步中間退火0.1至20小時(shí)從而熱軋制成17和40mm之間的最終直徑。熱軋制過(guò)程中的溫度走向使得板再結(jié)晶。所有合金變體通常具有21至52μm的粒徑(參見(jiàn)表6)。

制備樣本之后通過(guò)在850℃下退火4小時(shí)/空氣冷卻，然后在700℃下退火16小時(shí)/空氣冷卻，從而使樣本硬化：

表6顯示了在硬化退火之前和之后的維氏硬度hv30。除了批次250330之外的所有合金的硬化狀態(tài)下的硬度hv30在366至416的范圍內(nèi)。批次250330具有346hv30的略低硬度。

對(duì)于表5a和5b中的實(shí)施例批次，對(duì)比如下性能：

借助于滑動(dòng)磨損測(cè)試的耐磨性

借助于熱拉伸試驗(yàn)的耐熱性/耐蠕變性

借助于氧化測(cè)試的耐腐蝕性

使用相位計(jì)算的可加工性

在這些觀察中注意成本效率。

耐磨性

在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的合金和不同的實(shí)驗(yàn)室熔體上在25℃、300℃、600℃和800℃下進(jìn)行磨損測(cè)試。大多試驗(yàn)重復(fù)多次。然后確定平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

表7中給出了進(jìn)行的測(cè)量的平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。在單個(gè)值的情況下，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)偏差。表7中在合金一欄大致描述了批次的組成以便了解。此外，最后一行記載了通過(guò)針對(duì)600℃或800℃的不等式(4a)和針對(duì)25℃和300℃的不等式(4b)獲得的根據(jù)本發(fā)明的合金的體積損失的最大值

圖1顯示了以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz和力測(cè)模式(a)測(cè)量的由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的nicr20tial批次320776制成的銷的體積損失隨測(cè)試溫度的變化。在25和300℃下進(jìn)行試驗(yàn)1小時(shí)，在600和800℃下進(jìn)行試驗(yàn)10小時(shí)。在600℃之前，體積損失隨著溫度劇烈減小，即耐磨性在更高的溫度下顯著改進(jìn)。在600和800℃之間的高溫范圍內(nèi)顯示出相對(duì)較少的體積損失，因此顯示出由于銷和盤之間的所謂“釉”層的形成而造成的較少的磨損?！坝浴睂佑擅軐?shí)的金屬氧化物與銷和盤的材料組成。盡管時(shí)間為十分之一，25℃和300℃下的較高的體積損失的原因是在所述溫度下不能完全形成“釉”層。在800℃下，由于更多的氧化使得體積損失再次略微增加。

圖2顯示了以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz和力測(cè)模式(n)測(cè)量的由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的nicr20tial批次320776制成的銷的體積損失隨測(cè)試溫度的變化。對(duì)于nicr20tial批次320776，觀察到與使用力模式(a)定性相同的行為：在600℃之前體積損失隨著溫度劇烈減少，其中在600和800℃下的值比使用力測(cè)模式(a)測(cè)得的值更小。圖2中還顯示了在stellite6上測(cè)得的值。在300℃之前的所有溫度下，stellite6顯示出比對(duì)比合金nicr20tial批次320776更好的耐磨性(＝更少的體積損失)。

在600和800℃下的體積損失極小，因此不再能夠準(zhǔn)確測(cè)量不同合金之間的區(qū)別。因此也在800℃下以滑動(dòng)路徑1mm、20hz并且使用力測(cè)模式(n)以20n進(jìn)行試驗(yàn)2小時(shí)+以100n進(jìn)行試驗(yàn)5小時(shí)，從而在高溫范圍內(nèi)也產(chǎn)生略大的磨損。圖3中顯示了結(jié)果連同以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz和力測(cè)模式(n)在不同溫度下測(cè)得的體積損失。高溫磨損范圍內(nèi)的體積損失因此明顯增加。

在不同溫度下進(jìn)行不同合金的對(duì)比。圖4至8中通過(guò)l表示實(shí)驗(yàn)室批次。除了實(shí)驗(yàn)室批次序號(hào)之外，圖中還用元素和舍入值說(shuō)明相對(duì)于大規(guī)模批次的最重要的變化。表5a和5b中顯示了精確值。文中使用舍入值。

