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¯ m.f-/-..! é.A "PerfectionnementSVaux alliages de fer de chrome et de nickel"
La présente invention se rapporte à des alliages de fer, de nickel et de chrome d'une qualité supérieure et caractérisés par une résistance considérable à l'action des agents corrosifs, l'invention se rapportant plus par- ticulièrement à des alliages dans lesquels cette résistance peut être poussée à un haut degré par des moyens' économi- ques sans qu'il soit nécessaire de recourir à un traitement thermique particulier.
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L'action favorable du nickel sur la résis- tance à, l'attaque des acides que manifestent les aciers au chrome et d'autres alliages analogues est connue depuis quelque temps déjà et quelques-uns des alliages de fer, de nickel et de chrome sont connus pour leur grande résistance à une grande variété d'agents corrosifs oxydants ou non oxydants.
On a constaté maintenant que la résistance qu'opposent les alliages de fer, de nickel et de chrome à l'attaque des acides non oxydants et à celle d'un grand nombre d'autres agents corrosifs n'augmente pas uniformément en proportion de la teneur en nickel
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tM<!t/ << t<9M<./eSB'R présent, ]6<B/! tMQ jusqu'à, une valeur présent, Jbl1tlfl(tlle/1!liJ *W&I#MO jl1squ)à une valeur terminée fait diminuer rapidement la solubilité dans l'acide. On a trouvé, en outre, que des teneurs en nickel qui dépassent cette teneur critique exercent un effet relativement peu important au point de vue d'une réduction plus grande de la solubilité de l'al- liage.
La teneur critique en nickel est très cons- tante ; elle est de 13 % environ quelle que soit la teneur en chrome, pourvu que celte dernière soit maintenue entre certaines limites dont il sera ques- tion avec plus de détails dans ce qui suit.
Les limites entre lesquelles les alliages opposent la plus grande résistance à des agents corrosifs non oxydants comprennent des compositions contenant de 20 à 35 % de fer, de 4 à 30% de chrome et de 11 à 75 % de nickel avec ou sans autres addi- tions dont il sera question plus loin. Ces alliages sont pour la plupart des alliages à austenite simi- laires au point de vue cristallographique au nickel;
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toutefois ceux d'entre eux qui ont une teneur en fer
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élevée ont plutôt une structure à martensite. Si l'on ne dépasse pas la teneur critique en nickel indi- quée plus haut, on constate que la résistance à la corrosion ne dépend pas de cette différence métallo- graphique.
Le tableau suivant fait ressortir l'utilité de l'accroissement de la teneur en nickel jusqu'à cette teneur critique d'environ 13 à 15 % et l'inutilité d'accroître cette teneur beaucoup au-dessus de cette limites, ledit tableau représentant des essais de cor-
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e'-O<-U# rosioh effectués dans de l'acide sulfurique et e l'acide chlorhydrique à 5 % et aérés, les résultats
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étant exprimés par la perte de, poids en milligrasmes par décimètre carré et par jour
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<tb> Ni <SEP> Pertes <SEP> par <SEP> corrosion <SEP> en
<tb>
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7>1 Cr mgr par pm- jour S04H2 HCl i 20 1191 7 O{ O 0 6100 20 5,1 900 53,800 2 0 il 1 le450 1 030 ,20 1Z)8 1,000 850 .20 15 0 790 85C
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<tb> 15,0 <SEP> 785 <SEP> 720
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> @ <SEP> 9,3 <SEP> 1,1 <SEP> 15,
500
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10,3 <SEP> 4,2 <SEP> 6,800
<tb>
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10,0 1G6 1p4?'0
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<tb> 9,8 <SEP> 12,9 <SEP> 815
<tb>
<tb> 9,8 <SEP> 15,0 <SEP> 890
<tb>
<tb> 9,7 <SEP> 58,5 <SEP> 760
<tb>
Lorsque l'alliage contient 5 % de chrome, le degré de corrosion élevé,,dans l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique dilués/des alliages à faible teneur en nickel est réduit à des valeurs minima au
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niveau de 800 et de 9C0 mgx par dur et par jour reis- pectivement, dans les deux cas lorsque la teneur en nickel est comprise entre 12,6 et 14,8 %.
