Kochlin SONDERLEGIERUNGEN · SEIT 2009

NiCr20Co13Mo4Ti3Al · UNS N070012.4654 · Waspaloy

Die klassische Turbinenscheibenlegierung – Zeitstandfestigkeit der 760-°C-Klasse

GH-SuperlegierungenNi-Superlegierungen
Zugfestigkeit Rm
1100
MPa · ≥ Norm-Mindestwert
Dehngrenze Rp0,2
760
MPa · ≥ Norm-Mindestwert
Bruchdehnung A
15
% · ≥ Norm-Mindestwert
Einsatzgrenze
760
°C · Richtwert max.
Dichte
8,19
g/cm³

Physikalische Eigenschaften

Dichte8,3g/cm³
E-Modul212GPa
Wärmeleitfähigkeit13W/(m·K)
Wärmeausdehnung12,4×10⁻⁶/K

Richtwerte: Sie hängen von Zusammensetzung, Zustand und Prüfverfahren ab. Für Festigkeits- und Wärmeübertragungsberechnungen gelten die maßgebende Norm oder vom Hersteller gemessene Werte.

Chemische Zusammensetzung

Ni 56 %Cr 20 %Co 14 %Mo 4,3 %Ti 3 %Al 1,4 %C 0,06 %Sonstige 0,06 %Neben- und Begleitelemente 2,3 %

Nennwerte: Mitte der Spanne, wo zwei Grenzen angegeben sind, der Höchstwert, wo nur eine Obergrenze steht; das Basiselement bildet den Rest. Die genauen Normbereiche stehen unten.

ElementName Gehalt %
Hauptelemente9 Elemente
Ni NickelRest
Cr Chrom18 – 21 %
Co Cobalt12 – 15 %
Mo Molybdän3,5 – 5 %
Ti Titan2,75 – 3,25 %
Al Aluminium1,2 – 1,6 %
C Kohlenstoff0,02 – 0,1 %
Zr Zirkonium0,02 – 0,08 %
B Bor0,003 – 0,01 %
ElementName Gehalt %
Neben- und Begleitelemente3 Elemente
Fe Eisen≤ 2 %
Mn Mangan≤ 0,1 %
Si Silizium≤ 0,15 %

Mechanische Mindestwerte nach Lieferform

Die garantierten Werte hängen von Lieferform, Abmessung und Lieferzustand ab; im Angebot werden Norm, Lieferform, Abmessung und Zustand bestätigt.

LieferformZustand Rm MPaRp0,2 MPaA ≥ %Weitere Anforderungen und Hinweise
Stäbe und Schmiedestücke
Stäbe, Schmiedestücke und Schmiedevormaterial996–1038 °C für 4 h, in Öl oder Wasser abgeschreckt; 843 ± 14 °C für 4 h, Luftabkühlung; 760 ± 14 °C für 16 h, Luft- oder Ofenabkühlung ≥ 1100 (160 ksi) ≥ 760 (110 ksi) ≥ 15 Außerdem festgelegt: Brucheinschnürung Z ≥ 18 % · Härte ≥ 310 HBW
Schmiedestücke (≤82,6 mm)AMS5704: 996–1038 °C für 4 h, in Öl oder Wasser abgeschreckt + 843 °C für 4 h, Luftabkühlung + 760 °C für 16 h, Luftabkühlung ≥ 1207 (175 ksi) ≥ 827 (120 ksi) ≥ 15 Außerdem festgelegt: Härte 341 HB – 401 HB
Stäbe, Schmiedestücke und abbrennstumpfgeschweißte Ringe (≤83 mm)AMS5707: dreistufig wärmebehandelt (Lösungsglühroute 1825–1900 °F) ≥ 1103 (160 ksi) ≥ 758 (110 ksi) ≥ 15
Stäbe und SchmiedestückeAMS5709: 1079 ± 14 °C für 4 h + 843 ± 8 °C für 4 h (24 h bei Schaufelschmiedestücken) + 760 ± 8 °C für 16 h — — — Außerdem festgelegt: Härte 32 HRC – 42 HRC
Stäbe, Schmiedestücke, Ringe und StauchvormaterialAMS5708: lösungsgeglüht bei 1079 ± 14 °C geliefert; Proben dann stabilisiert und ausgelagert — — — Außerdem festgelegt: Härte 32 HRC – 42 HRC
Grob-, Feinblech und Band
Grob-, Feinblech und Band (≤0,51 mm)AMS5544: geglüht geliefert; Proben dann 996 ± 14 °C für 2 h + 843 ± 8 °C für 4 h + 760 ± 8 °C für 16 h ≥ 1172 (170 ksi) ≥ 758 (110 ksi) ≥ 15 Außerdem festgelegt: Härte 34 HRC – 44 HRC
Grob-, Feinblech und Band (>0,51 mm)AMS5544: geglüht geliefert; Proben mit dreistufiger Wärmebehandlung ≥ 1207 (175 ksi) ≥ 793 (115 ksi) ≥ 20 Außerdem festgelegt: Härte 34 HRC – 44 HRC
Rohre
Geschweißtes und gezogenes Rohr (Außendurchmesser ≥3,18 mm, Wanddicke ≥0,38 mm)Geglüht geliefert; Proben 996 ± 14 °C für 2 h + 843 ± 8 °C für 4 h + 760 ± 8 °C für 16 h ≥ 1103 (160 ksi) ≥ 724 (105 ksi) ≥ 15 Außerdem festgelegt: Härte 34 HRC – 44 HRC
Mehrere Erzeugnisformen
Langerzeugnisse ≤160 mm und Flacherzeugnisse ≤20 mm (EN 10302, 2.4654)+P (ausscheidungsgehärtet) ≥ 1100 ≥ 760 ≥ 15 Flacherzeugnisse: A ≥ 20 %, unter 3 mm fünf Prozentpunkte niedriger.

