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Publication number: BE442648A
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Description


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  Production et utilisation d'alliages d'aciers austénitiques. 



   Il appartient au domaine connu d'ajouter de l'azote aux alliages ferritiques de ferro-chrome pour influencer d'une façon favorable la grosseur du grain.des alliages. D'autre part, il n'est plus nouveau d'introduire de l'azote dans les alliages de ferro-chrome-nickel pour améliorer la limite d'élasticité de ces aciers qui   eux-mmes   ont déjà une structu- re austénitique. 

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   La présente invention se rapporte à la production et à l'utilisation d'aciers austénitiques et repose sur la constatation qu'on peut donner un caractère austénitique sta- ble aux alliages de ferro-chrome-nickel contenant 0,2% de carbone au maximum, et de 15 à 30% de chrome, avec de faibles teneurs en nickel, supérieures à 3% et inférieures à 5%, en y incorporant une quantité d'azote supérieure à 0,2% qui peut atteindre 1,5% et, d'une façon plus particulière, une quantité dépassant 0,2% et atteignant 0,5% d'azote. Les aciers corres- pondants exempts d'azote forment de la martensite déjà par un chauffage de courte durée à température élevée et subis- sent de ce fait une influence'très défavorable en ce qui concerne leurs propriétés mécaniques.

   De plus, ils deviennent cassants à 500  C. et dans une zone de température allant de 650. à 850 , par séparation d'une combinaison entre les métaux fer et chrome ou de leurs cristaux mixtes, tandis que les aciers produits d'après le procédé suivant l'invention ne présentent pas cette propriété défavorable. Il est surprenant en outre de constater que ces alliages d'acier peuvent, malgré leur résistance plus élevée, être emboutis.aussi facilement que les aciers doux austénitiques. Il est d'ailleurs d'une grande importance du point de vue technique que ces aciers se laissent facilement souder et que les structures soudées exé- cutées à partir d'eux présentent des propriétés mécaniques et technologiques plus favorables que les pièces de construc- tion obtenues à partir d'alliages austénitiques doux correspon- dants, qui ne renferment pas d'azote. 



   En ce qui concerne le comportement chimique des aciers produits conformément à l'invention, outre leur résistance générale à l'action des acides, des sels et des gaz à tempé- rature normale ou à haute température, leur   résitance   accure, en comparaison des aciers exempts d'azote, à l'action de 

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 l'acide sulfurique et de mélanges d'acide nitrique et d'acide sulfurique est surtout remarquable.

   De plus, ils ont une résistance plus grande à la corrosion due à l'écrouissage, qu'on observe principalement lorsqu'on expose à l'attaque par des acides ou des solutions salines acides, des aciers austé- ni tiques, au chrome et au nickel, qui ont été déformés plasti- quement ou des objets produits à partir de ces aciers sans qu'on ait supprimé par un traitement thermique les tensions internes provoquées par la déformation plastique, les aciers ou les objets qui ont été ainsi soumis aux forces   d'écrouissa- ,   ge acquérant des fissures intracristallines (c'est-à-dire des fissures qui s'étendent transversalement à travers les grains      cristallins) sans qu'il se produise essentiellement un grand changement de la surface du point de vue de la corrosion. 



   Un autre champ d'application avantageux des alliages en question est constitué par des objets qui doivent être résistants à l'action de solutions renfermant des chlorures, par exemple le chlorure ferrique. On a constaté par exemple, qu'un alliage d'acier renfermant   0,08%   de carbone,   0,40 %   de silicium, 1,05% de manganèse,   4,13%   de nickel, 22,5% de chrome et   0,29 %   d'azote ne perdait de son poids que 0,19 g. par mètre carré et par heure dans une solution de chlorure ferrique à   20%,   tandis que, pour l'acier austénitique au chrome et au nickel connu, résistant à la corrosion et renfermant environ   18%   de chrome et 8% de nickel, on a constaté une perte de   ,14   g.

   par mètre carré et par heure dans les mêmes   condi-   tions d'expérimentation. La surface de cet acier cité en dernier lieu présehtait après l'essai un très grand nombre de   petites corrosions en forme de trous ; parcontre, l'acier à   faible teneur en nickel et contenant de l'azote employé confor- mément à l'invention avait, même après l'essai, une surface lis- se. 