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L'existence de cette teneur critique en nickel à. 13 % environ a été confirmée par des essais effectués sur des alliages à 15 de chrome dans d'au- tres solutions acides telles que de l'acide sulfuri- que à 30 %, de l'acide sulfurique à 1/2 % et des solutions à 5 % d'acide formique, d'acide laeticlue, d'acide acétique, d'acide tartrique, d'acide oxalique, d'acide citrique et d'acide phosphorique, ainsi que dans des solutions-'salines telles que des solutions de chlorure de sodium, de la saumure de chlorure de calcium, de l'eau de mine, de l'eau salée, l'alliage ayant même été immergé directement dans la mer.
Dans tous les caa, le degré de corrosion atteint sa valeur minimum à un point très voisin d'une teneur en nickel de 15 % et le fait de doubler la teneur en nickel n'a, qu'un effet insignifiant au point de vue d'une nouvelle augmentation de la résistance des alliages
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c'.(...' à l'action un quelconque de ces agents corrosifa.
Mais les faits prouvent d'une façon évi- dente que le degré de résistance le plus élevé à l'ac- tion des agents non oxydants est obtenu lorsque la teneur en nickel dépasse 11 % et, de préférence, lorsqu'elle dépasse 13 % , ce résultat particulière- ment favorable étant obtenu aussi bien lorsque les alliages contiennent 5 %de chrome que lorsqu'ils en contiennent 20 %. Des essais exécutés avec.' des al- liages contenant'des proportions plus élàvées de chrome ont indiqué que, lorsque la teneur en chrome est de 26% environ, on atteint une Imite au-dessus de laquelle la résistance à l'action des agents cor- rosifs non oxydants disparaît rapidement.
La diffé- rence entre les alliages à faible teneur en chrome et
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ceux qui en contiennent une forte proportion est bien connue, cette différence résultant de la plus grande résistance de ces derniers alliages à l'at- taque des agents oxydants.
A titre d'exemple d'un alliage possédant une grande résistance à l'action de l'acide nitrique, d'eau saturée d'oxygène, de l'acide sulfureux et d'une grande variété de solutions non oxydantes;, acides, neutres et alcalines, on peut citer l'allia- ge suivant
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<tb> Nickel <SEP> @ <SEP> 15,50 <SEP> %
<tb>
<tb> Chrome <SEP> @ <SEP> 15,00%
<tb>
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arganèse o0000 01
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<tb> Silicium <SEP> @ <SEP> 0,19%
<tb>
<tb> Carbone <SEP> @ <SEP> 0,23%
<tb>
Outre ces propriétés désirables de résis- tance à la corrosion,. cet alliage présente encore celle de pouvoir être travaillé à chaud et à froid;
on peut facilement le laminer à chaud ou à froid, l'étirer, le presser, le souder par soudure autogène ou par d'autres procédés et le soumettre à d'autres opérations d'usinage. Il possède une résistance à la traction de 63,3 Kgs. par mm . Cet alliage est ductile et il résiste aux choce; il est approprié pour les usages généraux en mécanique lorsqu'on exige la résistance à la corrosion. Cet alliage possède la propriété de pouvoir être travailléà
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'--(I-V-04/ .{7<-J.-u7V/.-l.- '-U1 Jn-lR-tlC. froid dont il est question dans la demande de ce-
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jour laite par la Qemanierasse pour Feriectionne- ments aux alliages de fer, de chrome et de nickel'.