圖4顯示了在25℃下1小時(shí)之后以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz用力測(cè)模式(a)和(n)測(cè)得的不同實(shí)驗(yàn)室批次相比于nicr20tial批次320776和stellite6的銷的體積損失。使用力測(cè)模式(n)的值系統(tǒng)性地低于使用力測(cè)模式(a)的值?？紤]到該情況，發(fā)現(xiàn)nicr20tial作為實(shí)驗(yàn)室批次250212和作為大規(guī)模批次320776具有在測(cè)量精度范圍內(nèi)相似的體積損失。因此實(shí)驗(yàn)室批次在磨損測(cè)量方面可以與大規(guī)模批次直接對(duì)比。對(duì)于兩種力測(cè)模式，根據(jù)本發(fā)明的具有約6.5％的fe的批次250325在25℃下顯示出小于通過(guò)(4b)獲得的最大值的體積損失(參見(jiàn)表7)。根據(jù)本發(fā)明的具有約11％的fe的批次250206的體積損失傾向于位于批次320776的上分散范圍中，但是平均值也小于通過(guò)(4a)獲得的最大值。根據(jù)本發(fā)明的具有約29％的fe的批次250327在用力測(cè)模式(n)測(cè)量時(shí)顯示出略高的體積損失，但是對(duì)于兩種力測(cè)模式，此處的平均值也小于通過(guò)(4b)獲得的最大值。相反，含co的實(shí)驗(yàn)室批次顯示出傾向較小的體積損失，在9.8％co的情況下使用力測(cè)模式(n)為1.04±0.01mm³，剛好落在批次320776的分散范圍的外部。在30％co的情況下則為0.79±0.06mm³，發(fā)現(xiàn)體積損失的明顯減少，在批次250330的情況下通過(guò)加入10％fe又略微升高至0.93±0.02mm³。相比于批次320776的20％，批次250326的cr含量升高至30％造成體積磨損增加至1.41+0.18mm³(力測(cè)模式(n))，但是仍然低于通過(guò)(4a)獲得的最大值。

圖5顯示了在25℃下以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz在10小時(shí)之后用力測(cè)模式(a)測(cè)量的具有不同碳含量的合金相比于nicr20tial批次320776的銷的體積損失。在批次250211的情況下通過(guò)將碳含量減少至0.01％并且在批次250214的情況下通過(guò)升高至0.211％，顯示了相比于批次320776的體積損失的變化。

圖6顯示了在300℃下1小時(shí)之后以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz用力測(cè)模式(a)和(n)測(cè)得的不同合金相比于nicr20tial批次320776的銷的體積損失。使用力測(cè)模式(n)的值系統(tǒng)性地低于使用力測(cè)模式(a)的值。在下文中考慮到該情況，發(fā)現(xiàn)在300℃下stellite6比批次320776更差。在含co實(shí)驗(yàn)室熔體250329和250330的情況下，未顯示如室溫下的磨損體積的減少，但是磨損體積落入nicr20tial批次320776的磨損體積的范圍內(nèi)并且因此未顯示如stellite6的增加。不同于室溫下的行為，根據(jù)本發(fā)明的含fe實(shí)驗(yàn)室熔體250206和250327顯示出隨著增加的fe含量減少的體積損失，因此明確低于最大值(4b)。具有30％的cr含量的實(shí)驗(yàn)室批次250326具有在批次nicr20tial320776的范圍內(nèi)的體積損失。