Härteanforderung

Normforderung — ≥ 310 HB (34 HRC min)

Lösungsgeglüht, stabilisiert und ausscheidungsgehärtet.

Mehr dazu 1

Die 15 % Bruchdehnung und 18 % Brucheinschnürung sind Schmiedewerte.

Kriechverhalten

⚠ Geltungsbereich: Diese Werte gelten nur für den Werkstoff 2.4654 (+P) nach EN 10302:2008, als unverbindliche Richtwerte; die Produktnorm dieses Werkstoffs enthält keine Kriechwerte. Nur zur Vorauswahl, nicht für Abnahme oder Auslegung.

Richtwerte (MPa) – Mittelwerte eines Streubands. Sie sind weder Abnahmeanforderung noch zulässige Spannung für die Auslegung. Werte in Klammern sind Langzeit-Extrapolationen und weniger zuverlässig als der geprüfte Bereich.

Temp. °CZeitstandfestigkeit Ru
10 000 h100 000 h
650470360
700340245
80014094
1020501002005001000650700800Spannung MPa (log.)Temperatur °C10 000 h100 000 h1020501002005001000650700800Spannung MPa (log.)Temperatur °C10 000 h100 000 h1020501002005001000650700800Spannung MPa (log.)Temperatur °C10 000 h100 000 h
Logarithmische Spannungsachse. Die Farbe steht für die Zeit (1 000 / 10 000 / 100 000 h); durchgezogene Linien zeigen die Zeitstandfestigkeit Ru, die gestrichelte Linie derselben Farbe die Zeitdehngrenze Rp1,0 (1 % plastische Dehnung). Unverbindliche Mittelwerte, keine Abnahmewerte.

Zusätzlich gilt eine Zeitstand-Abnahmeanforderung; siehe „Anforderung Zeitstandversuch“ unten. Das ist ein Abnahmeversuch (bestanden / nicht bestanden) – etwas ganz anderes als die unverbindlichen Richtwerte in diesem Abschnitt.

Wärmeausdehnung und Elastizitätsmodul

TemperaturbereichMittlerer Koeffizient ×10⁻⁶/K
20–200 °C12,4
20–300 °C12,9
20–400 °C13,3
20–600 °C14,1
20–800 °C15,3
20–1000 °C17,5
051015202003004006008001000×10⁻⁶/KObere Intervallgrenze °CMittlere Ausdehnung α051015202003004006008001000×10⁻⁶/KObere Intervallgrenze °CMittlere Ausdehnung α051015202003004006008001000×10⁻⁶/KObere Intervallgrenze °CMittlere Ausdehnung α
Jeder Punkt ist der Mittelwert zwischen 20 °C und der jeweiligen Temperatur.