Des quantités modérées d'autres éléments que le fer, le nickel et le chrome peuvent être
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présentes sans qu'elles nuisent à l'action du nickel qui a été décrite plus haut. Le carbone peut être présent en quantités s'élevant jusque
0,5 $;
le manganèse et le silicium peuvent y être contenus en quantités appréciables, jusqu'à 5 %, de même que d'autres éléments tels que le cuivre, le cobalt, le vanadium, le tungstène, le molybdène, l'a- luminium et d'autres éléments solubles dans des bains à base de fer
Conformément à ce qui précède, un procédé perfectionné est proposé pour augmenter la résistance des alliages de fer chromé à la corrosion, grâce à ' l'addition d'une proportion critique de nickel aux dits alliages, ledit procédé permettant d'obtenir des alliages de meilleure qualité que ceux qu'on obtenait jusqu'à présent.
Il en résulte également que les al- liages décrits ci-dessus peuvent être préparés faci- lement et d'une façon économique sans intervention d'opérations métallurgiques coûteuses telles que les traitements thermiques et que ces alliages sont susceptiblea de nombreuses applications mécaniques.
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jµ7Z?IDTCÀTTfIN3 1 /Un alliage de fer, de chrome et de
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nickel présentant une résistance considérable à la corrosion et caractérisé par le fait, qu'il contient plus de 8 % mais moins de 25 % de chrome et plus de 12 % et moins de 19 % de nickel.
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¯ m.f - / - ..! é.A "Improvement of iron, chromium and nickel alloys"
The present invention relates to alloys of iron, nickel and chromium of superior quality and characterized by a considerable resistance to the action of corrosive agents, the invention relating more particularly to alloys in which this Strength can be increased to a high degree by economical means without the need for special heat treatment.
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The favorable action of nickel on the resistance to acid attack of chromium steels and other similar alloys has been known for some time now and some of the alloys of iron, nickel and chromium are known for their high resistance to a wide variety of oxidizing and non-oxidizing corrosive agents.
It has now been found that the resistance of alloys of iron, nickel and chromium to attack by non-oxidizing acids and that of a large number of other corrosive agents does not increase uniformly in proportion to nickel content
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tM <! t / << t <9M <./ eSB'R present,] 6 <B /! tMQ up to a value present, Jbl1tlfl (tlle / 1! liJ * W & I # MO jl1squ) to a completed value rapidly decreases the solubility in the acid. It has further been found that nickel contents which exceed this critical level exert a relatively small effect in terms of further reducing the solubility of the alloy.
The critical nickel content is very constant; it is about 13% whatever the chromium content, provided that the latter is kept between certain limits which will be discussed in more detail in what follows.
The limits within which alloys offer the greatest resistance to non-oxidizing corrosive agents include compositions containing 20 to 35% iron, 4 to 30% chromium, and 11 to 75% nickel with or without other additives. tions which will be discussed later. These alloys are mostly austenite alloys crystallographically similar to nickel;
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however those of them that have an iron content
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rather high have a martensite structure. If the critical nickel content indicated above is not exceeded, it is found that the corrosion resistance does not depend on this metallographic difference.
The following table shows the usefulness of increasing the nickel content up to this critical content of about 13 to 15% and the uselessness of increasing this content much above this limit, said table representing tests of cor-
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e'-O <-U # rosioh carried out in sulfuric acid and e 5% hydrochloric acid and aerated, the results
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being expressed as the loss of, weight in milligrasms per square decimetre per day
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<tb> Ni <SEP> Losses <SEP> by <SEP> corrosion <SEP> in
<tb>
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7> 1 Cr mgr per pm- day S04H2 HCl i 20 1191 7 O {O 0 6100 20 5,1 900 53,800 2 0 il 1 le450 1 030, 20 1Z) 8 1,000 850 .20 15 0 790 85C
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<tb> 15.0 <SEP> 785 <SEP> 720
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<tb> @ <SEP> 9.3 <SEP> 1.1 <SEP> 15,
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10.0 1G6 1p4? '0
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<tb> 9.8 <SEP> 12.9 <SEP> 815
<tb>
<tb> 9.8 <SEP> 15.0 <SEP> 890
<tb>
<tb> 9.7 <SEP> 58.5 <SEP> 760
<tb>
When the alloy contains 5% chromium, the high degree of corrosion, in dilute sulfuric acid and hydrochloric acid / low nickel alloys is reduced to minimum values at
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level of 800 and 9C0 mgx per hard per day respectively, in both cases when the nickel content is between 12.6 and 14.8%.