圖7顯示了在600℃下10小時(shí)之后以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz用力測(cè)模式(a)和(n)測(cè)得的不同合金相比于nicr20tial批次320776的銷的體積損失。使用力測(cè)模式(n)的值系統(tǒng)性地低于使用力測(cè)模式(a)的值。發(fā)現(xiàn)即使在高溫范圍內(nèi)，參照實(shí)驗(yàn)室批次nicr20tial250212的磨損為0.066±0.02mm³，其為與大規(guī)模批次320776(0.053±0.0028mm³)相當(dāng)?shù)捏w積損失。因此即使在該溫度范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室批次在磨損測(cè)量方面也可以與大規(guī)模批次直接對(duì)比。stellite6顯示出三分之一的體積損失0.009±0.002mm³(力測(cè)模式(n))。此外，在批次250211的情況下通過(guò)將碳含量減少至0.01％并且在批次250214的情況下通過(guò)升高至0.211％，顯示了相比于批次320776和250212實(shí)現(xiàn)的體積損失的變化(力測(cè)模式(a))。即使在批次250208的情況下加入1.4％的錳或在批次250210的情況下加入4.6％的鎢，仍未造成相比于批次320776和250212的體積損失的明顯變化。根據(jù)本發(fā)明的具有11％的鐵的批次250206以0.025±0.003mm³顯示出體積損失相比于批次320776和250212明顯減少至0.025±0.003mm³，其小于通過(guò)(4a)獲得的最大值。在根據(jù)本發(fā)明的具有29％的fe的批次250327的情況下，0.05mm³的體積損失與批次320776和250212相當(dāng)。同樣在具有9.8％的co的實(shí)驗(yàn)室批次250209的情況下，0.0642mm³的體積損失與批次320776和250212相當(dāng)。在具有30％co的實(shí)驗(yàn)室批次250329和具有29％co和10％fe的實(shí)驗(yàn)室批次250330的情況下，0.020和0.029mm³的體積損失明顯低于批次320776和250212。通過(guò)升高至30％的cr含量，批次250326的體積損失減少至0.026mm³的相似的低值。

圖8顯示了在800℃下使用20n達(dá)2小時(shí)然后使用100n達(dá)3小時(shí)以滑動(dòng)路徑1mm、20hz并且使用力測(cè)模式(n)測(cè)量的不同合金相比于nicr20tial批次320776的銷的體積損失。證明即使在800℃下，參照實(shí)驗(yàn)室批次nicr20tial250212在高溫范圍內(nèi)的磨損為0.292±0.016mm³，其為與大規(guī)模批次320776(0.331±0.081mm³)相當(dāng)?shù)捏w積損失。因此即使在800℃下，實(shí)驗(yàn)室批次在磨損測(cè)量方面也可以與大規(guī)模批次直接對(duì)比。根據(jù)本發(fā)明的具有6.5％的鐵的批次250325以0.136±0.025mm³顯示出體積損失相比于批次320776和250212明顯減少，低于通過(guò)(4a)獲得的0.156mm³的最大值。在根據(jù)本發(fā)明的具有11％的鐵的批次250206的情況下，以0.057±0.007mm³顯示出體積損失相比于批次320776進(jìn)一步減少。在根據(jù)本發(fā)明的具有29％fe的批次250327的情況下，體積損失為0.043±0.02mm³。兩種情況下的值都明顯低于通過(guò)(4a)獲得的0.156mm³的最大值。即使在具有9.8％co的實(shí)驗(yàn)室批次250209的情況下，0.144±0.012mm³的體積損失降低至與具有6.5％的鐵的實(shí)驗(yàn)室批次250325相似的值-明顯低于通過(guò)(4a)獲得的0.156mm³的最大值。在具有30％co的實(shí)驗(yàn)室批次250329的情況下，顯示出體積損失進(jìn)一步減少至0.061±0.005mm³。在具有29％co和10％fe的實(shí)驗(yàn)室批次250330的情況下，由于fe的加入使得體積損失再次降低至0.021±0.001mm³。由于升高至30％的cr含量，批次250326的體積損失減少至與具有11％的鐵的批次250206相似的0.042±0.011mm³的低值。

特別地，在800℃下測(cè)得的值顯示，由于>3和40％之間的fe含量使得銷在磨損測(cè)試中的體積損失劇烈減少，因此在600或800℃的兩個(gè)溫度之一下小于等于nicr20tial(4a)的體積損失的50％。根據(jù)本發(fā)明的具有>3至40％的fe含量的合金即使在25℃和300℃下仍然滿足不等式(4b)。特別在300℃下，根據(jù)本發(fā)明的合金甚至具有減少大于30％的體積損失。>3至40％鐵含量還減少合金的金屬成本。

