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Procédé pour le traitement thermique d'alliages de nickelmolybdène et articles faits en ces alliages.
Cette invention est relative à un procédé pour le traitement thermique d'alliages à base de nickel contenant du molybdène, qui résistent à la corrosion.
Les alliages à base de nickel contenant environ 10 à 40 de molybdène,, qui contiennent parfois aussi un ou plusieurs éléments supplémentaires comme le chrome, le tungstè- ne, le vanadium et le fer dans des proportions allant jusque 5 ou 10%, résistent à la corrosion et sont employés dans une large mesure pour la fabrication d'articles et appareils qui .
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doivent résister à la corrosion, par exemple à une attaque par l'acide chlorhydrique. Généralement on soumet ces alliages à un "recuit" ou "adoucissement" (annealing) en les refroidissant rapidement depuis une température supérieure à environ 1100 C et on les emploie à l'état "recuit ".
On a observé que lorsqu'on soumet les alliages de nickel-molybdène, même pendant une courte durée, à l'influence de températures de l'ordre de 300 à 700 C après les avoir "recuits", la résistance à la corrosion des alliages est très sérieusement altérée. L'influence des températures de cet ordre de grandeur est bien reconnaissable sur les soudures faites dans ces alliages. Si une soudure a été faite entre deux plaques de l'alliage en employant comme métal d'apport un alliage de la même composition, le métal de soudure déposé résiste à une attaque corrosive, mais les parties des plaques, adjacentes à la soudure de part et d'autre de celle-ci, qui ont été chauffées par conduction à environ 300 à 700 C., sont sérieusement attaquées, tandis que les parties des plaques, éloignées de la soudure, résistent à l'attaque.
L'effet des températures élevées sur la résistance à la corrosion'de l'alliage pose un problème sérieux.
Un but important de la présente invention est de traiter les alliages de cette catégorie de manière à augmenter leur résistance à la corrosion et à réduire ou empêcher une perte de résistance à la corrosion quand ils sont soumis à l'influence de températures élevées. Un autre but de l'invention est de procurer un traitement thermique empêchant une corrosion excessive aux abords des soudures dans des articles soudés faits en alliages de cette nature. Un autre but aussi est de traiter thermique,ment ces alliages de manière à améliorer leurs propriétés mécaniques non seulement aux températures ordinaires, mais encore pendant et après
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qu'on les a soumis à l'influence de températures de l'ordre de 300 à 700 C.
On atteint ces buts et d'autres encore grâce à la présente invention qui est basée sur la découverte que lorsqu' on chauffe à une température comprise entre environ 900 et 1175 C., pendant environ 2 à 72 heures, des alliages complètement "recuits" qui, normalement, sont altérés quand on les soumet à l'influence d'une température élevée, ces alliages se "stabilisent" de manière que leurs propriétés mécaniques et leur résistance à la corrosion ne soient plus altérables quand on soumet l'alliage à 1'influence de températures élevées.
Cela étant, l'invention procure un procédé pour le traitement thermique d'alliages de nickel-molybdène, visant à augmenter leur résistance mécanique et leur résistance à la corrosion pendant et après qu'on les a soumis à l'influence de températures comprises entre 300 et 700 C., par exemple au cours d'un soudage, et ce procédé consiste à chauffer les alliages pendant plus de 2 heures, mais par au-delà de 72 heures, dans la gamme de températures comprise entre 900 et 1175 C.
De préférence, la température employée est comprise entre logo et 1065 C. et on maintient l'alliage à cette température pendant 2 à 24 heures. Quand on choisit une température voisine de la limite inférieure de cette gamme, il faut chauffer l'alliage ou article à traiter pendant une plus longue durée que si l'on avait choisi une température voisine de la limite supérieure de cette gamme, et des articles rel.ativement grands doivent être maintenus à la température du traitement pendant une plus longue durée que de plus petits articles.
L'invention a aussi pour objet un article soudé résistant à la corrosion et fait d'un .alliage à base de nickel contenant du molybdène, cet article étant résistant à une corrosion préférentielle dans la zone de la soudure et sa résistance
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à la corrosion étant sensiblement uniforme sur la surface soudée et sur la surface adjacente à la zone de la soudure.
On a fait des essais sur des alliages de nickelmolybdène de plusieurs compositions différentes, au cours desquels on soumit les échantillons à essayer à l'action d'acide chlorhydrique concentré bouillant. Certains des échantillons furent essayés à l'état "recuit". D'autres furent essayés après avoir été "recuits" et avoir été soumis ensuite à l'influence de températures comprises dans la gamme d'alté- ration. Encore d'autres échantillons furent "recuits" et traités thermiquement selon l'invention, puis soumis à l'influence de températures comprises entre 300 et 700 C.
On a constaté par ces essais que les alliages qui furent soumis à l'influence de températures élevées sans avoir subi le traitement thermique conforme à l'invention, subissaient une perte de poids atteignant neuf fois la perte de poids d'alliages semblables non soumis à l'influence de ces températures, tandis que des alliages qui furent traités thermiquement et soumis ensuite à l'influence de températures comprises entre 300 et 700 C. étaient tout aussi résistants à la corrosion que des alliages qui ne furent pas soumis à l'influence de ces températures. En outre, la résistance à la corrosion d'échantillons traités thermiquement qui ne furent pas soumis avant l'essai à l'influence de températures élevées était plus grande que celle d'échantillons non traités thermiquement.