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The existence of this critical nickel content at. About 13% has been confirmed by tests carried out on 15 chromium alloys in other acid solutions such as 30% sulfuric acid, 1/2% sulfuric acid and 5% solutions of formic acid, laetic acid, acetic acid, tartaric acid, oxalic acid, citric acid and phosphoric acid, as well as in saline solutions such as sodium chloride solutions, calcium chloride brine, mine water, salt water, the alloy having even been immersed directly in the sea.
In all caa the degree of corrosion reaches its minimum value at a point very close to a nickel content of 15% and doubling the nickel content has only an insignificant effect from the point of view of '' a further increase in the resistance of alloys
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c '. (...' to the action of any of these corrosive agents.
But the facts clearly show that the highest degree of resistance to the action of non-oxidizing agents is obtained when the nickel content exceeds 11% and, preferably, when it exceeds 13%. , this particularly favorable result being obtained both when the alloys contain 5% chromium and when they contain 20%. Tests carried out with. ' alloys containing higher proportions of chromium have indicated that when the chromium content is about 26%, an imite is reached above which resistance to the action of non-oxidizing corrosive agents disappears. quickly.
The difference between low chromium alloys and
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those which contain a high proportion of it are well known, this difference resulting from the greater resistance of the latter alloys to attack by oxidizing agents.
As an example of an alloy having a high resistance to the action of nitric acid, water saturated with oxygen, sulfurous acid and a wide variety of non-oxidizing solutions ;, acids, neutral and alkaline, we can cite the following alloy
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<tb> Nickel <SEP> @ <SEP> 15.50 <SEP>%
<tb>
<tb> Chrome <SEP> @ <SEP> 15.00%
<tb>
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arganese o0000 01
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<tb> Silicon <SEP> @ <SEP> 0.19%
<tb>
<tb> Carbon <SEP> @ <SEP> 0.23%
<tb>
In addition to these desirable corrosion resistance properties,. this alloy also presents that of being able to be worked hot and cold;
it can easily be hot or cold rolled, stretched, pressed, welded by autogenous welding or by other methods and subjected to other machining operations. It has a tensile strength of 63.3 Kgs. per mm. This alloy is ductile and it resists shock; it is suitable for general mechanical use where corrosion resistance is required. This alloy has the property of being able to be worked
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'- (I-V-04 /. {7 <-J.-u7V /.- l.-' -U1 Jn-lR-tlC. Cold referred to in the application for this-
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day produced by Qemanierasse for Feriectionments with alloys of iron, chromium and nickel.
Moderate amounts of elements other than iron, nickel and chromium may be
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present without interfering with the action of nickel which has been described above. Carbon can be present in amounts up to
$ 0.5;
manganese and silicon may be contained therein in appreciable amounts, up to 5%, as well as other elements such as copper, cobalt, vanadium, tungsten, molybdenum, alumium and d '' other elements soluble in iron-based baths
In accordance with the foregoing, an improved method is proposed for increasing the resistance of chromium-plated iron alloys to corrosion by adding a critical proportion of nickel to said alloys, said method making it possible to obtain alloys of better quality than what we got so far.
It also follows that the alloys described above can be prepared easily and economically without the intervention of expensive metallurgical operations such as heat treatments and that these alloys are susceptible to many mechanical applications.
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jµ7Z? IDTCÀTTfIN3 1 / An alloy of iron, chromium and
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nickel exhibiting considerable resistance to corrosion and characterized by the fact that it contains more than 8% but less than 25% chromium and more than 12% and less than 19% nickel.