在具有10％co的實(shí)驗(yàn)室批次250209的情況下，在800℃下的體積損失減少至0.144±0.012mm³，低于通過(guò)(4a)獲得的最大值。在25、300和600℃下未顯示磨損的增加。在具有30％co的實(shí)驗(yàn)室批次250329的情況下，在800℃下的體積損失再次明顯減少至0.061±0.005mm³，低于通過(guò)(4a)獲得的最大值。在600℃下顯示同樣的情況，減少至0.020mm³，低于通過(guò)(4a)獲得的最大值。在25℃下，具有30％co的實(shí)驗(yàn)室批次250329使用力測(cè)模式(n)顯示降低至0.93±0.02mm³。即使在300℃下，所述實(shí)驗(yàn)室批次以0.244mm³顯示出與參照批次320776和250212相似的磨損，完全不同于鈷基合金stellite6，其在該溫度下顯示出比參照批次320776和250212明顯更高的體積損失。在實(shí)驗(yàn)室批次250330的情況下，除了29％co之外通過(guò)加入10％的鐵在800℃下實(shí)現(xiàn)磨損進(jìn)一步減少至0.021±0.001mm³。從成本角度來(lái)看，將鈷的任選含量限制于0和15％之間的值是有利的。

同樣地，具有30％cr的批次250326在800℃下顯示出體積損失減少至0.042±0.011mm³，同樣在600℃下顯示出體積損失減少至0.026mm³，兩者均低于通過(guò)(4a)獲得的各自的最大值。在300℃下，0.2588mm³的體積損失同樣低于通過(guò)(4a)獲得的最大值，正如25℃下的1.41±0.18mm³(力測(cè)模式(n))，因此18和31％之間的鉻含量對(duì)于高溫磨損是特別有利的。

圖9顯示了在800℃下使用20n達(dá)2小時(shí)然后使用100n達(dá)3小時(shí)以滑動(dòng)路徑1mm、20hz并且使用測(cè)力模式(n)測(cè)量的表7的不同合金的銷的體積損失以及對(duì)于極好的耐磨性的式(1)的總和cr+fe+co。發(fā)現(xiàn)總和cr+fe+co越大，800℃下的體積損失越小，反之亦然。式cr+fe+co≥25％因此為根據(jù)本發(fā)明的合金中的極好耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的nicr20tial合金批次320776和250212具有20.3％或20.2％的總和cr+fe+co，均小于25％并且滿足用于極好耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)(4a)和(4b)，但是特別不滿足用于良好高溫耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)(4a)。同樣地，批次250211、250214、250208和250210特別不滿足用于良好高溫耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)(4a)，并且具有20.4％、20.2％、20.3％或20.3％的總和cr+fe+co，全部小于25％。加入fe和co或具有升高的cr含量的批次250325、250206、250327、250209、250329、250330和250326，特別是根據(jù)本發(fā)明的批次250325、250206和250327，全部滿足800℃的標(biāo)準(zhǔn)(4a)，有些甚至還滿足600℃的標(biāo)準(zhǔn)(4a)，并且具有26.4％、30.5％、48.6％、29.6％、50.0％、59.3％或30.3％的總和cr+fe+co，全部大于25％。它們因此滿足用于極好耐磨性的式(1)。

耐熱性/耐蠕變性

表8中顯示了室溫(rt)、600℃和800℃的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2和拉伸強(qiáng)度rm。還顯示了測(cè)得的粒徑和fh的值。最后一行中還顯示了通過(guò)不等式(5a)和(5b)獲得的最小值。

圖10顯示了600℃的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2和拉伸強(qiáng)度rm，圖11顯示了800℃的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2和拉伸強(qiáng)度rm。大規(guī)模熔融的批次321863、321426和315828在600℃下的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2具有841和885mpa之間的值，在800℃下的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2具有472和481mpa之間的值。具有與大規(guī)模批次相似分析的參照實(shí)驗(yàn)室批次250212具有1.75％的略高的鋁含量，造成600℃下866mpa和800℃下491mpa的略大的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2。