Les résultats de ces essais sont groupés au tableau I.
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TABLEAU I.
Perte de poids en mgr. par cm2 et par heure dans Hcl concentré bouillante après traitement thermique préliminaire suivi du maintien d'une température pendant une semaine. Refroi- disse,ment à l'air quand il n'y a pas la mention
EMI5.1
- spéciale: saisissement à 1. eél!!"-¯¯.¯- .-
EMI5.2
<tb>
<tb> Traitement <SEP> thermique <SEP> Température <SEP> 300 C. <SEP> 400 C. <SEP> 500'0.
<tb> préliminaire <SEP> ordinaire
<tb>
EMI5.3
Ço.nositio¯n A: de¯Mo.1. gQ#Lde Fe¯0 fiµJe Ô7±±reste
EMI5.4
<tb>
<tb> princialement <SEP> Ni.
<tb> Saisissement <SEP> à <SEP> 1-7 <SEP> eau <SEP>
<tb>
EMI5.5
depuis 11600C. 1,54 le92 4,0 1.4,3 Szi sseaent à l'eau depuis î60C. 6 heures à 00G OjM¯¯¯Q$87 0 8l. 0 69 Composition B: 2O de , S?Çde¯Fe, 0 . de y , reste p rin clpalement Ni 600 C. , ,70Q.Q.!..
EMI5.6
<tb>
<tb>
Saisissement <SEP> à <SEP> l'eau <SEP> 0,17 <SEP> 0,30
<tb> depuis <SEP> 1160 C.
<tb>
Saisissement <SEP> à <SEP> ]L'eau <SEP> depuis
<tb>
EMI5.7
1160 0 6 heures à 1020 C. 0 II 0 1.7
Des essais de résistance à :La traction sur un alliage à base de nickel contenant 20% de molybdène et 20% de fer, exé- cutés à 500 C. après que les éprouvettes eurent été maintenues à cette température pendant une semaine, indiquent que les pro- priétés mécaniques de ces alliages sont notablement améliorées par le traitement thermique conforme à l'invention. Les résul- tats de ces essais sont groupés au tableau II. L'échantillon A fut "recuit'" par saisissement à l'eau depuis1160 C.
L'échan- tillon B fut "recuit" de la même manière, pui chauffé à 1020 C. pendant 6 heures et refroidi à l'air. Les deux échantillons furent ensuite maintenus pendant une semaine à 500 C.
TABLEAU II
Résultats d'essais de résistance à la traction exécutés à 500 C. sur des alliages à base de nickel contenant
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ë0%, de Mo et S0% -de Fie. - - - -
EMI5.9
<tb>
<tb> Limite <SEP> retirage <SEP> Résistance <SEP> allongement <SEP> Striction
<tb> en <SEP> Kg/cm <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> en% <SEP> en <SEP> % <SEP>
<tb>
EMI5.10
--------- en-àd-=2-- ----- -------
EMI5.11
<tb>
<tb> Echantillon <SEP> A <SEP> 2816 <SEP> 5385 <SEP> 16 <SEP> 20,2
<tb> Echantillon <SEP> B <SEP> 2604 <SEP> 6891 <SEP> 29,5 <SEP> 26,8
<tb>
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Un avantage important de l'invention réside en ce qu'on peut fabriquer des articles par soudage, au moyen d'alliages à base de nickel contenant du molybdène, sans courir le risque que ces articles subissent une perte de résistance à la corrosion aux abords des soudures.
Quand on veut produire des appareils au moyen de ces alliages par soudage, il est préférable de fabriquer d'abord l'appareil et de le soumettre ensuite comme un tout unique au traitement thermique. Toutefois, quand ceci est irréalisable, on peut traiter thermiquement les différentes parties de l'article ou de l'appareil et, dans ce cas, aucun traitement thermique de l'article soudé n'est nécessaire. Lorsque les appareils sont faits d'alliages "recuits", il n'est pas nécessaire de "recuire" l'appareil.
Bien que dans les exemples ci-dessus de l'invention on se soit référé spécialement à des alliages de nickelmolybdène, la présence de chrome et/ou de tungstène ne change pas sensiblement l'effet du traitement thermique décrit. Le chrome peut entrer dans ces alliages jusqu'à concurrence d'environ 20% et le tungstène peut y entrer également jusqu'à concurrence d'environ 7% S'il y a du chrome, sa proportion ma- ximum est de préférence de 15% et s'il y a du tungstène, sa proportion maximum est de préférence de 5%. Les alliages contenant du chrome et/ou du tungstène doivent être traités thermiquement près de la limite supérieure de la gamme de températures définie ci-dessus. Du fer peut être incorporé dans ces alliages comme diluant, dans des proportions allant jusqu'environ 25% et de préférence comprises entre 5 et 20%.
Des proportions moindres de manganèse, silicium, vanadium, carbone, zirconium, tantale, niobium et titane peuvent également entrer dans les alliages avec peu d'effet sur les avantages retirés du traitement thermique.