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     D'autre   part, il y a lieu d'observer le fait remarqua- ble que les alliages d'acier produits suivant l'invention sont particulièrement appropriés comme matériau pour des objets en acier coulé en moule, tels que des hélices de navire soumises à des efforts considérables. Les objets produits,à partir de ces alliages, par le procédé de coulée en moule de l'acier se distinguent en premier lieu par une limite élastique élevée. 



  Jusqu'à présent, on employait comme matériau pour des objets de cette nature des alliages au ferro-chrome-nickel à texture mixte, c'est-à-dire des aciers qui contenaient, à côté de l'austénite, des proportions plus ou moins grandes de ferrite. 



  Au regard des alliages purement austénitiques, qu'on employait au début à ces usages, ces aciers   présentent   l'avantage d'une limite élastique un peu plus élevée. Hais cet avantage devait être payé par un allongement et une résilience plus faibles et une tendance plus grande des composants ferritiques à deve- nir cassant. Lorsqu'on emploie des alliages produits suivant l'invention, on évite ces inconvénients. Outre les propriétés méc niques et technologiques favorables des alliages austéniti- ques coulés, usuels jusqu'à présent, .les alliages suivant l'in- vention présentent encore une limite élastique plus élevée      que celle des alliages à texture mixte. Ils permettent en outre une économie d'un matériau coûteux, le nickel.

   Les 
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 propriétésprécitées des alliages qu'on utiliSSe conformément à l'invention sont réaliséesmême sans traitement thermique, dans les pièces coulées. Elles peuvent encore   s'accroître   par une trempe à partir de   températures   élevées ou par recuit à des températures d'une élévation moyenne. Les alliages produits selon les indications qui précèdent peuvent en outre   être   employés avec avantage quand il s'agit de produire des anneaux de capuchon non magnétiques. Jusqu'à présent, on employait comme matériau pour ces pièces, des aciers austénitiques au chrome-manganèse,- au manganèse et au 

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 manganèse-nickel.

   Mais ces alliages présentent l'inconvénient que la limite élastique est basse et que, pour les employer comme matériau pour les anneaux de capuchon, ils doivent être déformés à froid. Par l'emploi des alliages d'acier dont il est question, on évite ces inconvénients. Ces alliages sont non magnétiques et ont déjà, à l'état trempé, la limite élasti- que élevée qui est nécessaire. On a par exemple obtenu les valeurs suivantes de résistance avec un alliage qui contenait   0,04%   de carbone,   0,33%   de silicium, 0,51 de manganèse, 22,7% de chrome,   4,2%   de nickel et   0,27%   d'azote par une trempe à 
1100 , dans l'eau: limite élastique: 60 kg. par mm2 résistance à la traction: 86,5 kg. par mm2 allongement (5.d)   48%..   



   Malgré la limite élastique élevée, on peut encore, s'il est nécessaire, élargir à froid les alliages, grâce à l'allon- gement élevé qu'ils présentent encore. Il en résulte que lors- qu'on emploie ces alliages comme matériau pour des anneaux de capuchon non magnétiques, on atteint la résistance à la traction de la valeur élevée nécessaire avec une limite élas- tique et un allongement beaucoup plus élevés, sans déformation à froid ou avec une déformation à froid beaucoup   moindfe   que   @   celle qui est nécessaire pour les espèces d'acier   usuelles..',,.   



   Un autre champ vaste et important d'application des   @   inoxydables alliages objet de l'invention est constitué par des haubans/ d'avions. Jusqu'à présent, on employait à cet effet des allia- .ges austénitiques au ferro-chrome-nickel ou au ferro-chrome- manganèse que toutefois, par suite de leur limite élastique et de leur résistance à la traction peu élevées,on devait laminer très fortement à froid pour atteindre les propriétés mécaniques nécessaires pour les haubans d'avions, par exemple des résis- tances à la traction supérieures à 100 kg. par mm2. Mais les ,aciers destinés à l'emploi selon l'invention ont déjà, à 

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 l'état trempé, des propriétés mécaniques très favorables; de ce point de vue, ils sont donc nettement supérieurs aux alliages connus, au ferro-chrome-nickel.