在600℃下，如表8所示，所有實(shí)驗(yàn)室批次(l)(即根據(jù)本發(fā)明的批次)和所有大規(guī)模批次(g)的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2大于650mpa，即滿足標(biāo)準(zhǔn)(5a)。

在800℃下，如表8所示，所有實(shí)驗(yàn)室批次(l)(即根據(jù)本發(fā)明的批次e)和所有大規(guī)模批次(g)的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2大于390mpa，即滿足標(biāo)準(zhǔn)(5b)。然而具有29％fe的批次250327剛剛滿足所述不等式，因?yàn)槿鐚?shí)驗(yàn)室批次250212(參照，與fe小于3％的大規(guī)模批次相似)或大規(guī)模批次和根據(jù)本發(fā)明的批次250325(6.5％fe)、250206(11％fe)和250327(29％fe)所示，增加的fe合金含量降低伸長(zhǎng)試驗(yàn)中的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2(也參見(jiàn)圖11)。因此40％的fe合金含量被視為根據(jù)本發(fā)明的合金的上限。

實(shí)驗(yàn)室批次250212(參照，與大規(guī)模批次相似，不加入co)或大規(guī)模批次和批次250209(9.8％co)和250329(30％co)的研究顯示，9.8％的co含量使800℃下的拉伸試驗(yàn)中的rp0.2伸長(zhǎng)極限升高至526mpa，進(jìn)一步升高至30％的co造成重新略微降低至489mpa。(也參見(jiàn)圖11)。根據(jù)本發(fā)明的合金中的至多15％co的合金含量因此是有利的，從而特別在高鐵含量的情況下使800℃下的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2升高至大于390mpa。更高的co含量不再帶來(lái)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠浔惹?5％的效果更少，并且最終再次造成伸長(zhǎng)極限的略微降低。大于15％co的更高含量還使成本超過(guò)希望的程度。因此15％的co合金含量被視為根據(jù)本發(fā)明的合金的上限。

實(shí)驗(yàn)室批次250326顯示，加入30％的cr使800℃下的拉伸試驗(yàn)中的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2降低至415mpa，但是仍然明顯高于390mpa的最小值。因此31％的cr合金含量被視為根據(jù)本發(fā)明的合金的上限。

圖12中顯示了表8的不同合金在800℃下的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2和根據(jù)對(duì)于良好的耐熱性或耐蠕變性的式(2)計(jì)算的fh。顯然發(fā)現(xiàn)，在測(cè)量精度范圍內(nèi)，800℃下的fh以與伸長(zhǎng)極限相同的方式升高和降低。因此fh描述了800℃下的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2。為了實(shí)現(xiàn)足夠的耐熱性或耐蠕變性，fh≥0是必須的，正如特別在批次250327下觀察的rp0.2＝391mpa(剛剛大于390mpa的值).所述批次的fh＝0.23％同樣是剛剛大于最小值0％的值。根據(jù)本發(fā)明的合金250325、250206和250327全部具有fh>0％。

耐腐蝕性：

表9顯示了根據(jù)800℃下在空氣中的氧化試驗(yàn)在6個(gè)96小時(shí)的循環(huán)(即總共為576小時(shí))之后的比質(zhì)量變化。表9中給出了在576小時(shí)之后剝落氧化物的比總質(zhì)量變化、比凈質(zhì)量變化和比質(zhì)量變化的數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的合金的實(shí)施例批次nicr20tial批次321426和250212顯示了9.69或10.84g/m²的比總質(zhì)量變化和7.81或10.54g/m²的比凈質(zhì)量變化。批次321426顯示了少量剝落。根據(jù)本發(fā)明的批次250325(fe6.5％)、250206(fe11％)和250327(fe29％)顯示了9.26至10.92g/m²的比總質(zhì)量變化和9.05至10.61g/m²的比凈質(zhì)量變化，落入nicr20tial參照合金的范圍內(nèi)，并且正如所需的不更差。>3至40％的fe含量因此不負(fù)面影響抗氧化性。同樣地，含co批次250209(co9.8％)和250329(co30％)具有10.05或9.91g/m²的比總質(zhì)量變化和9.81或9.71g/m²的比凈質(zhì)量變化，同樣落入nicr20tial參照合金的范圍內(nèi)，并且正如所需的不比它們更差。批次250330(29％co，10％fe)的行為相同，具有9.32g/m²的比總質(zhì)量變化和8.98g/m²的比凈質(zhì)量變化。至多30％的co含量因此不負(fù)面影響抗氧化性。具有30％的更高cr含量的批次250326具有6.74g/m²的比總質(zhì)量變化和6.84g/m²的比凈質(zhì)量變化，低于nicr20tial參照合金的范圍。30％的cr含量改進(jìn)抗氧化性。