Elastizitätsmodul über der Temperatur

Temp. °CE GPa
20212
100208
200204
300200
400194
500188
600181
700173
800164
16018020022020100200300400500600700800GPaTemperatur °CE16018020022020200300400500600700800GPaTemperatur °CE16018020022020100200300400500600700800GPaTemperatur °CE

Anforderung Zeitstandversuch

WärmebehandlungLösungsgeglüht, stabilisiert und ausscheidungsgehärtet
Prüftemperatur1500 °F (816 °C)
Prüfspannung33 000 psi (230 MPa)
Mindeststandzeit≥ 100 h
Bruchdehnung≥ 5 %

Dies ist ein Abnahmeversuch (bestanden / nicht bestanden), keine Kriechkurve für die Auslegung.

Wo dieser Werkstoff empfohlen wird

In 3 Einsatzfällen gelistet; Rang und Punktzahl stammen aus unserer Bewertungsmatrix für Einsatzbedingungen.

EinsatzfallBranche TemperaturRangPunkte
Turbinenscheiben & -schaufeln Luft- und Raumfahrt 600 – 800 °C 2 / 8 91
Hochtemperatur-Schrauben & Dichtringe Luft- und Raumfahrt 650 – 900 °C 1 / 6 88
Heißteil von Gasturbinen Energie & Kerntechnik 800 – 950 °C 4 / 10 88

Bezeichnungen & Vergleichswerkstoffe

Werkstoff-Nr. (DIN/EN)2.4654
EN-KurznameNiCr20Co13Mo4Ti3Al
Handelsname(n)Waspaloy
ASTM / AISIB637
AMS (SAE, Luftfahrt)5544 / 5586 / 5704 / 5706 / 5707 / 5708 / 5709 / 5828

Die Gegenüberstellungen sind gängige Näherungen für Suche und Vorauswahl; wer normübergreifend austauscht, muss Zusammensetzung und Eigenschaften Punkt für Punkt prüfen. Alle Werkstoffe in einer Vergleichstabelle →

Anwendbare Normen

10 Normen. Geben Sie in der Bestellung Norm und Ausgabe an.

Garantierte Werte und geforderte Prüfungen unterscheiden sich je nach Norm – siehe Mechanische Mindestwerte nach Lieferform für die Werte je Lieferform.

Häufige Fragen

Was ist 2.4654 (Waspaloy)?

2.4654 (Waspaloy) – Ni-Superlegierungen. Die klassische Turbinenscheibenlegierung – Zeitstandfestigkeit der 760-°C-Klasse

Bis zu welcher Temperatur ist 2.4654 (Waspaloy) einsetzbar?

In der Regel bis etwa 760 °C; die praktische Grenze hängt von Medium, Beanspruchung und geforderter Lebensdauer ab – maßgebend für die Abnahme ist die vereinbarte Norm.

Welche Zugfestigkeit hat 2.4654 (Waspaloy)?

Die Norm fordert für die Hauptlieferform eine Mindestzugfestigkeit von 1100 MPa. Mindestwerte für andere Lieferformen und Abmessungen stehen auf dieser Seite unter „Mechanische Mindestwerte nach Lieferform“.

Nach welchen Normen wird 2.4654 (Waspaloy) geliefert?

ASTM B637, SAE AMS5544 Waspaloy, SAE AMS5586 Waspaloy, SAE AMS5704 Waspaloy≤ 82,6 mm, SAE AMS5706 Waspaloy, SAE AMS5707 Waspaloy, SAE AMS5708 Waspaloy1975 °F, SAE AMS5709 Waspaloy1975 °F, SAE AMS5828 Waspaloy, EN 10302 (warmfeste Stähle, Nickel- und Cobaltlegierungen)

Wo wird 2.4654 (Waspaloy) typischerweise eingesetzt?

Turbinenscheiben & -schaufeln (Luft- und Raumfahrt); Hochtemperatur-Schrauben & Dichtringe (Luft- und Raumfahrt); Heißteil von Gasturbinen (Energie & Kerntechnik)

In welchen Lieferformen ist 2.4654 (Waspaloy) erhältlich?

Rohr, Blech, Band, Stab, Schmiedeteile, Draht und weitere Formen; Abmessungen und Lieferzustand werden je Auftrag bestätigt – mit Abnahmeprüfzeugnis nach EN 10204 3.1 / 3.2.

Gleiche Werkstoffgruppe

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Lieferung & Anfrage

Rohreφ1 – 219 × 0,25 – 25 mmGrobblech4,76 – 80 mmStabφ8 – 300 mmDraht & Schweißzusätzeφ0,01 – 8 mm

Für diesen Werkstoff liefern wir, abgestimmt auf Ihre Einsatzbedingungen:

Oder per E-Mail: info@kochlin.com