   Par une faible défor- mation à froid, on obtient en outre pour la résistance à la traction des valeurs comme celles que les alliages employés jusqu'à présent ne possèdent qu'après un fort laminage. C'est ainsi par exemple qu'un acier contenant   0,07%   de carbone, 0,40% de silicium, 1,05% de manganèse, 4,13% de nickel, 22,5% de chrome et   0,29%   d'azote atteint, après une déformation à froid de 20% seulement, avec un allongement de 23% environ, une résistance à la traction de 120 kg. par mm2.   Pour   atteindre cette même résistance à la traction pour l'acier au chrome- nickel connu, contenant environ   18%   de chrome et 8% de nickel, une déformation à froid de 40% est nécessaire. Dans ce cas, l'allongement n'est que de   11%   environ.

   Lorsqu'on pousse plus loin la déformation à froid de l'acier contenant de l'azote, par exemple lorsqu'on la pousse également à 40%, la résistance à la traction atteinte s'élève à environ 142 kg. par mm avec un allongement de 11% environ ; en d'autres   ter.nes,   pour un même allongement, l'acier à employer conformément à l'inven- tion a une résistance à la traction plus élevée de 20% que celle de l'acier connu au nickel-chrome.

   Comme matériau d'haubans d'avions on a   recommandé   déjà également des aciers au   chrome-manganèse-azote.   Au regard de ces aciers, ceux qu'on emploie conformément à l'invention présentent l'avantage que, même pour des teneurs élevées en chrome (supérieures à 17%), on peut réaliser encore une texture   austenitique   et que, par suite, on peut incorporer à ces aciers plus a'azote et réaliser ainsi des propriétés mécaniques et chimiques plus favorables. 



  En outre, les aciers au chrome-manganèse-azote deviennent plus cassants au laminage à froid que les aciers au chrome-nickel- azote suivant l'invention. 



   On a constaté en outre qu'on peut, dans les aciers à produire ou à employer suivant l'invention, remplacer complè- tement ou partiellement le nickel par le cobalt sans que 

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 les propriétés avantageuses de ces aciers subissent une   modifi-   cation apprécialble. Pour accentuer leurs propriétés   nécaniques   ou chimiques, on peut incorporer encore par alliage, aux aciers, jusqu'à raison de 4% , du silicium, du molybdène, du cuivre, du titane, du tantale, du niobium, du vanadium, du tungstène et/ou du zirconium. 



   Revendications. 



   1.- Procédé pour la production de l'état austénitique dans les alliages d'acier contenant 0,2% de carbone au plus, 15 à 30% de chrome et ayant une teneur en nickel supérieure à 3% et inférieure à   5%,   caractérisé en ce qu'on incorpore aux alliag-es une quantité d'azote supérieure à 0,2% qui peut attein- dre 1,5% et, d'une façon plus particulière, une quantité dépassant 0,2% et allant jusqu'à 0,5%.

Claims

2'.- Application du procédé suivant la revendication 1 à des alliages suivant la revendication 1 dans lesquelles le nickel est remplacé totalement ou partiellement par du cobalt.

3.- Application du procédé suivant la revendicationl, à des alliages suivant les revendicationsl et 2 qui contiennent en outre.jusqu'à 4% de silicium, de molybdène, de cuivre, de ti- tane, de tantale, de niobium, de vanadium, @ tungstène et/ou de zirconium.

4.- Utilisation d'alliages,suivant les revendication 1 à 3, comme matériau pour des objets qui doivent être résistants à l'attaque par des acides, des sels ou des gaz à la tempéra- ture normale ou à température élevée.

5. - Utilisation d'alliages,préparés suivant les revendi- cations 1 à 3, comme matériau'pour des objets qui doivent être résistants à la corrosion due à l'écrouissage.

6. - Utilisation d'alliages préparés suivant les reven- dications 1 à 3, comme matériau pour des objets qui doivent être résistants à des solutions contenant des chlorures. <Desc/Clms Page number 8>

7'- Utilisation d'alliages préparés suivant les reven- dications 1 à 3 comme matériau pour des objets en acier coulé en moule.

8. - Utilisation d'alliages prépares suivant les revendi- cations 1 à 3 comme matériau pour des anneaux de capuchon non magnétiques.

9.- Utilisation d'alliages prépares suivant les reven- dications 1 à 3 comme matériau pour haubans d'avions.