根據(jù)表5b的所有合金包含zr，zr充當(dāng)反應(yīng)性元素用于改進(jìn)耐腐蝕性。任選可以加入作用與zr相似的其它反應(yīng)性元素，例如y、la、ce、cer混合金屬、hf。

可加工性

圖13顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的nicr20tial批次321426的用jmatpro計(jì)算的相位圖。低于959℃的固溶線溫度τsγ'，在600℃下以例如26％的份數(shù)形成γ'相。然后相位圖顯示了低于558℃以至多64％的份數(shù)形成ni2m(m＝cr)。然而，在以實(shí)踐中出現(xiàn)的使用溫度和時(shí)間的組合使用所述材料時(shí)，未觀察到該相，因此無(wú)需考慮。圖13還顯示了不同碳化物和氮化物的存在范圍，但是它們?cè)谒鰸舛认虏环恋K熱成形。熱成形僅可以在固溶線溫度τsγ'以上進(jìn)行，固溶線溫度τsγ'應(yīng)當(dāng)小于等于1020℃從而為熱成形提供低于1310℃的固溶線溫度的足夠的溫度范圍。

因此計(jì)算了表5a和5b中的合金的相位圖并且表5a中顯示了固溶線溫度τsγ'。也根據(jù)式(3)計(jì)算表5a和5b中的組合物的fver的值，固溶線溫度τsγ'越大，fver也越大。表5a中的所有合金，包括根據(jù)本發(fā)明的合金，具有小于等于1020℃的經(jīng)計(jì)算的固溶線溫度τsγ'，并且滿足標(biāo)準(zhǔn)(3a)：fver≤7％。不等式fver≤7％(3a)因此是獲得足夠大的熱成形范圍并且因此獲得合金的良好可加工性的良好標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明的合金“e”所要求的極限如下詳細(xì)說(shuō)明：

過(guò)低的cr含量意味著在腐蝕性氣氛中使用合金時(shí)cr-濃度非常迅速地降低至低于臨界極限，因此不再可以形成封閉的氧化鉻層。因此18％的cr是鉻的下限。過(guò)高的cr含量使得固相線溫度τsγ'劇烈升高，因此可加工性明顯劣化。因此31％被視為上限。在900℃之前的溫度范圍內(nèi)，鈦由于促進(jìn)γ'相的形成而升高耐高溫性。為了獲得足夠的強(qiáng)度，至少1.0％是必須的。過(guò)高的鈦含量使得固相線溫度τsγ'劇烈升高，因此可加工性明顯劣化。因此3.0％被視為上限。

在900℃之前的溫度范圍內(nèi)，鋁由于促進(jìn)γ'相的形成而升高耐高溫性。為了獲得足夠的強(qiáng)度，至少0.6％是必須的。過(guò)高的鋁含量使得固相線溫度τsγ'劇烈升高，因此可加工性明顯劣化。因此2.0％被視為上限。

鐵在高溫范圍內(nèi)特別升高耐磨性。其還降低成本。為了獲得足夠的耐磨性和足夠的成本降低，至少>3.0％是必須的。過(guò)高的鐵含量特別使800℃下的伸長(zhǎng)極限劇烈降低，因此40％被視為上限。

碳改進(jìn)耐蠕變性。對(duì)于良好的耐蠕變性，0.005％的c的最低含量是必須的。碳限制于最多0.10％，因?yàn)樵撛貜脑摵块_(kāi)始由于初生碳化物的過(guò)量形成而降低可加工性。

