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Aciers ferrites pour objeta devant être sollicités à des tempéra- tures supérieures à 800 C.
Souvent la résistance à la chaleur des alliages d'acier résis- tant à l'écaillement est d'une importance décisive pour leur possi- bilité. d'emploi. Dans certains cas, le développement des alliages d'acier n'a pas pu suivre l'accroissement des efforts demandés, de sorte qu'aujourd'hui encore, surtout en présence de températu- res dépassant 8000 C., la résistance insuffisante à la chaleur doit être vaincue par des mesures constructives. pour l'emploi à des températures jusqu'à 700 C. des alliages d'acier trempés résis- tant extraordinairement à la chaleur ont été obtenua, la dite ré- sistance diminuant cependant rapidement au-dessus de cette tempéra- ture à cause de l'effet de recuit s'y manifestant déjà. Il s'y ajoute comme inconvénient que pour les températures élevées, les aciers doivent être plus riches en écailles.
Les aciers connus, résistant à l'écaillement peuvent être divisée en deux groupes
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essentiels, notamment en alliages d'acier ferrites et en alliages austenites, les aciers austenites se distinguant par leur forte résistance à la chaleur, même en présence de températures très éle- vées.
Par contre, il est souvent utile et quelquefois même indis- pensable d'utiliser les aciers ferrites résistant à l'écaillement, mais d'une plus faible résistance à la chaleur. Les aciers ferri- tes au chrome-silicium, au chrome-aluminium resp- au chrome-alumi- nium-silicium présentent par rapport à l'acier austenite au chrome- nickel l'avantage de la résistance au soufre, décisive assez sou- vent dans le choix de la matière. En considération de la résistan- ce plus faible à la chaleur des aciers ferrites, on est obligé de compenser la résistance plus faible par rapport aux aciers austeni- tes en chrome-nickel par l'accroissement de la section portante.
@ Ceci mené à une accumulation extraordinaire de matière, provoquant en certains cas d'autres inconvénients. Dans les dispositifs de surchauffeurs par exemple, les sections pour le passage des gaz de chauffage sont réduites dans ces cas et en outre cette augmen- tation du poids mort exige une consommation accrue de combustible, de fer et d'éléments d'alliages. Pour ces raisons, une amélioration même réduite de la résistance à la chaleur des aciers ferrites se- rait d'un avantage appréciable, surtout aujourd'hui où l'approvi- sionnement. en alliages au nickel résistant à la chaleur est devenu. plus difficile.
Contre toute attente, on a constaté que la résistance à la chaleur des alliages d'acier ferrites au chrome-aluminium, au chro- me-silicium et au chrome-aluminium-silicium, en présence de tempé- ratures supérieures à environ 8000 C. est augmentée très sensible- ment, si cas alliages d'acier présentent des teneurs en titane supérieures à environ 0,5 %.
Les résultats suivants d'essais de charge effectués sur des aciers au chrome-aluminium-silicium montrent l'amélioration surpre- nante obtenue par l'ajoute de Ti.
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n e Cr S'i Al Mn S¯¯¯¯¯P Ti i 0,09 2ae0l 2.,21 1,04 0,34 Spa 0,02 2 0208 23,86 à,14 0,93 0,46 Sp. 0,016 0,62 3 oeo8 :
aS) 12 1,83 ,09 0,49 Spa 0,0llµ 0,83 4 0,08 22,4 2,28. 1,12 0,39 SPO 020a 1,25
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Charge 02. kg/mra à 10000 C. - Allongement pendant lea 50-100 heures en. mm.
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<tb> n
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<tb> 1 <SEP> 10
<tb>
<tb> 2 <SEP> 4.6
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<tb> 3 <SEP> 1.1
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<tb> 4 <SEP> 0.2
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L' objet de la présente invention consiste donc en des allia- ges d'acier ferrites au. chrome-silicium., au, chrome-aluminium et au. chrome-aluminium-silicium avec une teneur en titane supérieure
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à environ 0,5 %, employés comme matière premiére pour la fabrica- tion d'objets, devant présenter à des. températures supérieures à environ 8000 C. une. forte résistance à la chaleur.
Parmi ces aciers ferrites, il faut compter spécialement ceux contenant
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jusque à- env. 022 de carbone, 15 - 35 % de chrome et " 0.2-5 % d'aluminium, ou.
" 0,5- 5 % de silicium, ou " 0,5-5 % d'aluminium + silicium, le. reste du fer avec les faibles proportions d'impuretés usuelles.
Pour des considérations économiques, la limite supérieure pour la teneur en titane doit être fixée à environ 2 %. Cette dé- couverte était d'au-tant plus surprenante que jusqu'à présent une influence améliorante du titane sur la résistance à la chaleur n'ait été constatée que pour des aciera austenites. Jusqu'à présent,
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on était d'avis de pouvoir obtenir pour les aciers ferrites resp. perlites ou pour les aciers ferrito-perlites seulement dans les limites inférieures à 700 C. une amélioration de la résistance à la chaleur par une faible ajoute d'éléments d'alliages, tels que Mo, Tu, Ti, V. La découverte d'un accroissement sensible de la résistance à. des températures supérieures à environ 800 C. était d'autant plus surprenante.