出于成本原因，需要0.0005％的n的最低含量，n限制于最多0.050％，因?yàn)樵撛赜捎诖痔嫉锏男纬啥档涂杉庸ば浴?/p>

磷含量應(yīng)小于等于0.030％，因?yàn)樵摻缑婊钚栽負(fù)p害耐氧化性。過(guò)低的磷含量升高成本。磷含量因此≥0.0005％。

硫含量應(yīng)設(shè)定為盡可能的低，因?yàn)樵摻缑婊钚栽負(fù)p害抗氧化性和可加工性。因此設(shè)定最多0.010％的s。

氧含量必須小于等于0.020％，從而保證合金的可制備性。

過(guò)高的硅含量損害可加工性。因此si含量限制于0.70％。

錳限制于2.0％，因?yàn)樵撛亟档涂寡趸浴?/p>

極低的mg含量和/或ca含量已經(jīng)通過(guò)硫的凝結(jié)改進(jìn)加工，由此避免產(chǎn)生低熔點(diǎn)nis共晶體。在過(guò)高的含量下可能出現(xiàn)金屬間ni-mg-相或ni-ca-相，所述金屬間ni-mg-相或ni-ca-相再次使可加工性顯著劣化。因此mg含量或ca含量分別限制于最多0.05％。

鉬限制于最多2.0％，因?yàn)樵撛亟档涂寡趸浴?/p>

鎢限制于最多2.0％，因?yàn)樵撛赝瑯咏档涂寡趸圆⑶以阱懺旌辖鹬锌赡艿奶己肯聦?duì)耐磨性不產(chǎn)生可測(cè)量的積極效果。

鈮升高耐高溫性。更高的含量劇烈升高成本。因此上限設(shè)定為0.5％。

銅限制于最多0.5％，因?yàn)樵撛亟档涂寡趸浴?/p>

釩限制于最多0.5％，因?yàn)樵撛亟档涂寡趸浴?/p>

鈷升高耐磨性和耐熱性/耐蠕變性。因此可以任選以0和15％之間的含量包含在合金中。鈷為昂貴元素。更高的含量劇烈降低成本效率。

合金任選還可以包含zr，從而改進(jìn)耐高溫性和抗氧化性。出于成本原因，上限設(shè)定為0.20％的zr，因?yàn)閦r是稀有元素。

任選可以向合金中加入硼，因?yàn)榕鸶倪M(jìn)耐蠕變性。因此應(yīng)存在至少0.0001％的含量。同時(shí)該界面活性元素使抗氧化性劣化。因此設(shè)定最多0.008％的硼。

鎳穩(wěn)定奧氏體基質(zhì)，為了γ'相的形成需要鎳，γ'相有助于耐熱性/耐蠕變性。在低于35％的鎳含量下，耐熱性/耐蠕變性劇烈降低，因此35％為下限。

cr、fe和co之間必須滿足如下關(guān)系，因此如在實(shí)施例中所解釋的，獲得足夠的耐磨性：

cr+fe+co≥25％(1)

其中cr、fe和co為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度。

還必須滿足如下關(guān)系，從而獲得高溫下足夠的強(qiáng)度：

fh≥0(2a)

fh＝6.49+3.88ti+1.36al-0.301fe+(0.759-0.0209co)co-0.428cr-28.2c(2)

其中ti、al、fe、co、cr和c為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度并且fh用％表示。fh的極限在上文中詳細(xì)說(shuō)明。

任選可以通過(guò)加入親氧元素(例如釔、鑭、鈰、鉿)進(jìn)一步改進(jìn)抗氧化性。加入親氧元素改進(jìn)抗氧化性，其中親氧元素的嵌入氧化層中并在晶界上堵塞氧的擴(kuò)散路徑。