Car justement dans ces limites de tempé- rature, un accroissement de la résistance est d'une importance ca- pitale ; pour ces raisons, on a effectué des essais innombrables dans ce sens avec des aciers ferrites pendant les dernières années, ces essais cependant n'ont pas donné. de résultats satisfaisants jusqu'à présent.
REVENDICATIONS.
1. Alliages d'acier ferrites au chrome-aluminium, au chrome- silicium avec une teneur en titane supérieure à 0,5% servant comme matière première pour la fabrication d'objets devant présen- ter une résistance élevée à la chaleur pour des températures supé- rieurea à environ 800 C.
2.. Alliages ferritea contenant jusqu'à env. 0,2% de carbone, " 15 - 35 % de chrome, plua de 0,5 %,de préférence 0,8-2 %de titane, env. 0,5 - 5 % de silicium, ou " 0,2- 5 % d'aluminium, ou
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" 0,5 - 5 % d'aluminium + s:3cia
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Ferrite steels for objects that must be stressed at temperatures above 800 C.
Often the heat resistance of chipping resistant steel alloys is of decisive importance for their feasibility. employment. In some cases, the development of steel alloys has not been able to keep up with the increase in the forces required, so that even today, especially in the presence of temperatures exceeding 8000 C., insufficient resistance to heat. heat must be overcome by constructive measures. for use at temperatures up to 700 C. hardened alloys of exquisitely heat-resistant steel have been obtained, the said strength however rapidly decreasing above this temperature on account of the annealing effect already manifested there. There is also the disadvantage that for high temperatures, steels must be richer in scales.
Known, spall resistant steels can be divided into two groups
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essential, especially in ferrite steel alloys and austenite alloys, austenite steels are distinguished by their high resistance to heat, even in the presence of very high temperatures.
On the other hand, it is often useful and sometimes even essential to use ferrite steels which are resistant to chipping, but with lower heat resistance. Chromium-silicon, chromium-aluminum or chromium-aluminum-silicon ferrous steels have the advantage over chromium-nickel austenite steel of sulfur resistance, which is quite often decisive. in the choice of material. Considering the lower heat resistance of ferrite steels, it is necessary to compensate for the lower resistance compared to austenitic chromium-nickel steels by the increase in the load-bearing section.
@ This led to an extraordinary accumulation of material, causing in some cases other disadvantages. In superheater devices, for example, the cross-sections for the passage of the heating gases are reduced in these cases and furthermore this increase in dead weight requires increased consumption of fuel, iron and alloying elements. For these reasons, even a small improvement in the heat resistance of ferrite steels would be of appreciable advantage, especially today where the supply. in heat resistant nickel alloys has become. more difficult.
Surprisingly, it has been found that the heat resistance of chromium-aluminum, chrome-silicon and chromium-aluminum-silicon ferrite steel alloys in the presence of temperatures above about 8000 C. is increased very appreciably, if steel alloys have titanium contents greater than about 0.5%.
The following results of load tests carried out on chromium-aluminum-silicon steels show the surprising improvement obtained by the addition of Ti.
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ne Cr S'i Al Mn S¯¯¯¯¯P Ti i 0.09 2ae0l 2., 21 1.04 0.34 Spa 0.02 20208 23.86 at .14 0.93 0.46 Sp. 0.016 0.62 3 oeo8:
aS) 12 1.83, 09 0.49 Spa 0.0llµ 0.83 4 0.08 22.4 2.28. 1.12 0.39 SPO 020a 1.25
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Load 02. kg / mra at 10,000 C. - Elongation for lea 50-100 hours in. mm.
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<tb> n
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<tb> 1 <SEP> 10
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<tb> 2 <SEP> 4.6
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<tb> 3 <SEP> 1.1
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The object of the present invention therefore consists of alloys of α-ferrite steel. chrome-silicium., au, chrome-aluminum and au. chrome-aluminum-silicon with a higher titanium content
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to about 0.5%, used as raw material for the manufacture of objects, to be presented to. temperatures above about 8000 C. a. strong heat resistance.
Among these ferrite steels, it is necessary to count especially those containing
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up to approx. 022 carbon, 15 - 35% chromium and "0.2-5% aluminum, or.
"0.5-5% silicon, or" 0.5-5% aluminum + silicon,. rest of the iron with the usual low proportions of impurities.
For economic considerations, the upper limit for the titanium content should be set at about 2%. This discovery was all the more surprising that so far an improving influence of titanium on heat resistance has only been observed for austenite steels. Until now,
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we were of the opinion that we could obtain for ferrite steels resp. perlites or for ferrito-perlite steels only within limits below 700 C. an improvement in heat resistance by a small addition of alloying elements, such as Mo, Tu, Ti, V. The discovery of a marked increase in resistance to. temperatures above about 800 C. was all the more surprising.
For precisely within these temperature limits an increase in resistance is of paramount importance; for these reasons, innumerable tests in this direction have been carried out with ferrite steels during the last years, these tests however did not give. satisfactory results so far.
CLAIMS.
1. Alloys of chromium-aluminum, chromium-silicon ferrites with a titanium content greater than 0.5% serving as a raw material for the manufacture of articles which must have high heat resistance for temperatures greater than about 800 C.
2 .. Ferritea alloys containing up to approx. 0.2% carbon, "15 - 35% chromium, more than 0.5%, preferably 0.8-2% titanium, about 0.5 - 5% silicon, or" 0.2- 5% aluminum, or
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"0.5 - 5% aluminum + s: 3cia