出于成本原因，釔的上限設(shè)定為0.20％，因?yàn)獒愂窍∮性亍?/p>

出于成本原因，鑭的上限設(shè)定為0.20％，因?yàn)殍|是稀有元素。

出于成本原因，鈰的上限設(shè)定為0.20％，因?yàn)殁嬍窍∮性亍?/p>

代替ce和/或la，也可以使用鈰混合金屬。出于成本原因，鈰混合金屬的上限為0.20％。

出于成本原因，鉿的上限設(shè)定為0.20％，因?yàn)殂x是稀有元素。

合金也可以任選包含鉭，因?yàn)殂g也通過(guò)促進(jìn)γ'相形成而升高耐高溫性。更高的含量劇烈升高成本，因?yàn)殂g是稀有元素。因此上限設(shè)定為0.60％。

pb限制于最多0.002％，因?yàn)樵撛亟档涂寡趸院湍透邷匦浴Ｍ瑯忧闆r適用于zn和sn。

在cr、mo、w、fe、co、ti、al和nb之間還必須滿足如下關(guān)系，從而獲得足夠的可加工性：

fver≤7(3a)

fver＝32.77+0.5932cr+0.3642mo+0.513w+(0.3123-0.0076fe)fe+(0.3351-0.003745co-0.0109fe)co+40.67ti*al+33.28al²-13.6tial²-22.99ti-92.7al+2.94nb(3)

其中cr、mo、w、fe、co、ti、al和nb為相關(guān)元素用質(zhì)量％表示的濃度并且fver用％表示。fh的極限在上文中詳細(xì)說(shuō)明。

附圖標(biāo)記列表

圖1：以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz和力測(cè)模式(a)測(cè)量的由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的nicr20tial批次320776制成的銷的體積損失隨測(cè)試溫度的變化。在25和300℃下進(jìn)行試驗(yàn)1小時(shí)，在600和800℃下進(jìn)行試驗(yàn)10小時(shí)。

圖2：以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz和力測(cè)模式(n)測(cè)量的由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的nicr20tial批次320776和鑄造合金stellite6制成的銷的體積損失隨測(cè)試溫度的變化。在25和300℃下進(jìn)行試驗(yàn)1小時(shí)，在600和800℃下進(jìn)行試驗(yàn)10小時(shí)。

圖3：以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz和力測(cè)模式(n)測(cè)量的由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的nicr20tial批次320776制成的銷的體積損失隨測(cè)試溫度的變化。在25和300℃下進(jìn)行試驗(yàn)1小時(shí)，在600和800℃下進(jìn)行試驗(yàn)10小時(shí)。還在800℃下以20n進(jìn)行試驗(yàn)2小時(shí)+以100n進(jìn)行試驗(yàn)5小時(shí)。

圖4：在25℃下以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz在1小時(shí)之后用力測(cè)模式(a)和(n)測(cè)量的表7的不同合金的銷的體積損失。

圖5：在25℃下以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz在10小時(shí)之后用力測(cè)模式(a)測(cè)量的表7的具有不同碳含量的合金相比于nicr20tial批次320776的銷的體積損失。

圖6：在300℃下以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz在1小時(shí)之后用力測(cè)模式(a)和(n)測(cè)量的表7的不同合金的銷的體積損失。

圖7：在600℃下以20n、滑動(dòng)路徑1mm、20hz在10小時(shí)之后用力測(cè)模式(a)和(n)測(cè)量的表7的不同合金的銷的體積損失。

圖8：在800℃下使用20n達(dá)2小時(shí)然后使用100n達(dá)3小時(shí)以滑動(dòng)路徑1mm、20hz并且使用力測(cè)模式(n)測(cè)量的表7的不同合金的銷的體積損失。

圖9：在800℃下使用20n達(dá)2小時(shí)然后使用100n達(dá)3小時(shí)以滑動(dòng)路徑1mm、20hz并且使用力測(cè)模式(n)測(cè)量的表7的不同合金的銷的體積損失以及式(1)的總和cr+fe+co。

圖10：表8的合金在600℃下的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2和拉伸強(qiáng)度rm(l：以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模熔融，g：大規(guī)模熔融)。

圖11：表8的合金在800℃下的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2和拉伸強(qiáng)度rm(l：以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模熔融，g：大規(guī)模熔融)。

圖12：表8的合金在800℃下的伸長(zhǎng)極限r(nóng)p0.2和根據(jù)式2計(jì)算的fh(l：以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模熔融，g：大規(guī)模熔融)。

圖13：取決于圖5a和5b的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的nicr20tiai(以批次321426為例)溫度在熱力學(xué)平衡下的相的含量份數(shù)。